一种漂浮式风电机组设计方法、装置和电子设备与流程

本技术涉及漂浮式风电机组的，特别是涉及一种漂浮式风电机组设计方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、随着走向深远海的需要不断提出，漂浮式风电的发展不可或缺。追求发电量最大化，造价最小化，可以得到较为合理的漂浮式风电系统。

2、但是从行业格局来看，风电机组由主机厂家负责设计，漂浮式基础、系泊、锚固、动态海缆由设计院负责，在迭代设计交互的过程中，无法做到一体化设计。主机厂家会对浮体提更高的要求，譬如对极端工况和正常运行工况下的摇摆角度要求更小，但这会显著增加浮体的造价；而设计院希望对浮体的摇摆角度的要求松一些，这样设计更容易达到，且能尽量做得浮体小一些，减少造价，但同样会对风机提出更高要求。双方的矛盾会导致风电机组的设计无法达到最好的状态，不是性能不好，就是造价太高。

3、因此，如何提供一种漂浮式风电机组的合理设计方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供了一种漂浮式风电机组设计方法、装置和电子设备，旨在提供一种漂浮式风电机组的合理设计方法。

2、一种漂浮式风电机组设计方法，所述方法包括：

3、对目标风电机组进行一体化建模，得到机组模型；

4、对所述机组模型进行一体化载荷计算，提取所述目标风电机组中各个目标部件的载荷与漂浮式系统运动状态；

5、基于所述目标风电机组中各个部件的载荷与漂浮式系统运动状态，计算所述目标风电机组的目标设计参数；

6、判断所述目标设计参数是否收敛，所述目标设计参数至少包括2项设计参数；

7、判断出现收敛的目标设计参数的数量是否等于n项，所述n大于1且小于m，所述m为所述目标设计参数的数量；

8、当n项目标设计参数出现收敛时，将所述机组模型作为目标模型输出；

9、当出现收敛的目标设计参数的数量不等于n项时，对所述机组模型进行优化，对优化后的机组模型进行一体化载荷计算以及后续动作，直至输出目标模型为止。

10、可选的，上述漂浮式风电机组设计方法中，所述目标设计参数至少包括：

11、完整性稳性、浮式基础运动性能、频率参数、浮式基础极限强度参数、浮式基础疲劳强度参数、破舱稳性参数和自定义参数中的2项或2项以上的组合；

12、其中，所述自定义参数为基于用户指令配置的设计参数。

13、可选的，上述漂浮式风电机组设计方法中，对目标风电机组进行一体化建模，得到机组模型包括：

14、基于目标风电机组的初版设计方案的部件配置、控制策略、塔架结构、浮体结构、系泊系统、动态海缆配置、锚固基础和线型设计进行一体化建模，得到机组模型。

15、可选的，上述漂浮式风电机组设计方法中，对所述机组模型进行一体化载荷计算，提取所述目标风电机组中各个目标部件的载荷与漂浮式系统运动状态，包括：

16、依据预设的技术规范生成多个工况，所述技术规范为行业通用的规范；

17、将所述多个工况和所述机组模型，输入预设的荷载计算软件，得到目标风电机组的各个目标部件的荷载和漂浮式系统的运动状态。

18、可选的，上述漂浮式风电机组设计方法中，所述各个目标部件的载荷包括：叶片荷载、轴系荷载、发电机荷载、轮毂和底座荷载、塔架荷载、浮体荷载、系泊荷载、锚固基础荷载和动态缆荷载中的一种或多种；

19、所述漂浮式系统运动状态包括：漂浮式风电机组的结构重量、结构频率和浮体的横摇角度与加速度、纵摇角度与加速度、艏摇角度与加速度。

20、可选的，上述漂浮式风电机组设计方法中，所述判断目标设计参数是否收敛，包括：

21、基于所述各个目标部件的载荷与漂浮式系统运动状态计算目标设计参数；

22、将计算得到的目标设计参数与临时文件中记录的上一次计算得到的目标设计参数进行对比，判断两者差值是否在预设范围内，如果位于预设范围内，则所述目标设计参数收敛，否则表明所述目标设计参数不收敛。

23、可选的，上述漂浮式风电机组设计方法中，计算所述目标风电机组的目标设计参数之后，判断所述目标设计参数是否收敛之前，还包括：

24、判断所述目标设计参数是否满足设计要求，当满足设计要求时继续执行。

25、可选的，上述漂浮式风电机组设计方法中，计算目标风电机组的完整性稳性包括：当所述目标风电机组为驳船式浮式基础或半潜式基础时，将s1/s2作为所述目标风电机组的完整性稳性的计算结果，其中s1为基础扶正力矩曲线与入水角或第二交角围成的面积，所述s2为风倾力矩曲线与入水角围成的面积；当所述目标风电机组为深吃水浮式基础时，将稳心高度作为所述目标风电机组的完整性稳性的计算结果；

26、计算目标风电机组的浮式基础运动性能包括：将正常运行工况下目标风电机组的塔筒顶部倾角、停机工况下目标风电机组的塔筒顶部倾角、正常运行工况下目标风电机组的塔筒顶部最大加速度以及停机工况下目标风电机组的塔筒顶部最大加速度作为目标风电机组的浮式基础运动性能；

27、计算目标风电机组的频率参数包括：将漂浮式系统频率以及所述目标风电机组正常运行工况下运行转速对应频率作为目标风电机组的频率参数；

28、计算目标风电机组的浮式基础极限强度参数包括：将漂浮式风电系统各个部件在极端工况下的应力作为目标风电机组的浮式基础极限强度参数；

29、计算目标风电机组的浮式基础疲劳强度参数包括：将采用疲劳寿命计算得到的漂浮式风电系统各个部件的最长使用寿命作为目标风电机组的浮式基础疲劳强度参数；

30、计算目标风电机组的破舱稳性参数包括：将漂浮式风电基础能够正常工作的浮体内部舱室的最大破坏比例作为目标风电机组的破舱稳性参数。

31、一种漂浮式风电机组设计装置，包括：

32、建模模块，用于对目标风电机组进行一体化建模，得到机组模型；

33、荷载计算模块，用于对所述机组模型进行一体化载荷计算，提取所述目标风电机组中各个目标部件的载荷与漂浮式系统运动状态；

34、收敛判断模块，用于基于所述目标风电机组中各个部件的载荷与漂浮式系统运动状态，计算所述目标风电机组的目标设计参数；判断所述目标设计参数是否收敛，所述目标设计参数至少包括2项设计参数；

35、模型输出模块，用于判断出现收敛的目标设计参数的数量是否n项；当n项目标设计参数出现收敛时，将所述机组模型作为目标模型输出；当出现收敛的目标设计参数的数量不等于n项时，对所述机组模型进行优化，并触发所述荷载计算模块。

36、一种电子设备，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令或代码，所述处理器用于执行所述指令或代码，以使所述设备执行上述任一项所述的漂浮式风电机组设计方法。

37、本技术实施例提供了一种漂浮式风电机组设计方法、装置和电子设备，在执行所述方法时，对目标风电机组进行一体化建模，得到机组模型，在对机组模型进行载荷计算，基于载荷计算结果计算得到预先标记的目标设计参数，当出现收敛的目标设计参数的数量不等于n项时，对所述机组模型进行优化，并再次执行后续流程，本质上是一种循环的过程，利用以上步骤对目标风电机组不断优化，直至所述多个部件的荷载和漂浮式系统运动状态收敛，也就意味着可优化的程度较低，系统综合性能达到比较合理的状态，不会使成本过高，也不会使性能太差。此时的目标风电机组可以视作为结果方案，输出为最终的设计方案。

38、这样，通过不断优化设计方案，综合主机厂家和设计院设计的漂浮式风电机组设计方案，不断调整设计参数，进而降低成本，平衡成本和性能的关系，得到一个综合多方面条件的合理设计方案。