Control strategy for the installation of offshore wind turbine blades

• Main Author: Qu, Xiaowen
• Format: Dissertation
• Language: English

De siste årene har havvindindustrien utviklet seg kraftig, med kraftproduksjon som øker år for år. Dekningen av havvindmøller i havområder har nådd et enestående nivå. Dyphavsområder har den naturlige fordelen med stor lagringskapasitet for vindenergi. Det er hovedretningen å utvikle og bygge vindturbiner med større kapasitet på dypt vann. Det harde miljøet på dypt vann betyr imidlertid at relaterte teknologier må innoveres. Installasjonen er en viktig del av OWT-industrien fordi den er risikabel og krever svært profesjonell drift, samt effekten av høyere kostnader. Den mest populære metoden for montering av blader de siste årene er montering av enkeltblad på grunn av den større størrelsen på bladene. Flytende fartøyer har stort potensiale for installasjon på dypt vann på grunn av deres utmerkede evne til flytting og høy overføringseffektivitet. Imidlertid er det mer følsomt for bølgebelastning enn oppjekkbare fartøyer, og bladene kan lide av uønsket bevegelse forårsaket av bølgeinduserte fartøys bevegelser. Derfor er det nødvendig å utføre relatert forskning for å overvinne dette problemet. I denne oppgaven er et monoskrogfartøy brukt til enkeltbladsinstallasjon av 10MW monopile vindturbiner. To kontrollstrategier er foreslått for å redusere de horisontale bevegelsene til bladet, dvs. tilbakekoblingskontroll og fremmatingskontroll av kraften i to parallelle tuggerlinjer. Tilbakemeldingskontroll påfører kontrollkraft basert på posisjonsfeilen til bladroten. Fremmatingskontrollen er basert på etablering av en prediksjonsmodell for bladbevegelse for å kompensere denne forstyrrelsen på forhånd. På grunn av den høye koblingen og ikke-lineariteten til installasjonssystemet, er alle kontrollstrategier utformet basert på den modellfrie metoden, det vil si at alle data innhentes gjennom input og output av simuleringen. Innstilling av parametere bestemmes gjennom sensitivitetsanalyse. Bladets bevegelse under installasjon kommer hovedsakelig fra to deler, dvs. aerodynamiske belastninger og bølgeindusert bevegelse av fartøyet. For numerisk modellering og dynamisk analyse etableres et simuleringssystem med SIMA. Generering av vindfelt og beregning av aerodynamiske belastninger fullføres gjennom Aero-kode og Turbsim, deretter koblet til SIMA. SIMO er ansvarlig for å generere bølgeserier og beregne bølgelaster på konstruksjoner. Algoritmen til kontrolleren er kompilert til koder kalt av SIMA. Ytelsen til kontrolleren kan verifiseres av de statistiske verdiene for bevege