海上風電機組基礎防碰撞分析及防護措施探討

文 | 吳永祥 李文通 寧紅超

海上風電機組基礎防碰撞分析及防護措施探討

文 | 吳永祥 李文通 寧紅超

隨著風力發電技術的快速發展，陸上可開發利用的風電場越來越少，而海上風電開發越來越受到重視。海上風電機組基礎作為海上風電開發的基礎性設施，長期在海上惡劣的環境下工作，不可避免會遇到各種碰撞問題。例如，供應船與基礎的碰撞、上部結構墜物到基礎平臺和浮冰對基礎的撞擊等。這些意外事故經常使基礎發生整體彎曲或局部屈曲，結構承載能力降低，直接影響到基礎的安全性和耐久性，甚至可能引起風電機組倒塌等災難性后果。

根據Tebbett《最近五年鋼制平臺的修理經驗》中對世界上100起需要修理的海洋結構物損傷原因進行分析得到結果，約25%的海洋結構物損傷是由于碰撞引起的。根據英國HSE機構對海洋平臺的損傷調查，在海洋平臺發生損傷的原因調查中船舶碰撞占11.2%，是主要原因之一。根據DNV海洋工業報告，在挪威北海海域從2001年到2011年十年間共發生船舶與海洋平臺碰撞事故26起，其中6起造成嚴重后果。

海上風電機組基礎與海洋平臺有著類似的結構形式，但是由于海上風電機組處于剛剛起步階段，技術尚未成熟，對應的海上風電機組基礎碰撞方面的研究還不夠充分，也很少有標準規范可供參考。本文對海上基礎與船舶碰撞的研究借鑒了海洋平臺碰撞方面的標準和經驗。基于ANSYS/LS－DYNA軟件，通過結構模型化及數值仿真計算，獲得并分析了船橋碰撞力、能量轉換、以及風電機組基礎結構的沖擊響應的一般規律和特點，從而為海上風電機組基礎設計、維護、防撞措施等提供理論上的支持。……