《风能发电系统漂浮式海上风力发电机组一体化计算分析导则》
编制说明(征求意见稿)
一、工作简况
(一)任务来源
本项目是根据国家标准化管理委员会国标委发〔2024〕18号文件《国家标准化管理委员会关于下达2024年第二批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》有关要求,计划项目编号:T-604,标准项目名称《风能发电系统漂浮式海上风力发电机组一体化计算分析导则》进行制定。项目制定周期18个月,按照项目工作计划,应在2025年10月25日前完成报批。标准归口单位:全国风力发电标准化技术委员会。本文件第一起草单位:水电水利规划设计总院。
(二)制定背景
近年来海上风电开发逐渐呈现出深海化、规模化、集群化发展趋势。根据全球风能理事会预测,2030年全球漂浮式海上风电累计装机将达到16.5GW,从2026年开始,漂浮式海上风电将进入新增装机达到GW级商业化阶段。加快可再生能源开发是助推能源结构转型的战略选择,是实现碳达峰、碳中和的重要途径。2021年10月,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,提出到2030年,风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。海上风电是我国风能产业发展的重要方向,同时也是我国发展较快的海洋战略性新兴产业之一。
我国2013年国家“863”计划启动浮式风电研发项目;2016年国家各部委密集发文,通过《能源技术革命创新行动计划(2016-2030)》系列文件将深远海风能开发提上日程。发展海上风电,特别是根据国情发展漂浮式风电是我国实现碳中和目标的必经之路,符合我国产业政策和新能源发展规划。
随着漂浮式海上风电技术、产业化、政策等发展环境的快速变化,漂浮式海上风电的发展前景越趋乐观。然而,要实现漂浮式风电全面产业化、规模化、平价化发展还面临较大挑战。
首先,漂浮式风电结构复杂、工作环境恶劣、设计难度高。漂浮式风机系统设计涉及气动力学、结构动力学、伺服控制系统、水动力学等多个学科的复杂交叉,存在气动-水动-伺服-弹性多场耦合问题。理论上难以建立完备的理论数值模型,模型试验由于比尺和相似性等难以精细刻化结构动力特性及结构特征,因此数值模拟计算成为其工作性态分析和安全评估的重要手段,但在应用过程中存在不同人员、不同软件结果差异较大问题,难以作为设计、评估依据,严重制约设计、建设和运行管理领域的创新发展。
其次,缺乏工程经验和完备的设计体系。目前我国漂浮式海上风电设计和计算大多采用CCS、DNV以及行业标准《漂浮式海上风电浮式基础及系泊系统设计导则》等规范,均推荐采用一体化计算分析以便进一步降本增效。考虑到风机大型化、规划化发展,以及独特的复杂海况条件,目前尚无国家或行业标准可遵循。考虑到三峡“引领号”、海装“扶摇号”、海油“观澜号”以及万宁漂浮式项目开发设
计等积累的技术经验,逐渐形成成熟分析方法、规范流程、适用软件以及大量研究成果。但是漂浮式海上风电的一体化计算分析尚无标准或规范遵循,难以作为可靠的设计、评估依据,已经严重滞后于漂浮式海上风电技术的实际发展和应用。
随着海上风电产业进入平价时代,为了进一步优化设计方法、降低设计冗余,降低成本的同时保证设计安全,本标准的制定,将对我国漂浮式海上风电机组一体化计算分析起到积极的规范化作用,推动我国海上风电产业的快速发展,进一步加快风电技术水平提升和产业转型升级。
(三)起草过程
1、标准起草阶段
2024年9月,水电水利规划设计总院联合相关单位成立了内部的标准编制工作组,根据全国风力发电标准化技术委员会标准制修订计划要求,收集了大量的国内外文献资料、最新的科研成果、码头及船舶资源以及工程建设经验,并统计调研了国内目前参与过的建设企业、设计单位、风机厂家、施工单位、高等院校、第三方认证企业等相关单位,于2024年10月形成了标准草案框架。
2025年4月16日,全国风力发电标准化技术委员会在北京组织召开《风能发电系统漂浮式海上风力发电机组一体化计算分析导则》国家标准启动会议。标准编制工作组对标准制定背景、标准结构、标准范围及主要技术内容做了汇报,并对下一步工作计划进行分工,按照指定时间节点推进工作,切实完善标准草案转化工作。会上就优化
后草案进行审阅,工作组各单位对草案提出各自的修订意见。期间,标准编制小组在2025年4月至5月多次开展讨论,根据各方反馈结果修改形成标准征求意见稿。
(四)主要参加单位
本标准第一起草单位为水电水利规划设计总院,本标准主要参编单位:中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司、中国电建