海上风电场的设计方法和系统技术方案

本申请涉及海上风电能源工程规范领域，公开了一种海上风电场的设计方法和系统。该方法包括：确定待建风电场的工程海区；计算指定时长内工程海区内的径流来源固体颗粒物含量；如果计算的径流来源固体颗粒物含量小于预设阈值，或计算的径流来源固体颗粒物含量大于或等于该预设阈值但淤积状态下不会导致工程海区内指定生物的灭绝，则待建风电场采用陆域延伸式结构，否则待建风电场采用离岸式结构。本申请的实施方式兼顾风电场建设和工程海区内或其周边生物系统的保护，对海上风电场的建设具有规范意义。有规范意义。有规范意义。

【技术实现步骤摘要】
海上风电场的设计方法和系统


[0001]本申请涉及海上风电能源工程规范领域，特别涉及海上风电场的功能设计技术。

技术介绍

[0002]通常，海上风电场一般是建在近海的浅水区，也就是内陆加架海区(一般指在水深30米以内的大陆架范围，定义参照全英文教材：李熙，姜振春，Tan Soon Keat，“sediment dynamics”ISBN 978
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7，河海大学出版社，公开发行：www.taobao.com)，而内陆架海区同时也是一片房地产开发区(同前，ISBN 978
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7)，当然现有的海上风电规范并不限制海上风电场的选址，故在深水区施工的海上风电场也有实例，如山东牟平海上风电场即设计建在水深60米的领海基线以外(李熙，姜振春，Tan Soon Keat.山东牟平一期(301MW)海上风电项目潮流泥沙及海床稳定性数模研究报告.新加坡NE4Technology PTE LTD技术报告,Singapore,2020.03.(In Chinese).)。
[0003]同时参照以下文献及附图1(a)和图1(b)，这两幅图来源于莱州项目的两个相关方面，图1(a)是中南勘测设计研究院的可研报告类的(中国电力建设集团中南勘测设计研究院.山东省莱州市海上风电与海洋牧场融合发展研究试验项目可行性研究报告(审定稿),中南勘测设计研究院技术报告,2019年11月,220Pages含验收证书)，图1(b)是河海大学技术报告里的数模报告类的(李熙,张素香,TAN Soon Keat,等.莱州市海上风电与海洋牧场融合发展研究实验项目潮流泥沙及海床稳定性数模研究报告(审定稿).河海大学技术报告，124Pages,2020年3月)。参考正规设计院的设计情况，以前的海上牧场均设在风电场内部，由于莱州湾海上风电可行性研究报告的海洋牧场设计图和我们的耦合模型应用报告里面的海洋牧场设计图分别引用了如上两幅不同的图，即两种互相矛盾的设计方案都得到了通过，从中可以得出结论“现有的海洋牧场养殖缺少相应的规范”。
[0004]除此之外，使建筑物和结构的功能设计是所有的工程结构设计的第一步，从工程实例的角度上来说，小到投资一亿左右的海上风电单个直径约8米的风机，大到投资超过一千亿的人工明渠调水运河，都遵循此类原则。因此，海上风电场工程的设计工程师往往需要同时负责研究设计原理和提供足够的替代方案，才能保证自己的设计方案达到最优的效果，并使推荐方案具有切实可行性和明显的经济优势。(美国土木工程师学会ASCE,ISBN 0
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3)。GOTO从海啸和块石的角度在著名的《自然》杂志上发表了相关技术报告(Iwai,Shohei and Goto,Kazuhisa.2021“Threshold flow depths to move large boulders by the 2011Tohoku
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oki tsunami”.Nature,Scientific Reports,https://doi.org/10.1038/s41598
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2.)，表明工程功能设计有时被忽视了或者没有达到防灾的标准，GOTO的文章揭示出这种对自然力的低估以及暗示了某电站事故的功能设计方面的缺陷，(注意该电站事故仅仅是防护结构功能设计上对自然力低估造成，尽管设计工程师完全遵守法规和规范设计了该电站的防护结构)，譬如设计参数方面对海啸激波的波高和对固体颗粒块石的作用力取值偏低。
[0005]一般在工程设计时，作为设计方应该选择自然界的原始数据，否则在设计中就会
产生不可忽视的失误，而要选择原始数据，就要对数据的来源仔细回答甄别，选择可以溯源的初始数据。M2分潮等振幅线和等迟角线作为很多工程最重要的设计参数，其准确性对工程的设计具有普遍的重要性，参照图2(a)(温宗文(责任编辑).渤海黄海东海海洋图集MARINE ATLAS OF EAST CHINA SEA YELLOW SEA BOHAI SEA HYDROLOGY,渤海黄海东海海洋图集编委会编,北京：海洋出版社1993.10中国人民解放军第四二三六工厂印刷ISBN 7
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0)。对于同一个海区只能存在一种M2分潮的表达，尤其是M2分潮的等迟角线实际上是时间线，具有两个主要的特点：第一个特点是自然界不存在封闭的等迟角线(同潮时线也是遵循这一常识)，原因很简单，封闭的等迟角线或时间线必然有源或汇，而时间是不能倒流的也不能循环或有起点或终点，这是一个不需要证明的共识；第二个特点是两条等迟角线和等振幅线一样不能相交，原因是在同一时间点同一空间的位置上不能有两个时间或两个振幅。2010年的条子泥可行性研究报告画出了封闭的等迟角线，参见图2(b)(源自条子泥匡围工程可行性研究报告，河海大学技术报告，2010.04)，这无疑是该工程的一个致命的错误，尽管在2010
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2022年期间人们普遍忽视了这个错误的参数带来的工程功能设计上的缺陷。越南西太平洋匡围和风电工程所在的海区和江苏条子泥工程所在的海区类似，可以参考条子泥工程，对比图2(a)和图2(c)(南海海洋图集MARINE ATLAS OF SOUTH CHINA SEA HYDROLOGY,南海海洋图集编委会编,北京：海洋出版社2006.2ISBN 7
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3)可以看到，在设计时正确考虑M2分潮(等振幅线和等迟角线)和超临界流的分布，就可以避免对一些物种和生态的消极影响。例如，大丰到条子泥海区典型的流态是超临界的激波，如图2(d)大丰涌潮抵达高程2m的海滩时瞬间，如图2(e)江苏沿海内陆架海区大丰超临界流激波流态(Fr>1,佛汝德数表达的是流体内惯性力与重力的比值，Fr＝V/(gh
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)，V是流速，g重力加速度，h是水深。参见图2(f)，在最多30度的等迟角线区域60cm等振幅线开始扫过条子泥高差2m海滩，增加到160cm墙一样上岸，这就是类似海啸的激波形态而表面波浪完全以碎波形态在潮流上推进。
[0006]由上述可知，现在的海上风电规范尚未涉及陆域延伸规范条款和海洋牧场规范，这意味着海上风电场的设计方面可能存在重大安全隐患。

技术实现思路

[0007]本申请的目的在于提供一种海上风电场的设计方法和系统，即制定以固体颗粒物质供给是否丰富的判定陆域延伸规范条款，兼顾风电场建设和工程海区内或其周边生物系统的保护，对海上风电场的建设具有规范意义。
[0008]本申请公开了一种海上风电场的设计方法，包括以下步骤：
[0009]A确定待建风电场本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电场的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：A确定待建风电场的工程海区；B计算指定时长内所述工程海区内的径流来源固体颗粒物含量；C如果计算的所述径流来源固体颗粒物含量小于预设阈值，或计算的所述径流来源固体颗粒物含量大于或等于所述预设阈值但淤积状态下不会导致所述工程海区内指定生物的灭绝，则所述待建风电场采用陆域延伸式结构，否则所述待建风电场采用离岸式结构。2.如权利要求1所述的海上风电场的设计方法，其特征在于，所述步骤B进一步实现为：根据公式计算指定时长内所述工程海区内的径流来源固体颗粒物的被动标量场锋面浓度a，所述被动标量场锋面浓度a用于表征所述径流来源固体颗粒物含量，其中，c是所述被动标量的示踪剂浓度，是速度场，是扩散张量，t是时间，是所述工程海区内空间坐标。3.如权利要求1所述的海上风电场的设计方法，其特征在于，所述步骤C进一步包括以下步骤：如果计算的所述径流来源固体颗粒物含量小于预设阈值，或计算的所述径流来源固体颗粒物含量大于或等于所述预设阈值但淤积状态下不会导致所述工程海区内指定生物的灭绝，则继续评估当地居民对陆域延伸式结构的风电场影响程度的接受度；若所述接受度大于预定值则所述待建风电场采用陆域延伸式结构。4.如权利要求1所述的海上风电场的设计方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：若所述待建风电场采用离岸式结构，则在所述离岸式结构的待建风电场和海岸线之间的区域布置海上牧场。5.如权利要求1所述的海上风电场的设计方法，其特征在于，所述工程海区为水深小于60米的浅海大陆架海区。6.如权利要求1
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6中任一项所述的海上风电场的设计方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：利用“水流
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水质
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泥沙
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大气”实测
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数值耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李熙，戈思涵，陈询吉，郭斯忠，和田晃，陈林梅，后藤和久，张素香，陈英顺，金耀虹，陈兴发，金也昌，释道然，朱华庆，吴奉青，张玲香，李鸿宇，苏韵华，侯孟华，范辉青，
申请(专利权)人：李熙，
类型：发明
国别省市：