Ramboll公司：地震分析和冰載對(duì)海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響

2017-10-17 17:48:34 能見(jiàn) 　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)（CWP2017）在北京隆重召開(kāi)。在中國(guó)國(guó)際展覽中心（新館）E2館創(chuàng)新劇場(chǎng)，Ramboll公司海上風(fēng)電部主任SantiagoParedes-Pinzón先生就地震分析和冰載對(duì)海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)

2017年10月16日-19日，2017北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)（CWP2017）在北京隆重召開(kāi)。在中國(guó)國(guó)際展覽中心（新館）E2館創(chuàng)新劇場(chǎng)，Ramboll公司海上風(fēng)電部主任SantiagoParedes-Pinzón先生就“地震分析和冰載對(duì)海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響”發(fā)表主題演講。

SantiagoParedes-Pinzón：大家下午好，首先呢非常感謝組委會(huì)邀請(qǐng)我們Ramboll公司來(lái)介紹一下相關(guān)的內(nèi)容，我的名字是SantiagoParedes-Pinzón，今天我來(lái)講一下地震分析和冰載對(duì)海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的影響。

首先介紹一下我們公司Ramboll，Ramboll公司過(guò)去一直在海上風(fēng)電領(lǐng)域，我們已經(jīng)超過(guò)20年的經(jīng)驗(yàn)了，其實(shí)我們不僅做海上風(fēng)電，也做陸上風(fēng)電，但是我們有75%的收入來(lái)自海上風(fēng)電項(xiàng)目，25%來(lái)自陸上風(fēng)電項(xiàng)目，我們有很多客戶，會(huì)給他們做全程的管理和支持。

那么我們主要做的機(jī)座的設(shè)計(jì)，我們已經(jīng)在全球超過(guò)50個(gè)詳細(xì)的設(shè)計(jì)了，在我們?nèi)蚺琶堑诙唬陲L(fēng)電做的咨詢方面，我們?cè)?004年的時(shí)候進(jìn)入到中國(guó)市場(chǎng)，從2015年到現(xiàn)在我們已經(jīng)不斷地提供非常詳細(xì)的設(shè)計(jì)，我們?cè)谏虾：捅本┒加修k公室，都是有中方的員工，我們非常希望能夠在中國(guó)的市場(chǎng)中大展拳腳。

那我們講一下什么是最優(yōu)設(shè)計(jì)，首先我們定義一下什么是最優(yōu)設(shè)計(jì)，剛才大家也知道海上風(fēng)電發(fā)展了很多年了，我們可以回顧在15年之前最優(yōu)設(shè)計(jì)，它其實(shí)已經(jīng)發(fā)生了一個(gè)變化、演變，和現(xiàn)在的概念也是很不一樣了，在15年前，海上風(fēng)電行業(yè)呢所借鑒的經(jīng)驗(yàn)都是油氣行業(yè)，當(dāng)時(shí)其實(shí)也有一點(diǎn)小小的差別，但其實(shí)是非常重大的差別，油氣行業(yè)是一次性的設(shè)計(jì)，而我們必須要發(fā)展多個(gè)不同的方案，所以海上風(fēng)電主要在英國(guó)做了最優(yōu)設(shè)計(jì)，這就要求因地制宜進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么這個(gè)會(huì)在最終上去影響，包括像項(xiàng)目的資本支出的情況。

還有第二個(gè)，就是要去了解一下這個(gè)和最初基本結(jié)構(gòu)相關(guān)的一些因素，這個(gè)行業(yè)很快就意識(shí)到了，雖然我們管它叫二級(jí)，但實(shí)際上它是非常重要的，尤其是對(duì)于一級(jí)的負(fù)載結(jié)構(gòu)有非常重要的影響，我們要做最優(yōu)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師就必須有非常詳細(xì)的計(jì)算，水、動(dòng)力的計(jì)算，同時(shí)還要計(jì)算壓力的集中因素，必須要把地質(zhì)情況進(jìn)行最精密的研究等等。

那么現(xiàn)在呢，我們這個(gè)海上氣象的報(bào)告已經(jīng)非常詳細(xì)了，這樣呢我們就可以考慮到，比如說(shuō)像風(fēng)啊，整個(gè)一些協(xié)調(diào)性的情況。

那么這個(gè)還有我們的其他的一些內(nèi)容，包括像這個(gè)荷載工況，這些表格呢，里面包括五千到六千個(gè)工況，荷載工況就是我們很好的朋友，借助的手段。

當(dāng)然還有其他內(nèi)容，就像我們這些設(shè)計(jì)師也會(huì)用非常復(fù)雜的分析方式，比如說(shuō)SEA，會(huì)事先做地質(zhì)方面的一些研究，最后我們充分利用這些優(yōu)勢(shì)，很多的全球的開(kāi)發(fā)公司呢，他們實(shí)際上都會(huì)使用這些非常先進(jìn)的研究，會(huì)在早期就進(jìn)行這個(gè)研究，之所以這樣，是因?yàn)樗鼤?huì)帶來(lái)很好的回報(bào)。

還有就是之前一些項(xiàng)目當(dāng)中汲取的經(jīng)驗(yàn)這也是很重要的，對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)也是尤其如此，在中國(guó)做的項(xiàng)目已經(jīng)上線了，我們可以在當(dāng)中學(xué)到很多內(nèi)容，你可以把這些測(cè)算的結(jié)果，然后去預(yù)測(cè)在下一個(gè)項(xiàng)目做什么事情改善你的結(jié)果，所以這是很重要的，那么到底什么是最優(yōu)設(shè)計(jì)呢？首先我們要用最先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，和設(shè)計(jì)師都要合作，要汲取教訓(xùn)，利用現(xiàn)有這些測(cè)量數(shù)據(jù)，還有這些（英文）都是我們工具。

我們看一下未來(lái)這個(gè)行業(yè)要解決兩個(gè)挑戰(zhàn)，尤其在中國(guó)尤其如此，一個(gè)是地震的荷載，一個(gè)是冰載。

我們剛才已經(jīng)回顧了優(yōu)化最優(yōu)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，但是歐洲并沒(méi)有像中國(guó)地震的挑戰(zhàn)，這個(gè)其實(shí)對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)是比較新的事情，對(duì)于中國(guó)項(xiàng)目也是需要我們解決的，但是歐洲有這個(gè)冰載的問(wèn)題，但是和中國(guó)比起來(lái)沒(méi)有那么嚴(yán)重。

那么中國(guó)市場(chǎng)給我們的機(jī)遇就是讓我們把之前在全球積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行易用，并且因地制宜使用，并且在中國(guó)進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)。

那么冰載對(duì)中國(guó)到底有多么重要呢？在這個(gè)亮色部分，就是會(huì)出現(xiàn)冰載問(wèn)題的省份，如果你在這個(gè)區(qū)域有項(xiàng)目的話，冰載肯定會(huì)對(duì)你項(xiàng)目有影響。

冰載對(duì)于結(jié)果的影響其實(shí)并不是很新鮮的事情了，我們有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去使用的，甚至可以用這些標(biāo)準(zhǔn)去估測(cè)這些情況，大家看其中也有中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，還有國(guó)際的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)使用了很多年，可以作為一個(gè)基礎(chǔ)，讓我們做未來(lái)的海上風(fēng)電設(shè)計(jì)。

我們必須要注意一點(diǎn)，在這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，所描述的方法都是取決于一些系數(shù)，這些系數(shù)都是給波羅的海，或者是給其他的海域設(shè)計(jì)的，可能有一些也適用于渤海。

這個(gè)圖看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但是可以給大家一個(gè)概念和例子，我們要做一個(gè)決定，到底要不要冰錐，要怎么樣才能給這個(gè)項(xiàng)目是最好的決定，所以你要考慮到（英文）。

那么我們都知道，在這個(gè)表層上如果有這個(gè)冰的話，其實(shí)跟這個(gè)高度是有比例關(guān)系的，那么在一些項(xiàng)目當(dāng)中，這個(gè)決定是很顯而易見(jiàn)的。比如說(shuō)你有混凝土重力的結(jié)構(gòu)的話，可能上面可以有一些冰，這樣的話可以用（英文）來(lái)分析，可能你還有其他的類(lèi)型的，比如說(shuō)夾套式的，單腳單裝，在這種情況下，設(shè)計(jì)師必須去評(píng)估兩種方案看哪個(gè)更適合。

設(shè)計(jì)師決定用冰錐的時(shí)候能做什么事情呢？首先你必須要確保這些方式方法，包括像這種計(jì)算的方法，都確保方法都能夠滿足國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)的，還有你可以用這樣的方法去計(jì)算有冰錐沒(méi)冰錐的冰載，你可以看到峰值的力量，去進(jìn)行一個(gè)計(jì)算，你可以得出一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間，把這個(gè)風(fēng)力計(jì)算下來(lái)，把隨機(jī)的結(jié)冰時(shí)間放到模型當(dāng)中計(jì)算，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中必須考慮到時(shí)間間隔，這種非常隨機(jī)的間隔，每個(gè)地方不同，比如在渤海，他們可能要花到三分之一的區(qū)間，在渤海這個(gè)地方峰值和最低值可能達(dá)到1比10，這是我們知道的常識(shí)，可以直接用到中國(guó)項(xiàng)目中去。

第三步把隨機(jī)的結(jié)冰時(shí)間放到模型中去計(jì)算，我們有一個(gè)模型可以計(jì)算到空氣動(dòng)力，還有水、冰，我們可以看一下我們到底有哪些挑戰(zhàn)才能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)。

首先第一個(gè)是最主要的參數(shù)，其實(shí)包括破碎的程度，還有冰的厚度，那么我們可以依照數(shù)據(jù)，比如你進(jìn)行了好多年的觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)可以告訴你冰的分布情況，這就是非常好的出發(fā)點(diǎn)了。同時(shí)我們一定要關(guān)注這個(gè)項(xiàng)目地點(diǎn)的情況，了解冰的情況。

那么第二個(gè)參數(shù)呢，就是浮冰的速度，這個(gè)比較復(fù)雜了，我們必須要找到相關(guān)性，浮冰的速度和風(fēng)速之間的關(guān)系，同時(shí)你也要考慮到它有可能還和這個(gè)海洋的情況，包括像洋流的情況，都有一些聯(lián)系和影響。

如果說(shuō)設(shè)計(jì)師決定要用最安全的方案，那么其實(shí)多數(shù)設(shè)計(jì)師都會(huì)保持比較保守的心態(tài)，我們還是希望他們能夠做一些大膽的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更高的性能。剛才提到了設(shè)計(jì)師需要決定冰載是什么樣的，決定要不要用冰罩，其實(shí)在決定的時(shí)候主要有三個(gè)因素，比方說(shuō)有這種間歇性的冰的攻擊，還有持續(xù)性的冰的襲擊，間歇性的這個(gè)過(guò)程跟我們剛才描述的有冰罩的情況下是差不多的，這里面主要區(qū)別在于間歇的時(shí)長(zhǎng)到底是多少，這樣我們還需要去測(cè)量峰值，比方說(shuō)是如果達(dá)到了一個(gè)數(shù)值，那么可能就決定需要用到冰罩，除此之外還需要測(cè)量幾個(gè)時(shí)間區(qū)間的冰載都分別是多少，我們這些是必須分別要去做的，來(lái)決定設(shè)備在冰載大的時(shí)候是否能夠正常工作，即便這樣，我們也能夠看到非常典型的海上風(fēng)機(jī)遇到的冰載型的情況，所以冰罩還是比較保險(xiǎn)的做法。

除此之外呢，我們還是要考慮到冰載帶來(lái)的額外的壓縮力，除此之外，還有就是冰的碎裂導(dǎo)致的問(wèn)題，整個(gè)設(shè)備呢，可能會(huì)進(jìn)入頻率的鎖定，這一點(diǎn)呢，在有一些油氣鉆探的設(shè)備當(dāng)中是很常見(jiàn)的，但是風(fēng)機(jī)上不太常見(jiàn)，即使出現(xiàn)了持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)也比較低。

除此之外，頻率鎖定確實(shí)還會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題的，比方說(shuō)它的疲勞載荷就會(huì)受到影響。其實(shí)目前這種隨機(jī)的冰擊是冰載方面最需要考慮的一個(gè)問(wèn)題，目前我們沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的做法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但是我們有很多這方面的研究，中外的都有，在致力于解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在實(shí)際上找到了一個(gè)應(yīng)用的方法，設(shè)定一個(gè)功率的譜系，這樣基于此頻率、譜系，我們可以在電腦模型當(dāng)中去進(jìn)行不同的模擬，然后得到所要應(yīng)對(duì)的冰載。

如果沒(méi)有冰罩的話可能會(huì)有哪些挑戰(zhàn)？首先是應(yīng)對(duì)疲勞載荷，風(fēng)速比較低的時(shí)候，為了使設(shè)計(jì)流程更加順利，讓整個(gè)設(shè)備更加可靠，我們可能會(huì)需要考慮到，比方說(shuō)設(shè)備和冰載分離的情況，以及冰塊累積的情況，像這個(gè)主題上很多人也做過(guò)一定的研究。那么最大載荷方面，目前最大的一個(gè)問(wèn)題就是冰的碎裂，這也是目前我們面臨的嚴(yán)重的問(wèn)題，可能會(huì)設(shè)計(jì)一定的模型來(lái)充分地解決這個(gè)問(wèn)題，去對(duì)于傳統(tǒng)的模型的一個(gè)部分進(jìn)行校準(zhǔn)。

除此之外第二部分我們剛才已經(jīng)提到的，就是這個(gè)地震區(qū)域，這些區(qū)域呢是我們已經(jīng)找到的一些省份，它可能有比較高頻的地震活動(dòng)，這是中國(guó)的一些省份，總體來(lái)說(shuō)這三個(gè)圈代表地震活動(dòng)比較頻繁的。除此之外其他省份也有這個(gè)問(wèn)題。

地震活動(dòng)呢，可能會(huì)導(dǎo)致這一地區(qū)的設(shè)備頻率帶來(lái)變化，工作環(huán)境帶來(lái)變化，但是我們目前還不確定這些地區(qū)的地震發(fā)生頻率到底是如何，所以可能針對(duì)不同的可能性去分析。

我們現(xiàn)在有兩個(gè)方法，第一是底部加速，這個(gè)公式非常簡(jiǎn)單，把整個(gè)設(shè)備的X兩點(diǎn)的底部加速算出來(lái)，之后呢，我們就要確保整個(gè)設(shè)備，包括風(fēng)機(jī)，包括底座，都處于同樣的一個(gè)公式當(dāng)中，所以這個(gè)公式當(dāng)中需要用到兩個(gè)因素。

這個(gè)一般呢可能需要大家進(jìn)行協(xié)作，就是底座設(shè)計(jì)者跟設(shè)計(jì)師之間進(jìn)行協(xié)商，需要他們同時(shí)提供數(shù)據(jù)。

另外一種就是底部激活，這個(gè)方法呢，需要我們把時(shí)間序列應(yīng)用到底座架構(gòu)上，然后來(lái)計(jì)算，所以就是底部的XG，就是方程中的第一個(gè)元素，然后之后算出來(lái)X1點(diǎn)和X2點(diǎn)。

我們可以把所有這些得出不同的載荷，一般化成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的載荷，這樣呢，通過(guò)改變不同場(chǎng)景下的數(shù)值，那得出底部的加速，除此之外還可以算出風(fēng)機(jī)的應(yīng)力到底是多少，這樣可以得出一個(gè)代表地震活動(dòng)的情況下，能夠出現(xiàn)的底部加速數(shù)據(jù)，它其實(shí)還有很多其他的好處，通過(guò)計(jì)算地震器之間的載荷，我們可以對(duì)風(fēng)機(jī)之間進(jìn)行不同的應(yīng)用。

最后呢，正如大家所見(jiàn)，現(xiàn)在的海上風(fēng)機(jī)已經(jīng)處在快速發(fā)展的階段，它的成本在不斷地降低，剛才也提到了中國(guó)市場(chǎng)越來(lái)越重要，過(guò)去兩三年當(dāng)中，海上風(fēng)電增長(zhǎng)了50%，其中不光有很多大的廠商貢獻(xiàn)，到2024年也有更多小廠商的貢獻(xiàn)，這種最佳的設(shè)計(jì)在整個(gè)發(fā)展當(dāng)中扮演著很重要的角色。

這個(gè)不光是剛才提到的，大家生活工作當(dāng)中都影響有體會(huì)，對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，最大的挑戰(zhàn)就是去針對(duì)不同的層次去實(shí)現(xiàn)一個(gè)學(xué)習(xí)曲線，這個(gè)必須要置身于中國(guó)才能完成，我們也很期待看到中國(guó)有跟歐洲不一樣的項(xiàng)目，比如說(shuō)針對(duì)強(qiáng)地震活動(dòng)和強(qiáng)冰載情況下的風(fēng)機(jī)。

我們已經(jīng)看到中國(guó)有很多最佳的設(shè)計(jì)，包括針對(duì)冰載的，我們也相信只有通過(guò)大家的通力協(xié)作，通過(guò)設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)商的協(xié)作才能達(dá)到最終的目標(biāo)，開(kāi)發(fā)者可以提供很多的數(shù)據(jù)給設(shè)計(jì)者，而設(shè)計(jì)者也可以幫助開(kāi)發(fā)者去解決更多的問(wèn)題，所以我們只能期望各方之間都能夠心往一處想，勁往一處使，才能達(dá)到最終的目標(biāo)，好的，謝謝大家。

好，我們有一個(gè)問(wèn)題，提問(wèn)者沒(méi)有用話筒，翻譯聽(tīng)不到。

這個(gè)問(wèn)題問(wèn)得很好，可能這個(gè)一般人都回答不了，我覺(jué)得這個(gè)其實(shí)取決于項(xiàng)目，因?yàn)槲覀冃枰芏嗟妮斎霐?shù)據(jù)，輸入一些反饋，尤其是現(xiàn)場(chǎng)工作人員的反饋，所以有一些人可能說(shuō)當(dāng)然我們?cè)O(shè)備有冰罩了，那就比較容易，因?yàn)樵陔娔X當(dāng)中模型是很容易的，但是在實(shí)際安裝過(guò)程當(dāng)中大家會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，它可能單純的電腦模型會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)工作人員帶來(lái)很多問(wèn)題，當(dāng)然冰罩是可以解決很多問(wèn)題，但是具體還要問(wèn)安裝工人，你去問(wèn)他們的話，他們肯定會(huì)說(shuō)能不裝就不裝吧，但是從另外一個(gè)角度來(lái)講大家都知道如果有冰載，但是沒(méi)有防護(hù)措施的話，問(wèn)題還是很?chē)?yán)重的，所以如果說(shuō)歷史情況告訴我們，這個(gè)地方需要我們?nèi)ソ鉀Q這樣的，比方說(shuō)土壤是具有挑戰(zhàn)性的特質(zhì)，那么就需要去安裝，這個(gè)就是我們今天要談的，就是要確保設(shè)計(jì)師能夠看到各種不同的解決方式的存在，能夠從更加整體宏觀去考慮這個(gè)問(wèn)題，考慮到制造和安裝等等等等。

還是這個(gè)問(wèn)題，好的，還是取決于不同的項(xiàng)目，因?yàn)檫@個(gè)冰錐的角度會(huì)決定冰的碎裂的容易程度，所以這個(gè)問(wèn)題首先要回答我們的項(xiàng)目哪一部分是最重要的，是確保冰不碎裂最重要的？還是減少冰載是最重要的？所以這個(gè)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的決定，可能需要考慮很多問(wèn)題。

當(dāng)然，有很多研究，描述了很多不同的做法，但是呢，還是需要特殊的軟件，去針對(duì)不同的項(xiàng)目有特殊的軟件模型來(lái)解決，謝謝。

（發(fā)言為現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審核）

責(zé)任編輯：lixin

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