潮流电站平台选型及锚泊系统设计研究

海洋潮流能是一种利用价值高、潜力巨大的新能源。利用潮流能发电不仅经济、不占土地,而且不污染环境。它具备清洁可再生的特性,在未来新能源开发利用中占据相当重要的地位。目前国内外已经建成的示范运行的潮流电站,其基本结构形式有漂浮式、桩柱支撑式和座海底式。国内试验运行的潮流电站基本上采用了漂浮式结构,基本形式都是选取特殊载体作为搭载水轮机和发电机组的工作平台。由于潮流电站需要在工作海况和恶劣海况下生存,则必须计算分析其在各种外载荷作用下的运动性能,合理设计锚泊系统,避免漂浮式电站发生倾覆的可能性。 本文以正在研究的国家科技支撑项目中潮流能电站关键技术研究和示范的子项目150kW潮流电站的设计为参考对象,设计一种平台搭载直叶式水轮机,系泊于舟山海域,装机容量为300kW的潮流电站。文章所展开的工作是对近海漂浮式潮流电站设计的一种探索,以期得出的结论对该子项目的设计研究工作提供一定的参考和对比价值。 论文提出了几种平台方案,并从造价、稳性、浮态以及拖曳力等因素进行比较,通过基于优先关系的模糊优化选型,选取综合评价指标最优的平台方案。然后基于三维频域势流理论,在风、浪、流的作用下,应用WAMIT对规则波作用下电站的耦合运动进行分析。根据电站平台特点提出采用四根锚链对称布置,并按锚泊线成分比例的不同,设计了四种锚泊线方案,利用HARP软件对整个系泊系统进行时域耦合分析,并对不同方案进行了对比。在此基础上,给出最优方案在不同海况和工况下的锚泊线的响应及平台六自由度运动响应值。最后基于工作海域海床的状况和系泊性能要求,选取合理的抓力锚。论文结果表明,平台优选具有实用性,锚泊设计有一定的可行性。