开题报告-海上风机实验加载机构设计
本科生毕业设计（论文）开题报告
论文题目： 海上风机实验加载机构设计
一、课题选题的目的、意义
（一）课题选题的目的
当前世界能源短缺问题突出、能源安全形势日趋严峻,随着化石燃料等不可再
生能源的日趋匮乏和对环境的破坏。发展可再生能源、改变现有能源结构成为现
阶段各国重要的能源战略。风能作为目前最具有大规模开发的清洁能源之一 [1],包
括陆上和海上发电两种形式[2]，大力开发利用海上风能、发展海上风电场,提高能
源供应能力,在我国能源结构调整中具有重要的作用。十四五规划指出，为落实
“3060”目标，将大力持续增加海上风力发电等清洁能源的发电规模。
海上风力机的一般服役时间为 20-30 年,在此期间将经历数百万次的风、浪等
循环荷载。除了基础的极限承载力问题外，基础在循环荷载作用下的侧向累积变
形特性也引起了风电建设者们的广泛关注[3]。
本选题的主要目的就是通过设计实验加载结构，模拟风电机组在海上的受力
情况，从而寻找延长使用寿命，改善风电机组结构的目的。
（二）课题选题的意义
大力发展环境友好型资源、降低传统化石能源的使用是实现“碳达峰，碳中
和”战略目标的重要途径。海上风电无污染，资源丰富，发展前景好，是我国发
展的战略方向之一，也是促进能源结构调整的重要发展方向[4]。
国际可再生能源机构（IRENA）指出，降低海上风电场的运行和维护成本显
然是一项关键挑战，一旦得到解决，可大幅提高海上风能的经济效益。对海上风
力发电的长远发展大有裨益。
2021 年我国海上风电新增装机约为全球新增总量的四分之三 ,成为最大的海
上风电市场。目前,全球海上风电开发逐步由近海走向深远海,我国近海水深相对
较浅。因此,开发中等水深下的漂浮式风机是我国海上风电发展的重要方向。
二、课题的主要任务和预期目标
（一）课题的主要任务
通过查阅资料和文献，了解海上风电机组工作时主要受到的载荷作用，并了
解其特性。设计出模拟其载荷作用的实验加载机构。对风机转子、漂浮平台和塔
架承载的受力进行模拟，从而达到模拟真实情况的目的。
（二）课题的预期目标
为了更好模拟海上风电机组真实的风-浪联合作用的载荷，设计试验加载机构。
在风力机转子处施加高均值、低振幅的风荷载；在漂浮平台处施加具有双向对称
的正弦荷载特征的波浪荷载；对海上风电机组塔架承受的水平和抗弯承载力进行
测量。
三、课题的国内外研究动态
（一）国外研究动态
截至 2017 年底，全球海上风电总装机量为 18814 MW，其中80%来自欧洲，
装机容量最大的两个国家分别为英国（6.8 GW）和德国（5.3 GW）。海上风电市
场的增长主要取决于欧洲与北海接壤的国家采取的相关政策。除了欧洲经济区之
外，目前只有中国拥有2.7 GW 的大型海上风电场，韩国和日本的海上风电场规
模则稍小[5]。
作为目前海上风电的领导者，英国计划在 2030 年海上风电的装机容量达到
30 GW。为了实现该目标，英国政府于 2013 年成立了海上风能产业理事会。表1
给出了英国北部海域已投运的主要海上风电场规模。
表1.英国主要已投运海上风电场规模
风电场名称 装机容量/MW 电压等级/kV 并网类型
Walney Extension 659 400 高压交流
London Array 630 150 高压交流
Race Bank 580 220 高压交流
Gwynt y Mor 576 132 高压交流
Greater Gabbard 504 132 高压交流
Dudgeon 402 132 高压交流
Rampion 400 150 高压交流
1991 年，丹麦成为世界首个将风力发电机建造于海上的国家。在 Vindeby 海
上风电场安装的 11 台450 kW 发电机，使得丹麦建成了首批两个大型海上风电场
摘要：
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本科生毕业设计（论文）开题报告论文题目：海上风机实验加载机构设计一、课题选题的目的、意义（一）课题选题的目的当前世界能源短缺问题突出、能源安全形势日趋严峻,随着化石燃料等不可再生能源的日趋匮乏和对环境的破坏。发展可再生能源、改变现有能源结构成为现阶段各国重要的能源战略。风能作为目前最具有大规模开发的清洁能源之一[1],包括陆上和海上发电两种形式[2]，大力开发利用海上风能、发展海上风电场,提高能源供应能力,在我国能源结构调整中具有重要的作用。十四五规划指出，为落实“3060”目标，将大力持续增加海上风力发电等清洁能源的发电规模。海上风力机的一般服役时间为20-30年,在此期间将经历数百万次的风...
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作者：闻远设计
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