2刘纲_可再生能源风能

第十九届中国可再生能源大会团队成员包括杨庆山、刘纲、雷振博、文明玉、崔腾达、夏玉婷、周力行，其研究成果聚焦于海上风力机有限单元多体耦合动力学仿真方法及振动控制性能。汇报人刘纲的报告目录涵盖研究背景、多体动力学仿真方法、PSTMD阻尼器振动控制研究及结论展望。

研究背景部分指出，风电是实现双碳目标、一带一路及海洋强国战略的关键途径。中国2020年提出2030年碳达峰、2060年碳中和目标，风能作为零污染能源，我国风机装机容量居全球第一，但深远海风电技术仍处于示范阶段。海上风机面临复杂环境激励，如风浪耦合、气弹耦合、刚柔耦合等，需解决高柔低频结构、多荷载激扰导致的宽频带振动问题，以及疲劳损伤、发电效率低、机组破坏快等挑战。

多体动力学仿真方法部分对比了Bladed、OpenFAST等软件。Bladed采用叶素动量理论与Morison方程，而OpenFAST基于自由涡尾迹理论与几何精确梁模型，支持多自由度计算。研究强调有限单元法优于传统模态法，其优势包括无需假设振型、可计算高阶模态、提高插值精度及直接输出应力应变数据。通过建立多体动力学模型，可更准确模拟风机在复杂环境下的动态响应。

PSTMD（预应力调谐质量阻尼器）振动控制研究显示，传统TMD存在调谐频率单一、控制力不足等局限，而PSTMD通过双调谐机制（调整摆长和预应力）提升控制效果，理论分析表明其可降低塔顶位移响应61.5%和40.6%。研究还探讨了非线性PS-TMD的振动控制性能，发现其在宽频带内抑制共振效果优于线性装置。针对风机启停机阶段的自激励行为，分析了1P（旋转频率）和3P（过桨频率）荷载对塔架的影响，并验证了PSTMD在风-波-地震耦合系统中的减振效能。

此外，研究考虑叶片变桨与机头偏航行为，发现PS-TMD在顺风向和横风向动力响应降低分别超过30%和20%。疲劳损伤缓解方面，基于风-波联合概率模型，分析表明双向PSTMD可在塔基和海床截面降低疲劳损伤累积53.73%和54.95%。通过振动台试验验证，PSTMD在等效风荷载和地震作用下减振效率达40%以上，且对塔壁应变无显著损伤。

结论指出，PSTMD作为有效的减振手段，需与风机降载系统融合以提升综合效益。未来研究应进一步结合多物理场耦合仿真，优化非线性参数设计，推动深远海风电技术发展。