風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一體化計算分析導(dǎo)則立項報告EnglishTitle:GuidelinesforIntegratedComputationalAnalysisofFloatingOffshoreWindTurbineSystemsinWindPowerGeneration摘要隨著全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和碳中和目標(biāo)的推進(jìn)，可再生能源開發(fā)已成為國家戰(zhàn)略的重要組成部分。海上風(fēng)電，特別是漂浮式海上風(fēng)電，作為風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向，近年來受到廣泛關(guān)注。本報告圍繞《風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一體化計算分析導(dǎo)則》的立項背景、目的意義、適用范圍及主要技術(shù)內(nèi)容展開分析。報告指出，該導(dǎo)則的制定旨在解決漂浮式風(fēng)電系統(tǒng)設(shè)計中多學(xué)科交叉帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)，推動深遠(yuǎn)海風(fēng)電大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。通過規(guī)范一體化計算分析中的荷載、工況、模型構(gòu)建及結(jié)果評價等內(nèi)容，本導(dǎo)則將為項目安全性、經(jīng)濟(jì)性和可行性提供技術(shù)支撐，促進(jìn)我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升和成本優(yōu)化。研究認(rèn)為，該標(biāo)準(zhǔn)的實施將顯著降低平準(zhǔn)化度電成本（LCOE），推動產(chǎn)業(yè)向平價時代過渡，同時助力國家碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：漂浮式海上風(fēng)電，一體化計算分析，可再生能源，碳中和，平準(zhǔn)化度電成本（LCOE），風(fēng)電機(jī)組設(shè)計，系泊系統(tǒng)，深遠(yuǎn)海風(fēng)電Keywords:FloatingOffshoreWindPower,IntegratedComputationalAnalysis,RenewableEnergy,CarbonNeutrality,LevelizedCostofEnergy(LCOE),WindTurbineDesign,MooringSystem,Deep-SeaWindPower正文一、目的與意義加快可再生能源開發(fā)是實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和達(dá)成碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要戰(zhàn)略路徑。2021年10月，國務(wù)院發(fā)布《2030年前碳達(dá)峰行動方案》，明確提出到2030年風(fēng)電和太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量需達(dá)到12億千瓦以上。海上風(fēng)電作為我國風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向，也是海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。自2013年國家啟動浮式風(fēng)電研發(fā)項目以來，政策支持持續(xù)加強(qiáng)；2016年，《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》等一系列文件將深遠(yuǎn)海風(fēng)能開發(fā)納入國家議程。漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)因其適用于深水區(qū)域，能夠有效擴(kuò)展可開發(fā)海域范圍，已成為實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的必經(jīng)之路。然而，漂浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計涉及氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、伺服控制系統(tǒng)、水動力學(xué)和系泊動力學(xué)等多學(xué)科交叉，其全耦合動力仿真面臨巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。為推動深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用，并提供安全、經(jīng)濟(jì)、競爭力強(qiáng)的工程解決方案，亟需對風(fēng)電機(jī)組、浮式基礎(chǔ)、系泊系統(tǒng)及動態(tài)海纜等進(jìn)行一體化計算分析。本導(dǎo)則旨在對一體化計算分析中涉及的荷載條件、工況設(shè)計、技術(shù)目標(biāo)及安全要求等進(jìn)行規(guī)范和建議，以確保項目的安全性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。其意義在于：隨著漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)、產(chǎn)業(yè)環(huán)境和政策的快速發(fā)展，現(xiàn)有設(shè)計方法多基于海洋油氣平臺規(guī)范，安全等級高但設(shè)計保守，導(dǎo)致平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）顯著高于固定式海上風(fēng)機(jī)。在海上風(fēng)電進(jìn)入平價時代的背景下，本導(dǎo)則通過優(yōu)化設(shè)計方法、減少冗余，可在保證安全的前提下降低成本，推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和轉(zhuǎn)型升級。二、范圍與主要技術(shù)內(nèi)容適用范圍：本導(dǎo)則適用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、浮式基礎(chǔ)及系泊系統(tǒng)的一體化計算分析，涵蓋從淺海到深遠(yuǎn)海的各種環(huán)境條件。其應(yīng)用對象包括風(fēng)電項目開發(fā)商、設(shè)計單位、科研機(jī)構(gòu)及第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)，為項目規(guī)劃、設(shè)計、評估和認(rèn)證提供統(tǒng)一技術(shù)依據(jù)。主要技術(shù)內(nèi)容：導(dǎo)則內(nèi)容包括以下核心部分：1.總則：規(guī)定導(dǎo)則的編制目的、依據(jù)和基本原則，強(qiáng)調(diào)安全性、經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境適應(yīng)性的統(tǒng)一。2.術(shù)語和定義：對一體化計算分析中的關(guān)鍵術(shù)語進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義，避免歧義，確保行業(yè)共識。3.基本規(guī)定：包括設(shè)計使用年限、環(huán)境條件分類、載荷類型及分析方法的通用要求。4.基本資料：要求提供風(fēng)資源、海洋水文、地質(zhì)條件等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并規(guī)定數(shù)據(jù)質(zhì)量和可靠性標(biāo)準(zhǔn)。5.設(shè)計荷載與工況：明確風(fēng)、浪、流、冰等環(huán)境荷載的計算方法，以及極端工況、疲勞工況和運行工況的組合原則。6.模型構(gòu)建及參數(shù)確定：指導(dǎo)多體耦合數(shù)值模型的建立，包括氣動-水動-結(jié)構(gòu)-系泊耦合仿真中的參數(shù)選取與驗證。7.一體化計算分析：涵蓋靜態(tài)與動態(tài)分析、穩(wěn)定性評估、運動響應(yīng)預(yù)測及系統(tǒng)優(yōu)化建議。8.結(jié)果整理和分析評價：規(guī)定計算結(jié)果的輸出格式、安全性評價指標(biāo)（如強(qiáng)度、疲勞、穩(wěn)定性），并提出改進(jìn)措施與風(fēng)險管理建議。通過這些技術(shù)內(nèi)容的規(guī)范，本導(dǎo)則致力于提升漂浮式風(fēng)電設(shè)計的精確性和效率，為行業(yè)提供可操作、可復(fù)用的分析框架。介紹修訂的企事業(yè)單位或標(biāo)委會本導(dǎo)則的制定主要依托中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會（CWEA）及其合作單位。CWEA是我國風(fēng)能領(lǐng)域最具權(quán)威性和影響力的行業(yè)組織之一，長期致力于風(fēng)能技術(shù)研究、標(biāo)準(zhǔn)制定與產(chǎn)業(yè)推廣。委員會匯聚了來自科研院所、高校、龍頭企業(yè)及檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)的專家資源，曾主導(dǎo)或參與多項國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范的編制，如GB/T18451.1《風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計要求》和NB/T10105《海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》。在漂浮式海上風(fēng)電領(lǐng)域，CWEA聯(lián)合中國船舶重工集團(tuán)、中國華能集團(tuán)、金風(fēng)科技等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，開展了多項技術(shù)攻關(guān)與示范項目。其工作重點包括推動創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)、促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合、參與國際標(biāo)準(zhǔn)對接，為我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化和國際化提供了堅實基礎(chǔ)。此次導(dǎo)則的立項和修訂，體現(xiàn)了CWEA在響應(yīng)國家政策、引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新和促進(jìn)行業(yè)協(xié)同方面的關(guān)鍵作用。結(jié)論《風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一體化計算分析導(dǎo)則》的制定，是我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展到新階段的必然需求。它不僅填補了漂浮式風(fēng)電在多學(xué)科耦合分析方面的標(biāo)準(zhǔn)空白，還為降低LCOE、提升市場競爭力提供了技術(shù)保障。隨著海上風(fēng)電向深遠(yuǎn)海邁進(jìn)，該導(dǎo)則將通過規(guī)范化、精細(xì)化的設(shè)計方法，推動行業(yè)實現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、大規(guī)模開發(fā)。未來，隨著計算技術(shù)、材料科學(xué)及海洋工程技術(shù)的進(jìn)步，本導(dǎo)則需持續(xù)更新以適應(yīng)新技術(shù)和新環(huán)境挑戰(zhàn)。建議加強(qiáng)國際標(biāo)準(zhǔn)合作，吸納更多實測數(shù)據(jù)與案例經(jīng)驗，進(jìn)一步提升導(dǎo)則的適用性和先進(jìn)性。最終，該標(biāo)準(zhǔn)的實施將加速我國漂浮式海上風(fēng)電的商業(yè)化進(jìn)程，為全球可再生能源發(fā)展和碳中和目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1.國務(wù)院.(2021).《2030年前碳達(dá)峰行動方案》.2.國家能源局.(2016).《