李彬彬团队在Renewable and Sustainable Energy Reviews期刊发表漂浮式风机大幅摇摆的综述

       近日，清华大学深圳国际研究生院李彬彬团队针对浮式风机大幅摇摆发表综述文章，文章从大幅摇摆成因、危害、减摇措施三个方面进行论述，首先回顾在海试试验、模型试验、数值模拟中出现的浮式风机大幅摇摆现象，并尝试从水静力、水动力、气动荷载、流荷载等方面分析大幅摇摆的成因。然后详细论述了大幅摇摆对发电功率、结构安全、运维过程的危害。最后提出浮式风机减摇措施，包括变桨控制、调谐质量阻尼器（TMD）、主动压载、调谐液体阻尼器（TLD）、及其他新型能源集成装备等。结果表明现有的浮式风机减摇措施大多借鉴固定式风机，亟需基于对大幅摇摆成因的充分研究提出专门针对浮式风机的减摇措施。

浮式风机六自由度运动及大幅摇摆主要成因

相较于固定式风机，浮式风机具有六自由度的刚体运动，即横荡、纵荡、垂荡、横摇、纵摇、艏摇，运动响应更加复杂。此外，浮式风机在运行期间受风、浪、流多源激励和耦合效应的作用，导致大幅摇摆现象。大幅摇摆的成因是多样化的，水静力回复力矩、非线性波浪荷载、气动荷载、波流耦合都是引起大幅摇摆的潜在因素。例如，倾覆力矩与水静力回复力矩导致的平均倾斜，非线性波浪荷载导致的低频共振，气动负阻尼和尾流效应导致的整体不稳定性。

大幅摇摆对浮式风机发电功率、结构整体安全、运维过程的操作性影响较大。大幅摇摆导致平均发电功率降低，且发电功率不稳定；在结构整体安全性方面，大幅摇摆增加了结构内力和结构疲劳损伤，结构的过度变形还将导致塑性应变和应力集中；在运维过程中，大幅摇摆可导致运维船的作业天气窗口期缩短，增加运维成本。

目前，浮式风机减摇措施大多借鉴固定式风机，例如变桨技术、TMD、TLD，但这些技术未必完全适用浮式风机，尤其是变桨技术需要权衡减摇和发电功率的稳定，TMD和TLD受到出力行程和安装空间的限制。近年来，相关学者提出新型减摇措施，例如主动压载技术和新能源集成装备。关于主动压载技术，目前只能实现数十分钟级别控制，平衡浮式风机的平均倾斜。部分学者提出新能源集成装备，例如在浮式风机上集成波浪能发电装置、震荡水柱、养殖网箱等，在减摇的同时还能够增加发电，成为浮式风机减摇的新思路。总而言之，目前减摇措施的实际应用较少，需更深入和全面地研究大幅摇摆的成因及机理，从而迭代更新出适用于浮式风机减摇的有效措施。

TMD

主动压载

新型能源集成装备

该研究成果以“漂浮式风机的大幅摇摆：关于成因、危害、减摇的全面综述”（ Large-amplitude rotation of floating offshore wind turbines: A comprehensive review of causes, consequences, and solutions）为题，发表在国际期刊《可再生和可持续能源评论》(Renewable and Sustainable Energy Reviews)。

清华大学深圳国际研究生院博士生杨磊为论文的第一作者，李彬彬副教授为论文的通讯作者。论文作者还包括清华大学深圳国际研究生院胡振中副教授、李孙伟副教授，华北电力大学（北京）董晔弘教授、中船海装风副总经理、首席技术官张凯博士。

文：杨磊

编辑：彭锦涛

审核：胡振中