中國儲能網(wǎng)訊：我國沿海地區(qū)年平均風速高，風能資源豐富；同時，沿海地區(qū)經濟發(fā)達，電能消耗大。這種資源供給與需求在地域上的良好契合，非常有利于可再生能源風電的開發(fā)。但是，沿海地區(qū)易受臺風等極端風況的影響，據(jù)統(tǒng)計，每年平均有九個臺風登陸我國沿海地區(qū)，極端風況對沿海風電機組的結構完整性構成了巨大威脅。如何可靠、經濟地保證結構強度是沿海風電機組向更大尺度、更深水深發(fā)展所必須解決的關鍵技術難題之一。
近日，中國科學院工程熱物理研究所科研人員針對臺風風速極值大、風向變化快的特點，結合實測氣象數(shù)據(jù)、三維地形GPS數(shù)據(jù)和臺風風剪切模型，進行了復雜風場特性的三維CFD模擬和風電機組結構的氣彈耦合分析，建立了風電機組在極端風況作用下結構極限破壞的系統(tǒng)分析方法。運用該方法，研究人員定量分析了沿海風電機組在不同極端風況、不同停機姿態(tài)、不同位置分布等關鍵因素對其結構破壞模式和極限承載力的影響，準確預測了實際風電機組的破壞特征，如結構斷裂位置、破壞主導模式和臨界載荷。同時，根據(jù)研究結果，研究人員對現(xiàn)行IEC風電機組設計規(guī)范提出了改進和修正建議。
相關成果已發(fā)表在國際期刊Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics上，并將在歐洲風能協(xié)會學術年會（EWEA-2015）上作口頭報告。研究工作得到了國家自然科學基金和教育部留學回國人員啟動基金的資助。
圖1 臺風路徑與風場位置
圖2 風場三維CFD網(wǎng)格與風電機組模型
圖3 葉片破壞模式與位置（計算v.s.觀測）
