해양환경이 해상풍력발전기의 하중에 미치는 영향에 대한 연구

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(2)

碩士學位論文

해양환경이 해상풍력발전기의 하중에

미치는 영향에 대한 연구

濟州大學校大學院

風力特性化協同科程

金大永

2012 年 6月

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해양환경이 해상풍력발전기의 하중에

미치는 영향에 대한 연구

指導敎授金大永

金大永

이 論文을 工學碩士學位論文으로 提出함

2012 年 6 月

洪仁哲의 工學碩士學位論文을 認准함

審査委員長 ______________________

委員 ______________________

印印印

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A study on the Load of the Offshore Wind Turbine

under Ocean Environmental Loads

Dae-Young Kim

(Supervised by professor Sang-Jae Kin)

A thesis submitted in partial fulfillment of the requirement for the degree of Master of Engineering

2012 . 06 .

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Table. 1 TurbSim에서 사용가능한 난류스펙트럼 모델 [6]

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 횡방향 성분   ≥ 수직방향 성분  ≥  _ 

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(23)

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(24)

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(25)

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(26)

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(27)

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(28)

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(31)

Fig. 11 NREL 5MW Offshore

(32)

Fig. 12 Figure of

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Table. 6 Nacelle and Hub Properties

Table. 7 Drivetrain Properties

(34)

±  

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(36)

(37)

±

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Fig.20 풍속과 수심변화에 따른 블레이드 루트부에서 FMxy 하중변화

(40)

Fig. 22 풍력발전기의 출력 곡선과 제어 영역 1000 1500 2000 2500 3m/s 12m/s 24m/s 수심변화에따른 Yaw BearingFMxy

(41)

Fig. 24 수심20m에서 풍속에 따른 요 베어링 하중 변화

(42)

Table. 9 타워 위치별 하중 분포 : 24m/s 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4m/s 12m/s 24m/s 풍속 별 수심영향에 의한 타워하부의 하중(FMxy) 변화 kN

(43)

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 5 10 15 20 25 30 4m/s 12m/s 24m/s 풍속별 수심영향에의한타워하부의하중(MMxy) 변화 kN m Fig. 28 풍속별 수심영향에 의한 타워하부의 하중 변화 (최대값)

(44)



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Fig. 30 규칙파와 불규칙파의 Wave Elevation

(46)

Table. 12 타워베이스 MMxy에서 규칙파와 불규칙파의 영향 비교

(47)

(48)

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2 4 6 8 10 12 4m/s 12m/s 24m/s 풍속 별 파고 높이 에 따른 요 베어링 (FMxy) 하중 변화 kN m Fig. 34 풍속별 파고 높이에 따른 요 베어링(FMxy) 하중 변화 Fig. 35 12m/s에서 파도의 높이 변화에 따른 타워상단의 하중 변화

(49)

(50)

Fig. 36 12m/s에서 파도의 높이 변화에 따른 각각 타워위치에서의 하중 변화 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2 4 6 8 10 12 4m/s 12m/s 24m/s kN m 파고의변화에따른타워베이스(FMxy) 하중변화

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0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 2 4 6 8 10 12 4m/s 12m/s 24m/s kN m 파고의변화에따른타워베이스(MMxy) 하중변화 Fig. 38 파고의 변화에 따른 타워베이스(MMxy) 하중 변화

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Fig. 40 파 주기의 변화에 따른 블레이드 루트(FMxy)의 하중 변화 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 4m/s 12m/s 24m/s kN 파주기의 변화에 따른블레이드루트(MMXy) 하중 변화

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0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000 1 2 3 4 5 6 8 파주기의 변화에 따른 타워베이스(FMxy) 하중 변화 4m/s 12m/s 24m/s kN sec. Fig. 46 파 주기의 변화에 따른 타워베이스(FMxy)의 하중 변화 0 500000 1000000 1500000 2000000 2500000 1 2 3 4 5 6 8 파주기의 변화에 따른 타워베이스(MMxy)하중 변화 4m/s 12m/s 24m/s kN sec.

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Fig. 48 풍속 12m/s에서 파주기에 따른 타워 베이스의 파워스펙트럼 밀도

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[1] 이준신 "국내 해상풍력발전 현황 및 방향성 분석",한국전력 녹색성장연구소, 2010

[2] 서해 해상풍력추진 로드맵, 지식경제부(www.mke.go.kr), 2010.11

[3] Jonkman JM, Buhl ML Jr. FAST User’s Guide, NREL/EL- 500-38230. National Renewable Energy Laboratory: Golden, CO, 2005.

[4] Moriarty P, Hansen C. AeroDyn Theory Manual, NREL/EL-500-36881. National Renewable Energy Laboratory: Golden, CO, 2005.

[5] M. Buhl, Jr. Mcrunch Theory Manual for Version 1.00, NREL/TP-500-3811 National Renewable Energy Laboratory: Golden, CO, 2005.

[6] Jonkman BJ, Buhl ML Jr. "TurbSim User’s Guide", NREL/TP-500-41136. National Renewable Energy Laboratory: Golden, CO, 2007.

[7] IEC/TS 61400-1 ed. 3 “Wind Turbines - Part 1: Dessign requirements" International Electrotechnical Commission (IEC), 2005.

[8] IEC/TS 61400-3 ed. 3 “Wind Turbines - Part 3: Design requirements for offshore wind turbines ” International Electrotechnical Commission (IEC), 2005.

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[11] J. Jonkman. S. Butterfield, W. musial, G. scott, 2009, “Definition of a 5-MW Reference Wind Turbine for Offshore System Development”, NREL, 2009

[12] M. Sc. Thesis "Load Mitigation of an Offshore Wind Turbine by

Optimization of Aerodynamic Damping and Vibration Control" Tim Andreas Fischer ~ s041548 July 31, 2006

[13] Master Thesis of Polyteknisk eksamensprojekt af "LOAD REDUCTION OF SUPPORT STRUCTURES OF OFFSHORE WIND TURBINES" Ulrik Vølcker Andersen (s031873) 3. August, 2008

[14] Patrick J. Moriarty and Sandy B. Butterfield "Wind Turbine Modeling Overview for Control Engineers" 2009 American Control Conference June 10-12, 2009

[15] 타이펑주, 강기원, 이장호 “5MW급 풍력 터빈의 공력 및 제어 특성에 관한 연구 ” 신재생에너지학회 2011-6-WD-007

[16] Bir, G. and Jonkman J., 2007, “Aeroelastic Instabilities of Large Offshore and Onshore Wind Turbines”, The Second Conference on The Science of Making Torque From Wind, Denmark, 2007.

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해양환경이 해상풍력발전기의 하중에 미치는 영향에 대한 연구

碩士學位論文