科创中国

行业领域

制造业

需求背景

近年来风电开发逐渐走向深远海，海上漂浮式风机由于不受水深限 制且便于运输安装等诸多优点，近年来在欧美日等发达国家得以快 速发展。我国目前从事浮式风机的研究还在起步阶段，仅有两个浮 式风机样机项目在研，即由三峡集团投资建设的“三峡引领号”和中 船海装投资建设的“扶摇号” ，分别于 2021 年 7 月和 12 月刚刚下线； 而且风机发电功率分别为 ***MW 和 ***MW ，明显落后于国际主流 水平的 10MW 级。因此，缺乏安全、稳定的超大兆瓦浮式风机支撑 平台，是我国海上风电发展的短板，无疑成为制约我国海上风电继 续走向深海的关健技术瓶颈。

需解决的主要技术难题

需要解决的主要技术问题：

( 1)基于全寿命成本优化国内首座 10MW 级浮式风机平台的设计； (2)高精度缩尺模型样机的制作以及水池试验的比尺效应修正；  (3)深海浮式风机平台的制造、焊接和防腐技术研究。

技术难点：浮式风机系统的耦合动力学响应涉及到水动力学、空气 动力学、结构力学、 自动控制等诸多领域，需要遵从一系列的相似 准则，导致模型的质量模拟、重心及转动惯量控制尤为困难，对缩 尺模型的加工精度提出了极高的要求，采用特殊材料专门加工、制 作：模型平台的几何尺度误差不超过 1 毫米，重心和转动惯量误差 不超过 3%；模型尺度叶片的重量通常仅为数十克，误差控制在 0.5  克以内；模型塔架的的柔性变形和振动模态需要满足刚度相似条件。 在保证水动力相似 (即满足 FR 数相似) 的前提下，通过各种优化方 法 (增大风速法、叶面打磨法、翼型修正法等) 修正由于e 数不匹 配导致的气动载荷尺度效应。另外，海上浮式风机支撑平台长期处 于海上，维护成本高环境恶劣，且受到海水腐蚀风险高，对平台的 焊接工艺和防腐工艺提出了极高的要求，需要研发新材料和新工艺。

期望实现的主要技术目标

( 1)  正常作业工况下，平台的倾斜角不应超过 10o ，风机的水平加速 度不应超过 3 m/s2；

(2)  极端载荷工况下，倾斜角不应超过 15o；

(3)  破舱稳性衡准为力矩比> 2 ，  第一交角17o ，角度范围>7o。

处理进度