海洋石油工程股份有限公司“海油安澜号”设计方案全球领跑
8月6日,全球首座16兆瓦张力腿浮式风电平台(TLP)“海油安澜号”成功接入陆丰油田电网,正式为海上油田直供绿电。这是全球应用水深最深、离岸距离最远、单机容量最大的张力腿浮式风电平台,标志着我国深远海浮式风电平台工程建设能力走向世界前列。
PART.01TLP平台“优”在哪儿
全球80%以上的优质海上风能,分布在水深超过60米的深远海,固定式平台无法进行经济开发。浮式平台通过浮体与系泊系统的精妙配合,可以像“不倒翁”一样稳稳漂在海面上,成为深远海风电开发的主流方向。
浮式平台主要分为半潜式、张力腿(TLP)、Spar(单柱式)三种。TLP平台依靠高强度钢缆把浮体牢牢拉紧,拥有三大核心优势:一是抗浪稳定性极强,在17 级超强台风下倾斜角度可控制在 1 度以内。二是轻量化大幅降本,整体用钢量可减少近一半,占海面积仅为半潜式十分之一。三是海域适配能力更广,可覆盖 50 米至 2000 米水深海域,完美契合我国深远海海量风能资源开发需求。
PART.02TLP设计“难”在哪儿?
01 极端环境条件
我国深远海风场位于强台风高发海域,海况瞬息万变,风速、浪高、流向每秒都在波动,浮式风电平台面对风载荷、波浪冲击、洋流推力、浮体结构运动、风机旋转振动等多重叠加影响,技术难度呈指数级增长。
“海油安澜号”应用于水深136米、离岸136公里的深远海。整体高度近110层楼高,搭载16兆瓦抗台风机,按照可抵御17级台风的极端工况设计,服役周期可达25年。全球已投运的TLP风电平台只有法国PGL地中海项目,其单机容量为8.4兆瓦,不及“海油安澜号”的一半,应用于台风海域的TLP风电平台在全球尚无成功案例。
02 世界级技术难题
“海油安澜号”设计面临复杂六自由度极强非线性耦合、超大机组共振、毫秒级动态自适应控制、极端台风工况安全控制、全生命周期疲劳载荷精准建模等世界级难题。
PART.03“海油安澜号”有哪些技术突破?
没有先例,就把自己变成先例。海洋石油工程股份有限公司联合国内高校和头部企业开展科研攻关,相继攻克TLP风电平台船型开发、全缆式张力腿及连接构件设计、敏捷型海上回接技术等14项关键技术,并开展船型方案、安装细节和应急预案二轮水池试验和数百次反复测试,实现我国深远海TLP浮式风电技术从0到1的突破。
01 全球首创“全钢缆式”张力腿系统设计技术。自主完成适应南海台风海况的TLP浮式基础船型开发,8项设计方案获法国船级社及美国船级社AIP(原则性批准)认证,为我国首批获得国际权威船级社认证的张力腿式浮式风电项目设计方案。
02 南海台风海工张力腿基础船型与主尺度开发技术。通过不同船型4轮数值迭代、两轮模型试验,总结规律,形成结构简化、性能优异的产品方案。
03 基于人工智能算法的载荷等效虚拟风机逆向重构技术。利用开源风机,基于深度学习重构载荷统计特性、关键功率参数相同的虚拟风机,实现风机载荷、重量和尺寸数据的快速获取,完成船型开发的“内循环” ,满足前期船型开发需求。
04 惯性传递“准耦合”迭代设计方法。依托海工软件体系,建立TLP风机准耦合分析方法,与国际权威软件模拟结果实现时域匹配,模拟分析效率提升一个数量级,大幅度加速不同风机厂家间迭代进程。
05 气动-水动-结构耦合相似模型试验技术。开发五自由度风机载荷模拟器,实现风机气动载荷实验室时域重现,完成气动-水动-结构耦合相似,利用模型试验论证、优化设计方案。
06 张力腿系泊系统敏捷型回接技术。创新采用拉力千斤顶进行回接作业,实现敏捷回接,大幅提高作业效率。
07 智能监测运维系统 AIMS。搭建AIMS(浮式风电平台智能监测与运维辅助系统),依托北斗卫星导航系统实现对TLP风电场健康监测,为平台长期无人稳定运行提供全方位智能保障。
从概念设计到矗立南海,“海油安澜号”的诞生之路不仅验证了中国海工在TLP浮式风电领域“设计+制造+安装”的全链条能力,更为中国乃至全球深海风电规模化发展提供了可复制、可推广的“中国方案”。