受波浪影響之離岸單柱型浮動式風力發電機的運動分析與輸出特性改善

石化燃料燃燒時產生的二氧化碳是造成全球氣候變遷的主要原因。如何減少二氧化碳排放，成為全球永續發展的重要課題。風能是一項最可行的綠色能源，然而陸上型風力發電機由於土地、噪音與景觀等因素，使其發展日趨困難。離岸型浮動式風力發電機為解決目前困境迎來一線曙光。本研究為探討離岸型浮動式風力發電機因波浪的作用，造成風機運轉性能變化的情形，由浮動式風力發電機的運動特性及輸出特性兩方面進行分析。針對Spar型浮動平台的運動特性，開發時域運動分析軟體NTUOE-Spar，其模擬結果先與其他類似軟體比較，獲得相當吻合的模擬結果；再利用Spar型浮動式風力發電機於高海況下的水槽實驗，來驗證NTUOE-Spar的正確性，其比較結果也相當接近，惟heave方向阻尼有不足的現象。此外，由模擬結果發現在初始(preliminary)設計階段做分析時，可忽略葉片與塔柱的可撓性(flexibility)，另一方面也發現Spar型浮動平台的縱搖角度在暴風雨的海況下仍在可接受的範圍，可使陸基型風機在簡易改良後就可使用於Spar型浮體上。於輸出特性分析中發現風機塔頂的切線速度是影響風機輸出的主要因素，其速度越快，風機輸出的不穩定性越高。以差分演算法改良之單柱型 (spar)浮體，因較短之旋轉中心至輪轂的距離，會改善風機輸出的不穩定性，降低疲勞破壞發生的機率，並擴增單柱型浮動式風力發電機的適用水深範圍。就浮動式風力發電機的運動特性及輸出特性而言，Spar型浮體為相當有潛力的浮體平台設計。

關鍵字

離岸型浮動式風力發電機；單柱型；時域分析；莫里森方程式；差分演算法

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floating offshore wind turbine ； spar type ； time domain analysis ； Morison’s equation ； differential evolution method

參考文獻

1. Kubiszewski, I., Cleveland, C. J. and Endres, P. K., “Meta-analysis of net energy return for wind power systems,” Renewable energy, 35, No. 1, pp. 218-225 (2010).

2. Henderson, A. R., Morgan, C., Smith, B., Sorensen, H. C., Barthelmie, R. J. and Boesmans, B., “Offshore wind energy in Europe - A review of the state-of-the-art,” Wind Energy, 6, No. 1, pp. 35-52 (2003).

3. Sclavounos, P., “Floating offshore wind turbines,” Marine Technology Society Journal, 42, No. 2, pp. 39-43 (2008).

6. Breton, S.-P. and Moe, G., “Status, plans and technologies for offshore wind turbines in Europe and North America,” Renewable Energy, 34, No. 3, pp. 646-654 (2009).

11. Suzuki, Hideyuki, Sato, Akira, “Load on Turbine Blade Induced by Motion of Floating Platform and Design Requirement for the Platform,” Proc. ASME Conference Proceedings, (2007), pp. 519-525.

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