開題報(bào)告基于spar浮式風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)及系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、中國海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告題目基于Spar浮式風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)及系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)院、系工程學(xué)院海洋工程系專業(yè)年級(jí)船舶與海洋工程2010級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師教授教務(wù)處制表2014年3月7日10一、選題依據(jù)課題來源、選題依據(jù)和背景情況；課題研究目的、學(xué)術(shù)價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值課題來源、背景情況:隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源問題越來越受到各國的重視。在目前的能源結(jié)構(gòu)中，煤、天然氣、石油及核能等非再生能源占據(jù)著世界能源供應(yīng)的主要形式。但其所帶來的環(huán)境問題（大氣污染、核殘料輻射污染等）卻不容樂觀。而風(fēng)能作為一種清潔的可再生綠色

2、能源，開發(fā)效率好，具有大規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化前景，越來越受到世界各國的重視。近幾年，全球風(fēng)電市場每年都在快速增長，預(yù)計(jì)未來20-25年，世界風(fēng)能市場每年將遞增25%。相比于傳統(tǒng)的陸上風(fēng)電海上風(fēng)電有著明顯的各項(xiàng)優(yōu)勢：1：海上空間大，風(fēng)速大，且風(fēng)力穩(wěn)定,可利用時(shí)間長；2：我國沿海地區(qū)商業(yè)發(fā)達(dá),用電量需求巨大,相比于傳統(tǒng)的陸上發(fā)電,沿海地區(qū)的近海發(fā)電可通過較短的距離運(yùn)輸?shù)狡髽I(yè)用戶，減少經(jīng)濟(jì)成本3：海上有大片廣闊平坦的區(qū)域,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展空間不受限制,允許風(fēng)電場建設(shè)更為大型化和產(chǎn)業(yè)化。自從1991年丹麥建立第一座海上風(fēng)電場V

3、indeby以來，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展，特別是丹麥、英國、德國等歐洲國家成為了海上發(fā)電的主力，隨著2010年上海東海大橋海上風(fēng)電場并網(wǎng)發(fā)電，中國也逐步加入了海上風(fēng)電開發(fā)的行列。2010年英國建成的Thanet海上風(fēng)電場,總裝機(jī)容量300MW，安裝了100臺(tái)功率為3MW的vestas風(fēng)力渦輪機(jī)，電廠的發(fā)電量相當(dāng)于20多萬英國家庭的年用電量，成為目前（2012年6月）最大的已建成的海上風(fēng)電場。而未來海上風(fēng)電更是朝著更大型化發(fā)展，除了已經(jīng)完成建設(shè)和正在建設(shè)的海上風(fēng)電場外，各個(gè)國家提出了多項(xiàng)大型海上風(fēng)電項(xiàng)目，其中最為

4、引人注目的就是英國DoggerBank海上風(fēng)電項(xiàng)目，總裝機(jī)容量達(dá)到9000兆瓦。2012年初，全球共有200多臺(tái)渦輪機(jī)組在幾個(gè)風(fēng)電場實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)，總?cè)萘窟_(dá)到近900兆瓦。目前，全球正在建設(shè)近6000兆瓦容量的海上風(fēng)電，其中有17兆瓦的容量建設(shè)已經(jīng)獲批。預(yù)期在未來海上風(fēng)電容量將增加十倍。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)估計(jì)到2020年40000兆瓦的海上風(fēng)電每年可供電148000000兆瓦時(shí)，足以滿足超過歐洲電量總需求的4%，可減少二氧化碳排放8700萬公頃]。所以近年來，近海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為國內(nèi)外學(xué)者的研究的熱點(diǎn)。我國近海風(fēng)能資源預(yù)計(jì)可達(dá)

5、7.5億千瓦，是陸上風(fēng)能資源3倍，海上風(fēng)力發(fā)電必將成為未來發(fā)展的重點(diǎn)，而遠(yuǎn)海的浮式風(fēng)電必將成為風(fēng)電發(fā)展的重中之重。課題研究目的、學(xué)術(shù)價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值:10由于近海資源的有限：1近海風(fēng)電場的建設(shè)不利于其它近海資源的開發(fā)以及船舶的航行。2隨著生活品質(zhì)的提高，人們對(duì)環(huán)境要求也越發(fā)苛刻，在國外有相關(guān)環(huán)境保護(hù)者已經(jīng)提出海上風(fēng)電場的建設(shè)，應(yīng)該遠(yuǎn)離海岸線，建造在離岸30-50公里以外的海域的要求,也受到了相關(guān)部門的重視。這就使得風(fēng)電場的建設(shè)將越來越深海化。深?；瘞淼膯栴}使得固定式的風(fēng)電基礎(chǔ)隨著水深的加深越發(fā)不經(jīng)濟(jì)，海上浮式風(fēng)電

6、的發(fā)展日益成為人們關(guān)注的對(duì)象。對(duì)于傳統(tǒng)的海上浮式采油結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外已有大量學(xué)者對(duì)其做個(gè)系統(tǒng)的研究，然而與傳統(tǒng)的海洋油氣產(chǎn)業(yè)相比，浮式風(fēng)電有著其獨(dú)特的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：1浮式基礎(chǔ)上的載荷小很多。風(fēng)機(jī)連同支撐立柱的重量在數(shù)百噸而油氣開發(fā)平臺(tái)的重量在幾千噸到數(shù)萬噸。2投資回收期長、收益較油氣開發(fā)低。3風(fēng)電機(jī)組的收益遠(yuǎn)低于油氣開發(fā)，受投資、收益限制，需開發(fā)適合（水深50-200米）的浮式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的系泊系統(tǒng)和安裝裝備。4浮式系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)控制更為嚴(yán)格。5所需要的數(shù)量遠(yuǎn)大于油氣開采裝置數(shù)量，要求大規(guī)模制造生產(chǎn)。而風(fēng)電產(chǎn)業(yè)

7、帶來的經(jīng)濟(jì)效益不夠明顯造成的經(jīng)濟(jì)限制依舊海上浮式風(fēng)電的產(chǎn)業(yè)化所面臨的重大問題。但由于浮式風(fēng)電基礎(chǔ)相比于傳統(tǒng)的海洋工程浮式結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕，相對(duì)水深較淺使得對(duì)浮式結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在一定范圍內(nèi)減少成本投入，使其能夠得到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了可行性。10二、文獻(xiàn)綜述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)；查閱的主要文獻(xiàn)隨著海洋資源開發(fā)越來越受到各國的重視，對(duì)于海上平臺(tái)，海上風(fēng)電的研究也日益成為人們研究的熱點(diǎn)，目前國內(nèi)外對(duì)海上浮式風(fēng)電、深海采油平臺(tái)系泊系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀為：2008年張素俠,唐友剛等人采用針對(duì)海洋平臺(tái)的Spar結(jié)構(gòu)系泊系統(tǒng)，應(yīng)

8、用應(yīng)力波理論分析了纜繩內(nèi)水平張力、波數(shù)、纜索坐標(biāo)等參數(shù)對(duì)纜繩內(nèi)應(yīng)力波傳播特性的影響,并且計(jì)算得到了纜繩在松弛、松弛-張緊和張緊三種狀態(tài)下纜繩的運(yùn)動(dòng)和張力，比較分析了纜繩三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)三種狀態(tài)下，纜繩結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、最大張力以及對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞程度均有所不同。在此基礎(chǔ)上對(duì)平臺(tái)浮體和系泊系統(tǒng)進(jìn)行了耦合分析，得到了纜繩的力與外界環(huán)境荷載的部分關(guān)