隨著陸上風(fēng)電場(chǎng)可開發(fā)資源的減少，風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)“由陸到海、由淺到深、由固定式到浮動(dòng)式”是發(fā)展必然趨勢(shì)，海上風(fēng)電開發(fā)已逐漸成為風(fēng)能利用的重要研究方向。海上風(fēng)具有低湍流度和風(fēng)速相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)，浮動(dòng)式海上風(fēng)電機(jī)組因其對(duì)海底環(huán)境破壞小而備受青睞。浮動(dòng)式風(fēng)電機(jī)組是復(fù)雜的多柔體系統(tǒng)，風(fēng)-浪-流組合擾動(dòng)具有非定常性和強(qiáng)非線性特點(diǎn)，由于其氣動(dòng)-彈性-水動(dòng)力學(xué)相互耦合作用，相對(duì)陸上風(fēng)電機(jī)組其氣動(dòng)載荷更為復(fù)雜和難以控制。如何在復(fù)雜海況下實(shí)現(xiàn)對(duì)浮動(dòng)式海上風(fēng)電機(jī)組的有效控制和調(diào)節(jié)是目前風(fēng)能領(lǐng)域的熱點(diǎn)和關(guān)鍵問題點(diǎn)。

　　中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所國(guó)家能源風(fēng)電葉片研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心海上風(fēng)電團(tuán)隊(duì)針對(duì)復(fù)雜海況條件下浮動(dòng)式風(fēng)電機(jī)組氣動(dòng)載荷控制難的科學(xué)難題，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的海外合作單位日本三重大學(xué)，采用結(jié)合機(jī)械工程和空氣動(dòng)力學(xué)的多學(xué)科交叉方法，研究了風(fēng)浪組合模式下浮體平臺(tái)水動(dòng)力學(xué)耦合機(jī)制，提出了自適應(yīng)來(lái)流風(fēng)浪環(huán)境和浮體平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的載荷抑制技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)式海上風(fēng)電機(jī)組對(duì)風(fēng)能的高效利用提供了新的方法。

　　該團(tuán)隊(duì)提出的周期性變槳技術(shù)通過浮動(dòng)式海上風(fēng)電機(jī)組的耦合機(jī)制，綜合考慮風(fēng)電機(jī)組-浮動(dòng)平臺(tái)-洋流的內(nèi)在關(guān)聯(lián)和本質(zhì)規(guī)律，采用斜盤裝置控制槳距角（見圖1），給出該技術(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)組性能量化影響的規(guī)律。在風(fēng)洞中通過大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該項(xiàng)技術(shù)的有效性，研究發(fā)現(xiàn)，槳距角和回轉(zhuǎn)角之間的相位差在不同風(fēng)向下保持恒定，進(jìn)而導(dǎo)致出力系數(shù)和推力系數(shù)也保持相對(duì)穩(wěn)定（見圖2），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)浮動(dòng)式海上風(fēng)電機(jī)組在風(fēng)和波浪雙重沖擊影響下的有效調(diào)節(jié)，降低了風(fēng)電機(jī)組的疲勞載荷，提升了風(fēng)能利用效率。上述成果已在國(guó)際能源領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊Energy上發(fā)表，該成果為深遠(yuǎn)海上浮動(dòng)式風(fēng)電機(jī)組載荷的有效控制提供了技術(shù)支撐。