2016風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷設(shè)計(jì)規(guī)范

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷設(shè)計(jì)規(guī)范目 次前言… Ⅲ1范圍… 1規(guī)范性引用文件… 1術(shù)語和定義… 1符號(hào)和縮寫… 5模型參數(shù) 8外部條件 9載荷計(jì)算 12附錄A坐標(biāo)系… 22附錄B載荷評(píng)估… 26附錄C載荷輸出說明… 28ⅠPAGEPAGE13PAGEPAGE2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷設(shè)計(jì)規(guī)范范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷設(shè)計(jì)的最低要求。包括模型參數(shù)、外部條件、載荷計(jì)算。本標(biāo)準(zhǔn)適用于廣東地區(qū)陸上、固定式海上并網(wǎng)型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。GB/T18451.1-2012 (IEC61400-1：2005，IDT)GB50011 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GL2010 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組認(rèn)證指南（GuidelinefortheCertificationofWindTurbines）IEC61400-3：2009 第三部分：海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求(WindturbinesPart3：Designrequirementsforoffshorewindturbines)術(shù)語和定義GB/T18451.1中確定的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。3.1支撐結(jié)構(gòu)(風(fēng)力發(fā)電機(jī)組)supportstructure(forwindturbines)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中由塔架和基礎(chǔ)組成的部分。3.2塔影towershadow由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架引起的風(fēng)流動(dòng)的變形。3.3載荷效應(yīng)loadeffect單一載荷或組合載荷對(duì)某個(gè)結(jié)構(gòu)部件或整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，例如內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變、位移等。3.4海流current經(jīng)過某一固定點(diǎn)的水流，通常用流速和流向來描述。3.5設(shè)計(jì)波designwave用于海上結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的具有指定高度、周期和方向的確定性波浪。3.6極大有效波高extremesignificantwaveheight最大有效波高的期望值，為三小時(shí)以上的平均值，年超越概率為1/N（重現(xiàn)期為N年）。3.7極大波高extremewaveheight最大單個(gè)波高的期望值（通常為上跨零點(diǎn)波高），年超越概率為1/N（重現(xiàn)期為N年）。3.8風(fēng)區(qū)fetch風(fēng)以近似恒定的速度和方向在海面上持續(xù)地吹過的距離。3.9基礎(chǔ)foundation風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的組成部分，能將作用在結(jié)構(gòu)上的載荷傳遞到地面或海床上。不同類型的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)以及機(jī)組其它部分見圖1。圖1 海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組成部分3.10下部結(jié)構(gòu)sub-structure海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的一部分，由海床向上延伸，連接基礎(chǔ)與塔架，參見圖1。3.11支撐結(jié)構(gòu)supportstructure(foroffshorewindturbines)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的一部分，包括塔架、下部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)，參見圖1。3.12最高天文潮位highestastronomicaltide在一般氣象條件下，各種天文條件任意組合所能出現(xiàn)的最高靜水位。3.13最低天文潮位lowestastronomicaltide在一般氣象條件下，各種天文條件任意組合所能出現(xiàn)的最低靜水位。3.14海生物marinegrowth由動(dòng)植物和細(xì)菌引起的結(jié)構(gòu)部件表面附著物。3.15平均海平面meansealevel排除波浪、潮汐及風(fēng)暴影響，在一段足夠長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的海平面的平均水位高度。3.16平均跨零周期meanzerocrossingperiod在某個(gè)海況下，跨零（向上或向下）波浪的平均周期。3.17多向(風(fēng)和/或波浪)multi-directional(windand/orwave)風(fēng)和波浪的方向分布。3.18海底坡度seafloorslope海底的局部梯度，例如海灘的傾斜度。3.19海況seastatePAGEPAGE5PAGEPAGE4統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定的海洋條件。3.20沖刷scour由海流和波浪或者由于結(jié)構(gòu)部件阻斷海底上方水流的自然流動(dòng)所引起的海床面土層流失。3.21有效波高significantwaveheight在某海況下波高的統(tǒng)計(jì)量，定義為4，其中為海面高程的標(biāo)準(zhǔn)差。在波頻變幅較窄的海況中，有效波高近似等于最大上跨零波高1/3的平均值。3.22靜水位stillwaterlevel考慮潮汐和風(fēng)暴潮效應(yīng)，并排除波浪引起的變化而計(jì)算得到的理論水位。靜水位可以高于、等于或低于平均海平面。3.23風(fēng)暴潮stormsurge由于風(fēng)和大氣壓變化而引起的不規(guī)則海洋運(yùn)動(dòng)。3.24潮流tidalcurrent潮汐引起的水流。3.25潮差tidalrange最高天文潮位和最低天文潮位之間的潮位高差。3.26潮汐tides由于天體引力產(chǎn)生的有規(guī)律且可預(yù)測(cè)的海洋運(yùn)動(dòng)。3.27單向(風(fēng)和/或浪)uni-directional(windand/orwaves)風(fēng)和/或波浪作用于單一方向。3.28波峰高度wavecrestelevation波峰和靜水位之間的垂直距離。3.29波向wavedirection波浪傳播的平均方向。3.30波高waveheight一個(gè)向上跨零波中水面最高點(diǎn)和水面最低點(diǎn)之間的垂直距離。3.31波周期waveperiod形成一個(gè)上跨零波浪的兩個(gè)上跨零點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。3.32波譜峰頻率wavespectralpeakfrequency波譜峰值能量的頻率。3.33波譜wavespectrum某海況下海面高程的頻域描述。3.34波陡wavesteepness波高與波長(zhǎng)之比。3.35上跨零波zeroup-crossingwave上跨零點(diǎn)之間的波高隨時(shí)間變化的部分。在海面自下向上（而不是自上向下）經(jīng)過靜水面時(shí)，出現(xiàn)上跨零點(diǎn)。符號(hào)和縮寫符號(hào)和單位符號(hào)含義單位A高湍流強(qiáng)度種類[-]a斜率參數(shù)[-]B低湍流強(qiáng)度種類[-]C威布爾函數(shù)的尺度參數(shù)[m/s]PAGEPAGE7PAGEPAGE10D、d直徑、水深[m]f頻率[1/s]f0,nn階固有頻率[1/s]fR正常運(yùn)行范圍內(nèi)風(fēng)輪的最大旋轉(zhuǎn)頻率[1/s]g重力加速度[m/s2]H單個(gè)波高[m]Hs有效波高[m]HsN重現(xiàn)期為N年的有效波高[m]HredN重現(xiàn)期為N年的折算波高[m]I15平均風(fēng)速為15m/s時(shí)湍流強(qiáng)度特征值[-]Iref平均風(fēng)速為15m/s時(shí)湍流強(qiáng)度期望值[-]k威布爾函數(shù)的形狀參數(shù)[-]L均勻湍流整體尺度參數(shù)[m]N極限狀況的重現(xiàn)周期[year]n風(fēng)輪轉(zhuǎn)速[1/min]nref參考載荷循環(huán)次數(shù)[-]P功率[W]PA臨界功率[kW]1P、2P、3P…通過風(fēng)輪轉(zhuǎn)速乘以因數(shù)1、2、3…得出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的激勵(lì)[1/s]Pr額定功率[kW]p(Vhub)輪轂高度處風(fēng)速的概率密度函數(shù)[-]s海底坡度[°]T溫度[°C]TD設(shè)計(jì)波周期[s]Tp譜峰周期[s]Tz平均跨零波周期[s]t時(shí)間[s]V風(fēng)速[m/s]Vin切入風(fēng)速[m/s]Vout切出風(fēng)速[m/s]Vave輪轂高度處年平均風(fēng)速[m/s]N年一遇極大風(fēng)速（3秒平均)期望值,Ve1和Ve50分別表示1年VeN[m/s]一遇和50年一遇，運(yùn)用連續(xù)極端風(fēng)速模型Vhub輪轂高度處10分鐘平均風(fēng)速[m/s]N年一遇極大風(fēng)速（10分鐘平均）期望值，V1和V50分別表示VN[m/s]1年一遇和50年一遇，運(yùn)用極端湍流風(fēng)速模型Vref參考風(fēng)速，極端風(fēng)速的基本參數(shù)，用于定義風(fēng)的類型等級(jí)[m/s]Vr額定風(fēng)速[m/s]VredN重現(xiàn)期為N年的折算極端風(fēng)速（3秒平均值）[m/s]10VT制造商規(guī)定

[m/s]z 地表以上高度 [m]zhub 地面以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂高度 [m]α 風(fēng)切變冪律指數(shù) [-]ρ 密度 [kg/m3]ω 角速度 [1/s]γF 安全系數(shù) [-]φ 偏航誤差 [°]縮略語縮寫 含義A 反常工況（安全系數(shù)）(Abnormal)COD 同向(Co-Directional)DLC 設(shè)計(jì)載荷工況(DesignLoadCase)ECD 方向變化的極限持續(xù)陣風(fēng)(ExtremeCoherentGustwithDirectionchange)ECG 極限持續(xù)陣風(fēng)(ExtremeCoherentGust)ECM 極端海流模型(ExtremeCurrentModel)EDC 極端方向變化(ExtremeDirectionChange)EOG 極限運(yùn)行陣風(fēng)(ExtremeOperatingGust)ESS 極端海況(ExtremeSeaState)ETM 極端湍流模型（ExtremeTurbulenceModel）EWH 極大波高(ExtremeWaveHeight)EWM 極端風(fēng)速模型(ExtremeWindSpeedModel)EWLR 極端水位范圍(ExtremeWaterLevelRange)EWS 極端風(fēng)切變(ExtremeWindShear)F 疲勞(Fatigue)HAT 最高天文潮位(HighestAstronomicalTide)LAT 最低天文潮位(LowestAstronomicalTide)LDD 載荷持續(xù)分布(LoadDurationDistribution)Max 最大值Min 最小值MIS 方向偏差(Misaligned)MSL 平均海平面(MeanSeaLevel)MUL 多向(Multi-directional)N 正常和極端工況(安全系數(shù))(NormalandextremeLoadCase)NCM 正常海流模型(NormalCurrentModel)NSS 正常海況(NormalSeaState)NTM 正常湍流模型(NormalTurbulenceModel)NWH 正常波高(NormalWaveHeight)NWLR 正常水位范圍(NormalWaterLevelRange)NWP 正常風(fēng)廓線模型(NormalWindProfile)RNA 風(fēng)輪—機(jī)艙組件(Rotor–NacelleAssembly)RWM 折算風(fēng)速模型(ReducedWindSpeedModel)S 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)S(S(WindturbineclassS)SSSSWHSWLTUUNI模型參數(shù)

惡劣海況(SevereSeaState)極限波高(SevereWave靜水位(StillWaterLevel)運(yùn)輸、架設(shè)和維護(hù)(安全系數(shù)和風(fēng)速)(Transport,erectionandmaintenance)承載極限狀態(tài)(UltimateLimitState)單向(Uni-Directional)在建立整機(jī)模型時(shí)，應(yīng)保證模型盡可能地與實(shí)際模型相同，表1為整機(jī)模型建立的指導(dǎo)，為主要部件模型化最低要求。表1 主要部件模型要求部件部件模型化的最低要求葉片揮舞、擺振、扭轉(zhuǎn)（葉片長(zhǎng)度＞50m）塔架扭轉(zhuǎn)、彎曲海上單樁基礎(chǔ)彎曲海上多樁基礎(chǔ)基礎(chǔ)樁的剛度矩陣重力基礎(chǔ)平動(dòng)剛度葉片整機(jī)模擬載荷計(jì)算中，風(fēng)輪部分建模時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：葉片剛度:葉片應(yīng)選用彈性體，至少考慮揮舞和擺振方向上不同的剛度。對(duì)于葉片長(zhǎng)度（超過50m），應(yīng)考慮葉片扭轉(zhuǎn)剛度的影響。葉片質(zhì)量矩誤差：應(yīng)考慮制造葉片質(zhì)量和一階質(zhì)量矩與理論設(shè)計(jì)值的差別，此偏差應(yīng)該在±5%以內(nèi)。同時(shí)，應(yīng)考慮風(fēng)輪葉片之間偏差，模擬風(fēng)輪間葉片不平衡質(zhì)量矩應(yīng)不小于單只葉片質(zhì)量矩的0.2%。葉片安裝角誤差：由于風(fēng)輪葉片的生產(chǎn)或裝配誤差可能引起的氣動(dòng)不對(duì)稱，如果該影響未知，應(yīng)假定±0.5°的葉片安裝角誤差（例如對(duì)于三葉片風(fēng)輪：葉片1為0°，葉片2為-0.5°，葉片3為+0.5°）。葉片頻率：葉片一階實(shí)測(cè)頻率與葉片一階設(shè)計(jì)頻率之間誤差應(yīng)該在±5%以內(nèi)。葉片結(jié)冰模型：可以通過增加葉片質(zhì)量改變質(zhì)量分布的方法來表示葉片結(jié)冰的情況。對(duì)其在葉片輪廓上進(jìn)行線性插值。對(duì)于輪轂中心到葉尖長(zhǎng)度的1/2處，單位長(zhǎng)度的附加質(zhì)量按下式進(jìn)行計(jì)算：E(0.006750.3exp(0.32R))Ecmin(cmincmax)

（1）其中，E是輪轂中心到葉尖長(zhǎng)度的1/2處前緣質(zhì)量分布[kg/m]，R是風(fēng)輪半徑[m]，E是冰的密度[700kg/m3]，c是弦長(zhǎng)[m],根據(jù)葉片幾何參數(shù)獲取該數(shù)據(jù)。塔架整機(jī)塔架部分建模時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：自由度：應(yīng)選用彈性體，考慮三個(gè)平動(dòng)、三個(gè)旋轉(zhuǎn)共六個(gè)自由度。頻率：應(yīng)考慮塔架內(nèi)附屬物質(zhì)量，建模塔架頻率與實(shí)際塔架頻率偏差應(yīng)在±5%以內(nèi)。下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)應(yīng)考慮以下幾方面內(nèi)容：對(duì)于下部結(jié)構(gòu)是海上單樁基礎(chǔ)的機(jī)組，至少應(yīng)考慮水平和傾覆旋轉(zhuǎn)自由度，及對(duì)應(yīng)剛度。對(duì)于海上多樁基礎(chǔ)機(jī)組，應(yīng)考慮六個(gè)自由度的全剛度矩陣，建議同時(shí)考慮質(zhì)量矩陣和阻尼矩陣。重力基礎(chǔ)應(yīng)至少應(yīng)考慮平動(dòng)剛度和基礎(chǔ)質(zhì)量。電氣和控制電氣和控制應(yīng)符合以下條件：對(duì)于整機(jī)模型，電氣部分動(dòng)態(tài)響應(yīng)參數(shù)應(yīng)該來自現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。如果沒有，可以采用電氣部件供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)。如采用電動(dòng)變槳系統(tǒng)，變槳系統(tǒng)響應(yīng)至少應(yīng)考慮二階傳遞函數(shù)。風(fēng)模型整機(jī)載荷計(jì)算時(shí)，對(duì)于外部環(huán)境中風(fēng)模型的要求，應(yīng)考慮以下因素：風(fēng)剪切；塔影；對(duì)于三維湍流風(fēng)模型，風(fēng)場(chǎng)應(yīng)覆蓋整個(gè)風(fēng)輪和塔架，風(fēng)場(chǎng)中節(jié)點(diǎn)間隔最大不應(yīng)超過10m。外部條件總則本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的外部條件作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)的最低條件。機(jī)組設(shè)計(jì)等級(jí)表2為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)劃分。表2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)的基本參數(shù)風(fēng)機(jī)等級(jí)陸上海上SⅠⅡⅢⅠⅡⅢS1S2Vref[m/s]5042.537.55042.537.550由制造商決定Vave[m/s]108.57.5108.57.57AI15=0.18a=2Iref=0.16I15=0.18a=2BI15=0.16a=3Iref=0.14I15=0.16a=3CI15=0.14a=3Iref=0.12I15=0.14a=3廣東省沿海臺(tái)風(fēng)地區(qū)風(fēng)場(chǎng)具有10分鐘平均風(fēng)速接近50m/s，年平均風(fēng)速小于7m/s的特點(diǎn)，針對(duì)此類外部條件設(shè)定對(duì)應(yīng)的S1等級(jí)。S2等級(jí)適用于外部條件超出以上明確了各個(gè)參數(shù)的等級(jí)或者有其他特殊要求的設(shè)計(jì)等級(jí)，由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組制造商根據(jù)實(shí)際情況自行制定相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)壽命至少為20年，對(duì)于海上機(jī)組至少為25年。陸上風(fēng)況正常風(fēng)況正常風(fēng)況主要規(guī)定：風(fēng)速分布、正常風(fēng)廓線模型（NWP）和正常湍流模型（NTM），均依據(jù)GL2010中4.2節(jié)。極端風(fēng)況極端風(fēng)力條件用于確定作用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上的極端風(fēng)力載荷,具體包括六種風(fēng)模型：EWM、ECG、ECD、EOG、EDC和EWS。對(duì)于ECG、ECD、EOG、EDC和EWS模型均依據(jù)GL2010中4.2節(jié)。EWM模型可以是穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型或湍流風(fēng)模型。風(fēng)模型基于參考風(fēng)速Vref和特定標(biāo)準(zhǔn)偏差1。對(duì)于極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型，50年的極端風(fēng)速Ve50和1年的極端風(fēng)速Ve1都應(yīng)基于參考風(fēng)速Vref。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)，將使用以下公式，作為高度z的函數(shù)計(jì)算Ve50和Ve1： 對(duì)于極端湍流風(fēng)模型，10分鐘內(nèi)的平均風(fēng)速是高度z的函數(shù)，重現(xiàn)期為50年或1年的極端湍流風(fēng)速由以下公式給出： 對(duì)于極端湍流風(fēng)模型，輪轂高度處平均風(fēng)速Vhub應(yīng)采用Vref或0.8Vref。要使用的模型應(yīng)與正常湍流風(fēng)模型NTM相對(duì)應(yīng)，其中標(biāo)準(zhǔn)偏差1不小于0.11Vhub。對(duì)于模擬臺(tái)風(fēng)時(shí)的EWMT，除滿足上述要求外，輪轂高度處縱向湍流強(qiáng)度由公式（6）給出，湍流風(fēng)三個(gè)方向（縱向、橫向和垂直方向）速度分量的標(biāo)準(zhǔn)差如表3所示。（6）Z0為表面粗糙長(zhǎng)度[m]，其取值如表4所示。表3 湍流風(fēng)速度分量標(biāo)準(zhǔn)差類別速度分量下標(biāo)k縱向橫向垂向標(biāo)準(zhǔn)差k10.8510.51表4 臺(tái)風(fēng)場(chǎng)地類別類別ABCS表面粗糙長(zhǎng)度Z0[m]0.180.070.03由整機(jī)制造商確定海上風(fēng)況正常風(fēng)況正常風(fēng)廓線模型（NWP）風(fēng)廓線V(z)表示為相對(duì)于地面的高度z的函數(shù)。如果是標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組等級(jí)，假定正常風(fēng)速風(fēng)廓線是按照冪律提供的：（7）其中：α冪律指數(shù)，根據(jù)IEC61400-3取0.14，具體取值可根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。正常湍流風(fēng)模型（NTM）對(duì)于海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，正常湍流風(fēng)模型，輪轂高度處的風(fēng)速縱向分量的標(biāo)準(zhǔn)差由公式（8）定義。 （8）極端風(fēng)況假定極端風(fēng)速Ve50，Ve1和極大波高H50、H1的出現(xiàn)是無關(guān)聯(lián)的，且其組合是保守的，則極大波高應(yīng)與下列折算極端風(fēng)速（RWM）聯(lián)合使用。 對(duì)于海上極端風(fēng)速模型EOG、ETM、EDC、ECD、EWS、EWM、ECG及RWM均按照IEC61400-3-2009中6.3節(jié)的要求設(shè)計(jì)。如考慮抗臺(tái)風(fēng)特性，則需要采用EWMT風(fēng)模型進(jìn)行計(jì)算。海況海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷計(jì)算過程中，如有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)按照特定場(chǎng)址的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，若無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)按照IEC61400-3-2009中6.4節(jié)的規(guī)定進(jìn)行取值。其他環(huán)境條件總則風(fēng)以外的環(huán)境（氣候）條件可能會(huì)通過熱作用、光化學(xué)作用、腐蝕作用、機(jī)械作用、電力或其他物理作用影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性。正常環(huán)境條件應(yīng)考慮的其他正常環(huán)境條件值包括：a）設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組環(huán)境溫度范圍在-20℃～+50℃；PAGEPAGE13PAGEPAGE12b）最高100%的相對(duì)濕度；c）自然大氣環(huán)境；d）太陽輻射強(qiáng)度1000W/m2；e）空氣密度1.225kg/m3；f）水密度1025kg/m3；水溫范圍：0℃～+35℃；由整機(jī)制造商指定其他外部條件參數(shù)時(shí)，這些參數(shù)及它們的值應(yīng)在設(shè)計(jì)文檔中說明。極端環(huán)境條件極端環(huán)境條件需要考慮雷電、覆冰以及地震。a)30mmE700kg/m3。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，未給定對(duì)于冰的最低要求。建筑設(shè)計(jì)抗震規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組未提出抗震要求的，在有可能發(fā)生地震的海域，應(yīng)針對(duì)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的場(chǎng)地條件驗(yàn)證海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全性。載荷計(jì)算陸上設(shè)計(jì)載荷工況工況表定義本節(jié)規(guī)定了陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)載荷工況，并規(guī)定設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的最少載荷工況要求。通?？梢允褂靡韵陆M合來計(jì)算用于確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)完整性的設(shè)計(jì)載荷工況：故障設(shè)計(jì)工況與相應(yīng)的外部條件；運(yùn)輸、安裝和維護(hù)的設(shè)計(jì)工況與相應(yīng)的外部條件。設(shè)計(jì)工況的型式（N、A或T）決定極限載荷安全系數(shù)γF。這些系數(shù)在表8中規(guī)定。表5 設(shè)計(jì)工況定義設(shè)計(jì)工況DLC風(fēng)況其他條件分析類型安全系數(shù)1.發(fā)電1.1NTM Vin≤Vhub≤VoutUN1.2NTM Vin≤Vhub≤VoutF*1.3ECD Vhub=Vr,Vr±2m/sUN1.4NWP Vin≤Vhub≤Vout電網(wǎng)故障UN1.5EOG1 Vhub=Vin,Vr,Vr±2m/s,Vout電網(wǎng)掉電UN1.6EOG50Vhub=Vr,Vr±2m/s,VoutUN表5 設(shè)計(jì)工況定義（續(xù)）設(shè)計(jì)工況DLC風(fēng)況其他條件分析類型安全系數(shù)1.發(fā)電1.7EWS Vhub=Vr,Vr±2m/s,VoutUN1.8EDC50 Vhub=Vr,Vr±2m/s,VoutUN1.9ECG Vhub=VrUN2.發(fā)電兼有故障2.1NWP Vhub=Vr,Vout控制系統(tǒng)故障UN2.2NWP Vhub=Vr,Vout安全系統(tǒng)故障偏航失控以及低電壓穿越UA2.3NTM Vin<Vhub<Vout控制系統(tǒng)、電網(wǎng)掉電以及風(fēng)向儀失效F*3.啟動(dòng)3.1NWP Vin≤Vhub≤VoutF*3.2EOG1 Vhub=Vr,VoutUN4.正常停機(jī)4.1NWP Vin≤Vhub≤VoutF*4.2EOG1 Vhub=Vr,VoutUN5.緊急停機(jī)5.1NWP Vhub=Vr,VoutUN6.停機(jī)（靜止或空轉(zhuǎn)）6.1EWM 重現(xiàn)期50年UN6.2EWM 重現(xiàn)期50年電網(wǎng)掉電UN/A6.3EWM 重現(xiàn)期1年偏航誤差UN6.4NTM Vhub=Vin,Vout<Vhub<0.7VrefF*7.停機(jī)兼有故障7.1EWM 重現(xiàn)期1年UA8.運(yùn)輸安裝維護(hù)8.1制造商指定UT8.2制造商指定（重現(xiàn)期為一年的極大風(fēng)速）UA表6 附加設(shè)計(jì)工況定義設(shè)計(jì)工況DLC風(fēng)況1其他情況分析方法局部安全系數(shù)發(fā)電9.1NTM Vin≤Vhub≤Vout地震U**9.2NWP Vin≤Vhub≤Vout地震同時(shí)考慮電網(wǎng)掉電U**9.3NWP Vin≤Vhub≤Vout覆冰U/FN/*9.4NWP Vin≤Vhub≤Vout覆冰U/FN/*正常停機(jī)9.5ECD Vr<Vhub≤VoutUN9.6EDC50 Vr<Vhub≤VoutUN9.7NWP Vin≤Vhub≤Vout地震U**停機(jī)（靜止或空轉(zhuǎn)）9.8EWMT重現(xiàn)期50年UN9.9EWMT重現(xiàn)期50年電網(wǎng)掉電UA/N9.10EWMT重現(xiàn)期1年偏航誤差UN9.11EWMT重現(xiàn)期1年變槳故障UA9.12EWMTVout＜Vhub＜0.7VrefF*9.13NWPVhub=0.7Vref地震同時(shí)考慮電網(wǎng)掉電U**注1：“*”表示疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)。PAGEPAGE15PAGEPAGE14注2：“1”表示若切出風(fēng)速?zèng)]有定義，則使用Vref。注3：“**”表示地震安全系數(shù)。注4：DLC9.3與DLC9.4，對(duì)于推廣到其他有結(jié)冰可能的地域，應(yīng)考慮這兩種工況。7.1.2 發(fā)電（DLC1.1-1.9）各發(fā)電工況相關(guān)內(nèi)容：設(shè)計(jì)載荷工況DLC1.1，包含由大氣湍流引起的載荷要求。DLC1.3和DLC1.6-DLC1.9作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組壽命期限內(nèi)潛在重要事件的瞬態(tài)工況。在DLC1.4和DLC1.5中應(yīng)考慮由于電網(wǎng)掉電引起的瞬態(tài)事件。DLC1.2:待審查的風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)速離散化時(shí)，間隔不應(yīng)超過2m/s。DLC1.1-DLC1.2、DLC1.4-DLC1.9：應(yīng)包含偏航運(yùn)動(dòng)的偏航誤差和滯后情況。如果無法驗(yàn)證較小的值，則采用±8°的平均偏航誤差。DLC1.3、DLC1.5-DLC1.9：應(yīng)考慮導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最不利條件的初始方位角。對(duì)于三葉片風(fēng)輪和兩葉片風(fēng)輪，風(fēng)輪初始方位角的間隔最大為30°和45°。DLC1.4:考慮正常外部條件時(shí)，在模擬的瞬態(tài)事件中假定每年20次電網(wǎng)掉電。整機(jī)制造商將確定每年電網(wǎng)掉電是否超過20次。DLC1.5:至少檢查以下三種組合：——電網(wǎng)掉電在風(fēng)速最低時(shí)發(fā)生；——電網(wǎng)掉電在陣風(fēng)加速度最高時(shí)發(fā)生；——電網(wǎng)掉電在風(fēng)速最大時(shí)發(fā)生。7.1.3 發(fā)電兼有故障（DLC2.1-DLC2.3）各發(fā)電兼有故障工況相關(guān)內(nèi)容：DLC2.1:在DLC2.1中將分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的故障事件（視為正常事件）。應(yīng)核查控制系統(tǒng)限值的超過次數(shù)（例如n≥n4）、偏航誤差、葉片彼此之間的變槳偏差情況。DLC2.2:在DLC2.2（視為偶發(fā)事件超過次數(shù)（例如n≥nA,P≥PA）、振動(dòng)、震蕩、葉片變槳失控（對(duì)三葉片風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其中一個(gè)葉片失控和兩個(gè)葉片失控均需考慮）、制動(dòng)系統(tǒng)故障（例如錯(cuò)誤激活或非激活）和偏航失控故障。此外，還要核查發(fā)電機(jī)短路現(xiàn)象以及低電壓穿越現(xiàn)象，低電壓穿越所要求的時(shí)間由電網(wǎng)條件確定。DLC2.3:至少應(yīng)考慮每年由于超速n4導(dǎo)致的10次停機(jī)以及每年24小時(shí)的極端偏航誤差運(yùn)行。7.1.4 啟動(dòng)（DLC3.1-DLC3.2）各正常啟動(dòng)工況相關(guān)內(nèi)容：DLC3.1：至少應(yīng)包含每年在Vin的1000次啟動(dòng)程序、在Vr的50次啟動(dòng)程序及在Vout的50次啟動(dòng)程序。若需要，應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)特定要求考慮更多的啟動(dòng)次數(shù)。正常停機(jī)（DLC4.1-DLC4.2）各正常停機(jī)工況相關(guān)內(nèi)容：DLC4.1：至少應(yīng)包含每年以Vin的1000個(gè)停機(jī)程序、以Vr的50個(gè)停機(jī)程序及以Vout的50個(gè)停機(jī)程序。若需要，應(yīng)根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)特定要求考慮更多的停機(jī)次數(shù)。緊急停機(jī)（DLC5.1）該載荷工況包含手動(dòng)啟動(dòng)緊急停機(jī)按鈕開關(guān)。停機(jī)或空轉(zhuǎn)（DLC6.1-DLC6.4）各停機(jī)工況相關(guān)內(nèi)容：DLC6.1:如果確保平均偏航誤差不會(huì)導(dǎo)致較大值并且偏航系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，則假定極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型±15°的偏航誤差，或假定極端湍流風(fēng)速模型±8°的偏航誤差。如果無法排除上述情況，應(yīng)使用±180°的風(fēng)向變化。DLC6.2:應(yīng)假定極端風(fēng)況下在風(fēng)暴早期階段發(fā)生電網(wǎng)故障。如果后備電源不能保證至少提供控制系統(tǒng)運(yùn)行7天以及偏航系統(tǒng)運(yùn)行24小時(shí)，則假定±180°的風(fēng)向變化。對(duì)于該工況安全系數(shù)，如果接入電網(wǎng)可靠性高則安全系數(shù)取1.1，如果電網(wǎng)可靠性差，常出現(xiàn)掉電情況，則安全系數(shù)取1.35。DLC6.3:重現(xiàn)期為一年的極端風(fēng)與偏航誤差相結(jié)合。對(duì)于極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型，假定±30°的偏航誤差；對(duì)于極端湍流風(fēng)速模型，則假定±20°的偏航誤差。停機(jī)兼有故障（DLC7.1）故障條件應(yīng)與極端風(fēng)速模型(EWM)和一年重現(xiàn)期結(jié)合使用。對(duì)于極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型，假定±15°的偏航誤差；對(duì)于極端湍流風(fēng)速模型，則假定±8°的偏航誤差。在此無需考慮任何其他偏航誤差，除非偏航系統(tǒng)本身故障，在這種情況下，應(yīng)使用±180°的偏航誤差。如果無法排除偏航系統(tǒng)的滑動(dòng)，應(yīng)使用±180°的風(fēng)向變化。運(yùn)輸、安裝及維護(hù)（DLC8）運(yùn)輸、安裝及維護(hù)相關(guān)內(nèi)容：DLC8.1:整機(jī)制造商應(yīng)明確為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)輸、安裝、維護(hù)假定的所有風(fēng)況和設(shè)計(jì)狀況，為了保證適量的安全水平，整機(jī)制造商要在限定風(fēng)況和設(shè)計(jì)風(fēng)況之間留有足夠的余量。在維護(hù)條件下，應(yīng)特別考慮不同鎖定裝置（例如葉片變槳、風(fēng)輪和偏航驅(qū)動(dòng)）的影響。要驗(yàn)證針對(duì)滑動(dòng)情況的機(jī)械制動(dòng)裝置（啟動(dòng)緊急停機(jī)按鈕），假定±30°的偏航誤差。應(yīng)考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際角度或者最不利條件的角度。DLC8.2:在該載荷工況中，如果確保偏航系統(tǒng)在整個(gè)期間都能正常運(yùn)行且不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，則極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型假定±15°的偏航誤差，極端湍流風(fēng)速模型假定±8°的偏航誤差。如果無法排除滑動(dòng)情況，應(yīng)使用±180°的風(fēng)向變化。注：假定鎖定條件下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀況最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為一天。如果預(yù)計(jì)鎖定條件下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組狀況持續(xù)24小時(shí)以上，或預(yù)計(jì)電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間不可用，應(yīng)使用±180°的風(fēng)向變化。擴(kuò)展的設(shè)計(jì)載荷工況擴(kuò)展設(shè)計(jì)工況相關(guān)內(nèi)容：DLC9.1-9.2、DLC9.7、DLC9.13:主要考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝地點(diǎn)有可能發(fā)生地震的情況：DLC9.1、DLC9.2:考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常發(fā)電期間發(fā)生地震；DLC9.7：考慮正常停機(jī)過程中出現(xiàn)地震；DLC9.13：考慮地震疊加電網(wǎng)掉電狀況。DLC9.3、DLC9.4：葉片結(jié)冰工況。其中DLC9.3為考慮潮濕結(jié)冰的情況，需要考慮“所有葉片都結(jié)冰”和“只有一個(gè)葉片未結(jié)冰”這兩種情況。將DLC9.3考慮進(jìn)疲勞分析工況時(shí)，按照風(fēng)速分布，需要考慮一年當(dāng)中“只有一個(gè)葉片未結(jié)冰”的情況不得小于24小時(shí)。DLC9.4是機(jī)組結(jié)冰條件比DLC9.3更嚴(yán)重的工況，該工況需要考慮實(shí)際持續(xù)時(shí)長(zhǎng)和冰密度的問題。DLC9.5-DLC9.6是臺(tái)風(fēng)設(shè)計(jì)工況，考慮臺(tái)風(fēng)登陸前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停機(jī)的狀態(tài)，包括機(jī)組從發(fā)電狀態(tài)到空轉(zhuǎn)狀態(tài)的過程中產(chǎn)生載荷的所有情況。若風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在受到臺(tái)風(fēng)前處于停機(jī)狀態(tài)，則這種設(shè)計(jì)狀態(tài)可以不用考慮。DLC6.1-DLC7.1是風(fēng)況（風(fēng)速、湍流）更加惡劣。如果考慮這種工況，則工況DLC6.1、DLC6.2、DLC6.3、DLC7.1可以不用考慮。（EWM需要6個(gè)10分鐘（或者連續(xù)60分鐘）湍流風(fēng)的載荷仿真計(jì)算。如果風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有備用電源，且至少可以使控制系統(tǒng)運(yùn)行7天，使偏航系統(tǒng)運(yùn)行24小時(shí)，則DLC9.9只需考慮±8°偏航誤差。如果風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)在臺(tái)風(fēng)經(jīng)過時(shí)不經(jīng)常出現(xiàn)掉電，則DLC9.9的安全系數(shù)取1.1；如果風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)在臺(tái)風(fēng)時(shí)經(jīng)常掉電,則DLC9.9的安全系數(shù)取1.35。DLC9.12:考慮臺(tái)風(fēng)對(duì)疲勞載荷的影響。海上設(shè)計(jì)載荷工況7.2.1 工況表定義本節(jié)規(guī)范了海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)載荷工況。設(shè)計(jì)狀態(tài)的類型N、A或T確定極限載荷所使用的局部安全系數(shù)γF，這些系數(shù)在表8中給出。設(shè)計(jì)載荷工況見表7。表7 設(shè)計(jì)工況定義設(shè)計(jì)工況DLC風(fēng)況波浪風(fēng)浪方向海流水位其他情況分析類型安全系數(shù)1.發(fā)電1.1NTMVin<Vhub<VoutNSSHs=E[Hs|Vhub]同向，單向NCMMSL用于風(fēng)輪機(jī)艙組件及塔底極限載荷的外推UN*1.2NTMVin<Vhub<VoutNSSHs、Tp、Vhub聯(lián)合概率分布同向，多向無海流NWLR≥MSLF*1.3ETMVin<Vhub<VoutNSSHs=E[HsVhub]同向，單向NCMMSLUN1.4ECDVhub=Vr±2m/s,VrNSS（或NWH）Hs=E[Hs|Vhub]偏向，風(fēng)向變化NCMMSLUN1.5EWSVin<Vhub<VoutNSS（或NWH）Hs=E[Hs|Vhub]同向，單向NCMMSLUN1.6aNTMVin<Vhub<VoutSSS（或NWH）Hs=Hs,SSS同向，單向NCMNWLRUN1.6bNTMVin<Vhub<VoutSWHH=HSWH同向，單向NCMNWLRUN2.發(fā)電故障2.1NTMVin<Vhub<VoutNSSHs=E[Hs|Vhub]同向，單向NCMMSL控制系統(tǒng)故障或電網(wǎng)掉電UN2.2NTMVin<Vhub<VoutNSSHs=E[Hs|Vhub]同向，單向NCMMSL保護(hù)系統(tǒng)或內(nèi)部電氣故障UA2.3EOGVhub=Vr±2m/s,VoutNSS（或NWH）Hs=E[Hs|Vhub]同向，單向NCMMSLUA2.4NTMVin<Vhub<VoutNSSHs=E[Hs|Vhub]同向，單向無海流NWLR≥MSL電網(wǎng)掉電F*表7 設(shè)計(jì)工況定義（續(xù)）設(shè)計(jì)工況DLC風(fēng)況波浪風(fēng)浪方向海流水位其他情況分析類型安全系數(shù)3.啟動(dòng)3.1NWPVin<Vhub<VoutNSS（或NWH）Hs=E[Hs|Vhub]同向，單向無海流NWLR≥MSLF*3.2EOGVhub=Vr±2m/s,Vin,VoutNSS（或NWH）Hs=E[Hs|Vhub]同向，單向NCMMSLUN3.3EDC1Vhub=Vr±2m/s,Vin,VoutNSS（或NWH）Hs=E[Hs|Vhub]偏向,多向NCMMSLUN4.正常停機(jī)4.1NWPVin<Vhub<VoutNSS（或NWH）Hs=E[Hs|Vhub]同向，單向無海流NWLR≥MSLF*4.2EOGVr±2m/s,VoutNSS（或NWH）Hs=E[Hs|Vhub]同向，單向NCMMSLUN5.5.1NTMVhub=Vr±2m/s,VoutNSSHs=E[Hs|Vhub]同向，單向NCMMSLUN6.停機(jī)或空轉(zhuǎn))6.1aEWM(湍流風(fēng)模型)Vhub=k1VrefESSHs=k2Hs50偏向，多向ECMEWLRUN6.1bEWM（穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型）V（zhub）=Ve50RWHH=Hred50偏向，多向ECMEWLRUN6.1cRWM（穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型）V（zhub）=Vred50EWHH=H50偏向，多向ECMEWLRUN6.2aEWM（湍流風(fēng)模型)Vhub=k1VrefESSHs=k2Hs50偏向，多向ECMEWLR電網(wǎng)掉電UA6.2bEWM（穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型）V（zhub）=Ve50RWHH=Hred50偏向，多向ECMEWLR電網(wǎng)掉電UA6.3aEWM（湍流風(fēng)模型)Vhub=k1V1ESSHs=k2Hs1偏向，多向ECMNWLR極限偏航誤差UN6.3bEWM（穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型）V（zhub）=Ve1RWHH=Hred1偏向，多向ECMNWLR極限偏航誤差UN6.4NTMVhub<0.7VrefNSSHs、Tp、Vhub聯(lián)合概率分布同向，多向無海流NWLR≥MSLF*表7 設(shè)計(jì)工況定義（續(xù)）設(shè)計(jì)工況DLC風(fēng)況波浪風(fēng)浪方向海流水位其他情況分析類型安全系數(shù)7.7.1aEWM（湍流風(fēng)模型）Vhub=k1V1ESSHs=k2Hs1偏向，多向ECMNWLRUA7.1bEWM（穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型）V（zhub）=Ve1RWHH=Hred1偏向，多向ECMNWLRUA7.1cEWM（穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型）V（zhub）=Vref1EWHH=H1偏向，多向ECMNWLRUA7.2NTMVhub<0.7V1NSSHs、Tp、Vhub聯(lián)合概率分布同向，多向無海流NWLR≥MSLF*8.8.1由制造商規(guī)定8.2aEWM（湍流風(fēng)模型）Vhub=k1V1ESSHs=k2Hs1同向，單向ECMNWLRUA8.2bEWM（穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型）V（zhub）=Ve1RWHH=Hred1同向，單向ECMNWLRUA8.2cRWM（穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型）V（zhub）=Vred1EWHH=H1同向，單向ECMNWLRUA8.3NTMVhub<0.7VrefNSSHs、Tp、Vhub聯(lián)合概率分布同向，多向無海流NWLR≥MSL安裝期間未接入電網(wǎng)F*注1：“N*”表示dlc1.1的安全系數(shù)1.25。注2：“*”表示疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)。7.2.2 發(fā)電（DLC1.1-DLC1.6）各發(fā)電工況相關(guān)內(nèi)容：DLC1.1和DLC1.2：包含在海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行期間，由大氣湍流和正常海況所引起的載荷要求。DLC1.3：采用正常海況，且每個(gè)單獨(dú)海況的有義波高應(yīng)取相應(yīng)平均風(fēng)速條件下的有義波高的期望值。DLC1.4和DLC1.5：采用正常海況，且每個(gè)單獨(dú)海況的有義波高取相應(yīng)平均風(fēng)速條件下有義波高的期望值，或使用正常確定性設(shè)計(jì)波來進(jìn)行模擬，其中波高可假定為相應(yīng)平均風(fēng)速條件下有義波高的期望值。對(duì)于DLC1.4，可假定在風(fēng)向瞬變之前，風(fēng)和波浪同向。DLC1.6a：包含由正常湍流模型和惡劣海況引起的極限載荷要求。每種海況的有義波高由相應(yīng)平均風(fēng)速的有義波高條件分布計(jì)算得到。DLC1.6b：應(yīng)計(jì)算每個(gè)平均風(fēng)速的極限波高。若計(jì)算DLC1.6a時(shí)，已在惡劣海況的動(dòng)態(tài)仿真中完全表現(xiàn)出非線性波運(yùn)動(dòng)特性，則可省略DLC1.6b的計(jì)算。7.2.3 發(fā)電兼有故障（DLC2.1-2.4）各發(fā)電兼故障工況相關(guān)內(nèi)容：DLC2.3：包含EOG風(fēng)況與電氣系統(tǒng)內(nèi)部或外部故障（包括電網(wǎng)掉電）組合引起的載荷要求。若故障或電網(wǎng)掉電后未能引起立即停機(jī)，造成的疲勞損傷應(yīng)在DLC2.4中評(píng)估。DLC2.1、DLC2.2、DLC2.3和DLC2.4：采用正常海況，且每個(gè)單獨(dú)海況的有義波高應(yīng)取為相應(yīng)平均風(fēng)速條件下有義波高的期望值。對(duì)于DLC2.3，可使用正常確定性波來模擬。7.2.4 啟動(dòng)（DLC3.1-3.3）DLC3.1、DLC3.2和DLC3.3：應(yīng)采用正常海況，且每個(gè)單獨(dú)海況的有義波高應(yīng)取為相應(yīng)平均風(fēng)速條件下的有義波高的期望值，或使用正常確定性設(shè)計(jì)波來模擬這些載荷工況。對(duì)于DLC3.3，可假定在風(fēng)向瞬變之前風(fēng)和波浪同向。7.2.5 正常停機(jī)（DLC4.1-4.2）DLC4.1和DLC4.2：采用正常海況，且每個(gè)單獨(dú)海況的有義波高取相應(yīng)平均風(fēng)速條件下有義波高的期望值，或使用正常確定性設(shè)計(jì)波來模擬。7.2.6 緊急停機(jī)（DLC5.1）DLC5.1：采用正常海況，且每個(gè)單獨(dú)海況的有義波高應(yīng)取為相應(yīng)平均風(fēng)速條件下有義波高的期望值。7.2.7 停機(jī)（靜止或空轉(zhuǎn)）（DLC6.1-6.4）DLC6.1和DLC6.2：考慮極端風(fēng)況和極端波況的組合，整個(gè)極端環(huán)境條件的組合重現(xiàn)期為50年。DLC6.3：可使用10分鐘極端平均風(fēng)速和重現(xiàn)期為1年的極端海況的組合。DLC6.1、DLC6.2和DLC6.3：可通過湍流風(fēng)和隨機(jī)海況的組合來分析，或通過穩(wěn)態(tài)風(fēng)模型與確定性設(shè)計(jì)波的組合來分析。計(jì)算作用于支撐結(jié)構(gòu)上的載荷時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)向和波向的方向偏差。如果有合適的特定場(chǎng)址測(cè)量風(fēng)向和波向，可以從中得到與設(shè)計(jì)載荷工況有關(guān)的極端風(fēng)況和極端波況的組合所對(duì)應(yīng)的方向偏差范圍。若缺少合適的特定場(chǎng)址的風(fēng)向和波向數(shù)據(jù)，應(yīng)采用導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)上作用有最大載荷的方向偏差。若該方向偏差角超過30o，由于在風(fēng)向變化產(chǎn)生方向偏差角期間海況的惡劣程度降低，極大波高可能會(huì)減小。應(yīng)考慮水深、風(fēng)區(qū)和其他相關(guān)的特定場(chǎng)址條件來計(jì)算極大波高的減小量。若海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)發(fā)生滑動(dòng)，則應(yīng)將最大可能的不利滑動(dòng)疊加到平均偏航誤差中。如果海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有偏航系統(tǒng)，并在該系統(tǒng)中考慮了極端風(fēng)況下的偏航運(yùn)動(dòng)（如：自由偏航、被動(dòng)偏航或半自由偏航），則應(yīng)采用湍流風(fēng)速模型，且偏航誤差取決于湍流風(fēng)向的變化和偏航系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。DLC6.1：對(duì)有主動(dòng)偏航系統(tǒng)的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，如可確保偏航系統(tǒng)不產(chǎn)生滑動(dòng)，那么采用極端±15o，或采用極端湍流風(fēng)速模型時(shí)允許最大偏航誤差為±8°。風(fēng)速和極端海況的每個(gè)組合，模擬應(yīng)基于至少6個(gè)1小時(shí)的真實(shí)數(shù)據(jù)。在此種情況，輪轂高度處的平均風(fēng)速、湍流標(biāo)準(zhǔn)偏差和有義波高應(yīng)取50年重現(xiàn)期值，且每個(gè)值都參考1小時(shí)的模擬周期。50年重現(xiàn)期的1小時(shí)平均風(fēng)速值可根據(jù)公式（11）中的轉(zhuǎn)換關(guān)系從10分鐘的平均值獲得：（11）湍流標(biāo)準(zhǔn)偏差1小時(shí)值根據(jù)公式（12）從10分鐘平均值得到：（12）可使用GB/T18451.1-2012中附錄B的湍流模型以及上述公式給出的50年重現(xiàn)期平均風(fēng)速的1小時(shí)值和湍流標(biāo)準(zhǔn)偏差。對(duì)于1小時(shí)模擬周期的50年重現(xiàn)期的有義波高可從相應(yīng)的3小時(shí)基準(zhǔn)周期的有義波高轉(zhuǎn)換得到。對(duì)于深水區(qū)域：（13）在淺水區(qū)域，k2值則相對(duì)保守，可適當(dāng)調(diào)整。若能證明上述方法不會(huì)降低所評(píng)估的極端響應(yīng)，則可采用小于1小時(shí)的仿真，可使用約束波方法實(shí)現(xiàn)。當(dāng)采用10分鐘模擬時(shí)間的約束波時(shí)，輪轂高度平均風(fēng)速應(yīng)采用50年重現(xiàn)期的10分鐘值，有義波高應(yīng)采用50年重現(xiàn)期的3小時(shí)值，嵌入規(guī)則波波高應(yīng)不小于50年重現(xiàn)期的極大波高H50。DLC6.1b：采用極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型和折算確定性設(shè)計(jì)波，其中折算設(shè)計(jì)波的波高為Hred50，重現(xiàn)周期50年。對(duì)于DLC6.1c，應(yīng)采用穩(wěn)態(tài)折算風(fēng)速模型和極端確定性設(shè)計(jì)波。其中，風(fēng)速為Vred50，波高等于重現(xiàn)期為50年的極大波高H50。計(jì)算DLC6.1a時(shí)，若已在極端隨機(jī)海況的動(dòng)態(tài)模擬中完全表現(xiàn)出非線性波運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，則DLC6.1b和DLC6.1c的計(jì)算可省略。DLC6.2假定在風(fēng)暴早期階段極端風(fēng)況下電網(wǎng)掉電的情況。除非能提供后備電源，并且可以保證控制系統(tǒng)運(yùn)行7天，偏航系統(tǒng)運(yùn)行24小時(shí)，否則應(yīng)分析風(fēng)向變化±180o所產(chǎn)生的影響。DLC6.2a：應(yīng)采用極端湍流風(fēng)速模型和極端海況，其中輪轂高度處的平均風(fēng)速和有義波高應(yīng)取50年重現(xiàn)期值。極端響應(yīng)應(yīng)采用DLC6.1a的方法進(jìn)行評(píng)估。DLC6.2b：應(yīng)采用極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型和折算確定性設(shè)計(jì)波，其中折算設(shè)計(jì)波的波高為Hred50，重現(xiàn)期為50年。計(jì)算DLC6.2a時(shí)，若已在極端隨機(jī)海況的動(dòng)態(tài)模擬中完全表現(xiàn)出非線性波運(yùn)動(dòng)特性，則DLC6.2b的計(jì)算可省略。DLC6.3重現(xiàn)期為1年的極端風(fēng)況應(yīng)與極大偏航誤差相結(jié)合。采用極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型時(shí)，假定極端偏航誤差為±30o，采用湍流風(fēng)速模型時(shí)，假定平均偏航誤差為±20o。DLC6.3a：應(yīng)采用極端湍流風(fēng)速模型和極端海況。其中，輪轂高度處的平均風(fēng)速和有義波高應(yīng)取1年重現(xiàn)期值。應(yīng)使用DLC6.1a的方法來評(píng)估極端響應(yīng)。DLC6.3b：應(yīng)采用極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型和折算確定性設(shè)計(jì)波，其中折算設(shè)計(jì)波的波高為Hred1，重現(xiàn)期為1年。計(jì)算DLC6.3a時(shí)，若已在極端隨機(jī)海況的動(dòng)態(tài)模擬中完全表現(xiàn)出非線性波運(yùn)動(dòng)特性，則DLC6.3b的計(jì)算可省略。DLC6.4：對(duì)于任何部件可能出現(xiàn)重大疲勞損傷（如來自空轉(zhuǎn)葉片的重力）的各種風(fēng)速條件，應(yīng)考慮這些風(fēng)速所對(duì)應(yīng)的波動(dòng)載荷下預(yù)期的不發(fā)電時(shí)間。停機(jī)兼有故障（DLC7.1-7.2）海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的停機(jī)狀態(tài)，如果任何故障（電網(wǎng)掉電）造成機(jī)組的不正?，F(xiàn)象，則應(yīng)分析可能產(chǎn)生的后果。對(duì)于偏航系統(tǒng)故障，則應(yīng)考慮±180o的偏航誤差。對(duì)于任何其他故障，偏航誤差應(yīng)按DLC6.1方法選取。DLC7.1可采用極端湍流和隨機(jī)海況的模擬。采用穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型或穩(wěn)態(tài)折算風(fēng)速模型，則應(yīng)和確定性設(shè)計(jì)波的組合來進(jìn)行計(jì)算。DLC7.1：計(jì)算作用于支撐結(jié)構(gòu)上的載荷時(shí)，應(yīng)考慮風(fēng)向和波向的方向偏差。若風(fēng)向和波向有合適的特定場(chǎng)址可供測(cè)量極端風(fēng)況和極端波況的方向偏差角范圍，載荷計(jì)算應(yīng)基于此范圍內(nèi)的方向偏差角值。若缺少合適的特定場(chǎng)址的風(fēng)向和波向數(shù)據(jù)，應(yīng)采用導(dǎo)致支撐結(jié)構(gòu)上作用有最大載荷的方向偏差角。若該方向偏差角超過30o，海況的惡劣程度降低，極大波高可能會(huì)減小，應(yīng)考慮極大波高的減小量。若在DLC7.1特征載荷下條件下，偏航系統(tǒng)出現(xiàn)滑動(dòng)，則應(yīng)考慮可能的最不利滑動(dòng)。在DLC7.1a中，應(yīng)采用極端湍流風(fēng)速模型和極端海況。極端響應(yīng)應(yīng)按DLC6.1a方法進(jìn)行評(píng)估。DLC7.1b：采用極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型和折算確定性設(shè)計(jì)波，其中折算設(shè)計(jì)波的波高為Hred1，重現(xiàn)期為1年。DLC7.1c：采用穩(wěn)態(tài)折算風(fēng)速模型和極端確定性設(shè)計(jì)波，其中，應(yīng)假定風(fēng)速為Vred1，波高等于極大波高H1，重現(xiàn)期為1年。計(jì)算DLC7.1a時(shí)，若已在極端隨機(jī)海況的動(dòng)態(tài)模擬中完全表現(xiàn)出非線性波運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，則DLC7.1b和DLC7.1c的計(jì)算可省略。DLC7.2：對(duì)每個(gè)風(fēng)速和海況應(yīng)考慮由電網(wǎng)或海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障導(dǎo)致的不發(fā)電時(shí)間的期望小時(shí)數(shù)，該時(shí)間內(nèi)，任何部件都可能出現(xiàn)重大的疲勞損傷。運(yùn)輸、安裝、維護(hù)（DLC8.1-8.3）DLC8.1：整機(jī)制造商應(yīng)說明海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)輸、安裝、維護(hù)所假定的所有風(fēng)況、海況和設(shè)計(jì)狀態(tài)。DLC8.2：應(yīng)包括所有可能持續(xù)一周以上的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)輸、安裝、維護(hù)情況。對(duì)于DLC8.2a，應(yīng)采用極端湍流風(fēng)模型和極端海況。極端響應(yīng)使用DLC6.1a所描述的方法進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于DLC8.2b，采用極端穩(wěn)態(tài)風(fēng)速模型和確定性折算設(shè)計(jì)波，其中折算設(shè)計(jì)波的波高為Hred1，重現(xiàn)期為1年。對(duì)于DLC8.2c，應(yīng)采用穩(wěn)態(tài)折算風(fēng)速模型和確定性極端設(shè)計(jì)波。DLC8.2a若已在極端隨機(jī)海況的動(dòng)態(tài)模擬中完全表現(xiàn)出非線性波運(yùn)動(dòng)學(xué)特性，則DLC8.2b和DLC8.2c的計(jì)算可省略。DLC8.3：應(yīng)考慮在海上風(fēng)場(chǎng)建造期間和并網(wǎng)之前，每個(gè)風(fēng)速和海況下預(yù)期停機(jī)時(shí)間。載荷計(jì)算安全系數(shù)疲勞分析工況中，安全系數(shù)應(yīng)該取1.0。極限強(qiáng)度分析中載荷安全系數(shù)按表8取值，地震期間的載荷安全系數(shù)γF等于1。表8 極限強(qiáng)度分析中載荷安全系數(shù)載荷來源不利載荷有利載荷（設(shè)計(jì)工況參閱表7、8和9）所有設(shè)計(jì)狀況N正常和極端A異常T運(yùn)輸和安裝氣動(dòng)1.351.11.50.9運(yùn)行1.351.11.50.9重力1.1/1.35*1.11.250.9其他慣性力1.251.11.30.9熱影響1.35*不通過稱重來確定質(zhì)量的情況下。附 錄 坐標(biāo)系通?？梢宰孕羞x擇坐標(biāo)系。下圖是可能用到的坐標(biāo)系及相應(yīng)的原點(diǎn)和坐標(biāo)。為了簡(jiǎn)化，省略風(fēng)輪軸傾角和錐角的表示。葉片坐標(biāo)系葉片坐標(biāo)系原點(diǎn)位于葉根，通過風(fēng)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其朝向相對(duì)輪轂保持固定，具體見圖A.1。圖A.1 葉片坐標(biāo)系XB在風(fēng)輪軸線沿風(fēng)向；ZB徑向；YB垂直于葉片軸線和主軸軸線，符合右手定則。（圖中為上風(fēng)向機(jī)型坐標(biāo)系）葉片弦線坐標(biāo)系葉片弦線坐標(biāo)系在相應(yīng)弦線與葉片距軸的交叉處有自己的原點(diǎn)，通過風(fēng)輪以及槳葉角度調(diào)整進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，具體見圖A.2。圖A.2 弦線坐標(biāo)系YS在弦線方向，朝向葉片后緣；ZS在葉片軸線方向；XS垂直于葉片軸線和弦線，符合右手定則。輪轂固定坐標(biāo)系輪轂坐標(biāo)系原點(diǎn)在風(fēng)輪中心（或風(fēng)輪軸的任何其他位置，例如轂緣或主軸承），坐標(biāo)系不隨風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，具體見圖A.3。圖A.3 輪轂固定坐標(biāo)系XN在風(fēng)輪軸線沿風(fēng)向；ZN與XN向上垂直；YN垂直于XN軸與ZN軸，符合右手定則。（圖中為上風(fēng)向機(jī)型坐標(biāo)系）輪轂旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系輪轂坐標(biāo)系原點(diǎn)在風(fēng)輪中心（或風(fēng)輪軸的任何其他位置，例如轂緣或主軸承），坐標(biāo)系隨風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，具體見圖A.4。圖A.4 輪轂旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系XR在風(fēng)輪軸線沿風(fēng)向；ZR朝向風(fēng)輪葉片1并與XR垂直；YR垂直于XR軸與ZR