一种用于浮式风机压载水动态调节的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于浮式风机压载水动态调节的方法和系统，属于海洋工程。

背景技术：

1、风电以其清洁、可再生、基建周期短、装机规模灵活，运行和维护成本低获得了大家的青睐。但由于陆地和大陆架上能够架设风机的土地面积有限，想要真正的推进能源可持续发展，最终还是要将风电发展的目光放在近海深水区乃至深海。相较于大陆架上的固定式风机而言，使用浮式风力发电机组能够忽略海水深度的限制，对海域更深处的风能进行合理的利用。

2、由于浮式风机平台漂浮在海面上，受海洋环境的影响较大，海面上微幅的运动会导致高空中风机机头的剧烈运动。故对于浮式风机平台来说，平台姿态的监测与调整有着更加重要的意义。

3、主动压载系统主要作用是调整船舶的重心位置、排水量、吃水和浮态。在测定平台的浮态出现问题后，主动压载系统可以通过调整压载舱中压载水的位置和量，将平台扶正。现有技术中主动压载系统浮态造成的发电量损失大，想要将损失降到尽量小，则需要对压载水动态调节的逻辑进行严密的设计。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供了一种用于浮式风机压载水动态调节的方法和系统，其能够针对各种情况将其倾角尽量减小的压载水动态调节方法，以支持和优化浮式风机的生产活动。

2、为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种用于浮式风机压载水动态调节的方法，包括以下步骤：启动调载系统，判断其倾角是否大于预设值，若是根据输入的倾角值生成倾角调载值；若否，则判断风机是否开机或停机；若是，根据所述调载系统是否处于工作状态和平均风力作用效果，生成风机的调载值；若否，判断是否达到调载时间，若是，则判断调载系统是否正常工作；若否，根据当前的倾角值、倾角调载值和风机的调载值生成调载规划值；对所述系统的调载规划值进行校正和确认，生成系统最优调载方案；使所述调载系统接收并执行所述最优调载方案。

3、进一步，获取当前的倾角值的方法为：根据风速获得风力矩，根据海水的流速获得平台的流力矩，根据所述风力矩和所述流力矩，计算平台的静倾角和二阶波浪力矩；根据海水的波高和波浪周期，以及所述二阶波浪力矩，计算平台的动倾角；根据所述静倾角和动倾角，获得平台的倾角情况及其组成成分。

4、进一步，所述组成成分获取方法为：接收预设时间内的风速、海水的流速、浪高和波浪周期的平均值，通过平台运动仿真模型得到预设时间内平台平均倾角的组成成分；所述组成成分包括风速、海水的流速和浪高。

5、进一步，根据所述调载系统是否处于工作状态和平均风力作用效果，生成风机的调载值的方法为：若调载系统处于工作状态，根据初始调载期望，消除或考虑预设时间的平均风力作用效果后生成调载值；若调载系统没有处于工作状态，根据预设时间的平均风力作用效果后生成调载值。

6、进一步，判断是否达到调载时间，若否，调载程序结束，若是，则判断调载系统是否正常工作；如是则跳过本次规划，继续执行原调载计划，若调载计划已经完成，则调载程序结束，调载系统未正常工作则进入下一步。

7、进一步，根据当前的倾角值、倾角调载值和风机的调载值生成系统的调载规划值的方法为：根据天气预报信息，获得下一调载周期内风速、海水的流速、浪高和波浪周期的平均值；将所述风速、海水的流速、浪高和波浪周期的平均值输入平台运动仿真模型，获得预测的下一调载周期的平台平均倾角预报调载值e；获得所述平台运动仿真模型预测的本调载周期的平台平均倾角预报调载值f，以及本调载周期的平台平均倾角实际调载值g；根据下一调载周期的平台平均倾角预报调载值e，本调载周期的平台平均倾角预报调载值f，以及本调载周期的平台平均倾角实际调载值g，生成调载规划值-g+f-e。

8、进一步，对所述系统的调载规划值进行校正和确认的方法为：判断调载系统是否正常工作，若否，则判断故障是能够修复的故障还是不能修复的故障；如果是不能修复的故障则上报故障；若是能够修复的故障，则搜索最优方案并更新；若调载系统正常工作，或者经过更新后克服了能够修复的故障后，判断所述调载规划值是否小于第一阈值，若小于第一阈值则不进行调试，若所述调载规划值大于第二阈值，则保持调载方向不变，减少调载角度至小于第二阈值；若所述调载规划值在第一阈值与第二阈值之间，则保持原调载规划值；对经过校正的调载规划值进行确认。

9、本发明还公开了一种用于浮式风机压载水动态调节的系统，包括：倾角调整模块，用于启动调载系统，判断其倾角是否大于预设值，若是根据输入的倾角值生成倾角调载值；风机状态模块，用于在倾角不大于预设值时，则判断风机是否开机或停机；若是，根据所述调载系统是否处于工作状态和平均风力作用效果，生成风机的调载值；调载时间判断模块，用于判断是否达到调载时间，若是，则判断调载系统是否正常工作；调载规划值生成模块，用于根据当前的倾角值、倾角调载值和风机的调载值生成调载规划值；调载规划值校正模块，用于对所述系统的调载规划值进行校正和确认，生成系统最优调载方案；执行模块，用于使所述调载系统接收并执行所述最优调载方案。

10、进一步，所述调载规划值校正模块包括设备状态模块和常规调载校正模块；所述设备状态模块，用于判断调载系统是否正常工作，若否，则判断故障是能够修复的故障还是不能修复的故障；如果是不能修复的故障则上报故障；若是能够修复的故障，则搜索最优方案并更新；所述常规调载校正模块，用于在所述调载规划值大于第二阈值时，调载所述调载规划值，保持调载方向不变，减少调载角度至小于第二阈值。

11、本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如上述任一项所述的用于浮式风机压载水动态调节的方法。

12、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明中方案可以有效的针对复杂的海洋环境，有效的调节浮式风机的姿态，并针对浮式风机运行的特点、设备运作的安全性设置了相应的解决方案，能够及时的反映平台出现的安全隐患，为浮式风机的设计、运营、风险管理等工作提供了解决思路和方案。

技术特征：

1.一种用于浮式风机压载水动态调节的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的用于浮式风机压载水动态调节的方法，其特征在于，获取当前的倾角值的方法为：

3.如权利要求2所述的用于浮式风机压载水动态调节的方法，其特征在于，所述组成成分获取方法为：接收预设时间内的风速、海水的流速、浪高和波浪周期的平均值，通过平台运动仿真模型得到预设时间内平台平均倾角的组成成分；所述组成成分包括风速、海水的流速和浪高。

4.如权利要求1所述的用于浮式风机压载水动态调节的方法，其特征在于，根据所述调载系统是否处于工作状态和平均风力作用效果，生成风机的调载值的方法为：

5.如权利要求4所述的用于浮式风机压载水动态调节的方法，其特征在于，判断是否达到调载时间，若否，调载程序结束，若是，则判断调载系统是否正常工作；如是则跳过本次规划，继续执行原调载计划，若调载计划已经完成，则调载程序结束，调载系统未正常工作则进入下一步。

6.如权利要求1所述的用于浮式风机压载水动态调节的方法，其特征在于，根据当前的倾角值、倾角调载值和风机的调载值生成系统的调载规划值的方法为：

7.如权利要求1所述的用于浮式风机压载水动态调节的方法，其特征在于，对所述系统的调载规划值进行校正和确认的方法为：

8.一种用于浮式风机压载水动态调节的系统，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的用于浮式风机压载水动态调节的系统，其特征在于，所述调载规划值校正模块包括设备状态模块和常规调载校正模块；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-7任一项所述的用于浮式风机压载水动态调节的方法。

技术总结本发明属于海洋工程技术领域，涉及一种用于浮式风机压载水动态调节的方法和系统，包括以下步骤：启动调载系统，判断其倾角是否大于预设值，若是根据输入的倾角值生成倾角调载值；若否，则判断风机是否开机或停机；若是，根据调载系统是否处于工作状态和平均风力作用效果，生成风机的调载值；若否，判断是否达到调载时间，若是，则判断调载系统是否正常工作；若否，根据当前的倾角值、倾角调载值和风机的调载值生成调载规划值；对系统的调载规划值进行校正和确认，生成系统最优调载方案；使调载系统接收并执行最优调载方案。其能够针对各种情况将其倾角尽量减小的压载水动态调节方法，以支持和优化浮式风机的生产活动。技术研发人员：易丛,王炜华,李达,高巍,吕柏呈,田慧,张婧文,陈迪,刘维滨受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13