GB/ZXXXXX—XXXX/IECTS61400-3-2:2019

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求

1范圍

本文件規(guī)定了漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（FOWT）場(chǎng)址外部條件評(píng)估的附加要求，以及確保FOWT工程

完整性的基本設(shè)計(jì)要求。其目的是在機(jī)組預(yù)期壽命周期期間，提供適當(dāng)?shù)燃?jí)的防護(hù)，以防止各種風(fēng)險(xiǎn)對(duì)

機(jī)組造成的破壞。

本文件側(cè)重于FOWT結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工程完整性，但也涉及控制和保護(hù)系統(tǒng)的機(jī)械裝置、內(nèi)部電氣系統(tǒng)和

機(jī)械系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

如果某風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的漂浮式基礎(chǔ)受到水動(dòng)力載荷作用，并且通過浮力和錨定系統(tǒng)支撐，則該風(fēng)力

發(fā)電機(jī)組應(yīng)被視為漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（FOWT）。FOWT包含五個(gè)主要子系統(tǒng)：風(fēng)輪機(jī)艙組件（RNA）、

塔架、漂浮式基礎(chǔ)、錨定系統(tǒng)以及不屬于RNA的配套機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)。

本文件中明確考慮了以下類型的漂浮式基礎(chǔ)：

a)船型和駁船型結(jié)構(gòu)；

b)半潛型（Semi）；

c)單立柱型（Spar）；

d)張力腿平臺(tái)/浮筒（TLP/TLB）。

除了上述列出的結(jié)構(gòu)類型之外，本技術(shù)規(guī)范一般還包括用于支撐風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的其他漂浮式平臺(tái)。

這些平臺(tái)結(jié)構(gòu)在幾何形狀和結(jié)構(gòu)型式上可能具有很大的差異，因此只能部分滿足本文件的要求。在其

他情況下，本文件中規(guī)定的具體要求可能不適用于這類結(jié)構(gòu)的全部或部分設(shè)計(jì)。在所有上述情況下，

與本文件的一致性，則要求設(shè)計(jì)所遵循的基礎(chǔ)原則達(dá)到或高于本文件所要求的安全水平。

本文件適用于具有單個(gè)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的無人值守的漂浮式結(jié)構(gòu)，對(duì)于多風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、垂直

軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組或風(fēng)/波浪能組合發(fā)電系統(tǒng)，可能需要額外的設(shè)計(jì)考慮。

本文件應(yīng)與第2章中引用的相應(yīng)IEC和ISO標(biāo)準(zhǔn)同步使用。本文件完全符合IEC61400-1和IEC61400-

3-1的要求。根據(jù)本文件設(shè)計(jì)的FOWT的安全等級(jí)應(yīng)達(dá)到或超過IEC61400-1和本文件中規(guī)定的水平。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

IEC61400-1:2019風(fēng)力發(fā)電機(jī)組第1部分：設(shè)計(jì)要求（Windenergygenerationsystems—Part

1:Designrequirements）

注：GB/T18451.1-2022風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求（IEC61400-1:2019，IDT）

IEC61400-3-1:2019風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)第3-1部分：固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求

注：GB/T31517.1-2022固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求（IEC61400-3-1:2019，IDT）

GB/T35989.1-2018石油天然氣工業(yè)海上浮式結(jié)構(gòu)第1部分：單體船、半潛式平臺(tái)和深吃水立柱

式平臺(tái)（ISO19904-1:2006,IDT）

ISO19901-1:2015石油和天然氣工業(yè)海上結(jié)構(gòu)物的特殊要求第1部分：海洋氣象設(shè)計(jì)和運(yùn)行條

件（Petroleumandnaturalgasindustries–Specificrequirements,foroffshorestructures

1

GB/ZXXXXX—XXXX/IECTS61400-3-2:2019

–Part1:Metoceandesignandoperatingconditions）

ISO19901-4:2016石油和天然氣工業(yè)海上結(jié)構(gòu)的特殊要求第4部分：巖土工程和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)考

慮（Petroleumandnaturalgasindustries–Specificrequirernentsforoffshorestructures

–Part4:Geotechnicalandfoundationdesignconsiderations）

ISO19901-6:2009石油和天然氣工業(yè)海上結(jié)構(gòu)物的特殊要求第6部分：海上作業(yè)（Petroleum

andnaturalgasindustries–Specificrequirementsforoffshorestructures–Part6:

Marineoperations）

ISO19901-7:2013石油和天然氣工業(yè)海上結(jié)構(gòu)物的特殊要求第7部分：浮式海上結(jié)構(gòu)和移動(dòng)

式海上設(shè)施的系泊系統(tǒng)（Petroleumandnaturalgasindustries–Specificrequirements

structures–Part7:Stationkeepingsystemsforfloatingoffshorestructuresandmobile

offshoreunits）

ISO19906:2010石油和天然氣工業(yè)北極海上結(jié)構(gòu)（Petroleumandnaturalgasindustries

–Arcticoffshorestructures）

IMO第MSC.267（85）號(hào)決議國際完整穩(wěn)性規(guī)范2008年（2008ISCODE）（InternationalCode

onIntactStability）

APIRP2FPS:2011漂浮式生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建造的推薦方法（RecommendedPracticefor

Planning,Designing,andConstructingFloatingProductionSystems）

APIRP2T(R2015):2010張力腿平臺(tái)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建造的推薦方法（RecommendedPracticefor

Planning,Designing,andConstructingTensionLegPlatform）

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。用于增補(bǔ)或替代GB/T18451.1和本文件中相應(yīng)部分。

ISO和IEC在如下幾個(gè)網(wǎng)址上維護(hù)著標(biāo)準(zhǔn)化的術(shù)語數(shù)據(jù)庫：

IECElectropedia的網(wǎng)址:/

ISO在線瀏覽平臺(tái)網(wǎng)址:/obp

3.54

飛濺區(qū)splashzone

由于波浪、潮汐變化和浮體結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)而經(jīng)常被浸濕的支撐結(jié)構(gòu)的外部區(qū)域。

飛濺區(qū)的上限和下限，應(yīng)根據(jù)漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特定的型式，在疊加下列參數(shù)后確定：

重現(xiàn)期為1年的最高靜水位，加上重現(xiàn)期為1年的有義波高的波峰高度；

重現(xiàn)期為1年的最低靜水位，減去重現(xiàn)期為1年的有義波高的波谷深度；

吃水變化，以及

漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的垂向運(yùn)動(dòng)（垂蕩、橫搖、縱搖），如適用。

雖然本文件未明確提及飛濺區(qū)，但本文件中對(duì)飛濺區(qū)的定義取代了IEC61400-3中的定義，從而影

響了IEC61400-3對(duì)FOWT的解釋。

3.58

支撐結(jié)構(gòu)supportstructure

由塔架、漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和錨定系統(tǒng)組成的部分。

參見圖1。

3.79

2

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錨Anchor

系在系泊纜或張力腱末端并部分或全部埋入海底的裝置，以限制系泊纜或張力腱的移動(dòng)并將載荷

傳遞至海底。

可用于錨定漂浮式結(jié)構(gòu)的選擇包括拖曳錨、樁錨（打樁式，噴射樁，吸力樁（負(fù)壓樁），魚雷式/

重力埋置式、鉆孔和灌漿），以及其他錨類型，如重力錨和板錨。

3.80

懸鏈?zhǔn)较挡碿atenarymooring

由系泊纜上的分布重量提供恢復(fù)作用力的系泊系統(tǒng)。

3.81

漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)floatingsub-structure

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的組成部分，浮于海底之上，與塔架和錨定系統(tǒng)連接，由用于承

受運(yùn)行載荷的漂浮式基礎(chǔ)組成的。

注：漂浮式基礎(chǔ)也可被認(rèn)為是一個(gè)船體結(jié)構(gòu)。圖1顯示了不同的漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)概念以及海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的其他

部分。

圖1漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組部件結(jié)構(gòu)

3.82

系泊系統(tǒng)mooringsystem

一種被動(dòng)的錨定系統(tǒng)，通常包括系泊纜、錨、連接器和配套設(shè)備，還可能包括浮筒、配重、轉(zhuǎn)塔、

解脫系統(tǒng)等其他部件。

3.83

公認(rèn)船級(jí)社recognizedclassificationsociety

3

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國際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)成員，對(duì)漂浮式基礎(chǔ)具有公認(rèn)的相關(guān)能力和經(jīng)驗(yàn)。

3.84

冗余檢查redundancycheck

在一條系泊纜或張力腱破斷后，F(xiàn)OWT到達(dá)新位置的設(shè)計(jì)狀態(tài)，并由剩余系泊纜或張力腱保持在適當(dāng)

位置。

3.85

結(jié)構(gòu)尺寸Scantling

浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的板、梁和加強(qiáng)筋的尺寸。

3.86

錨定系統(tǒng)stationkeepingsystem

能夠?qū)⑵∈胶Ｉ巷L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的偏移和/或加速度限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，并保持預(yù)期方向的系統(tǒng)。

注：在使用主動(dòng)推進(jìn)器、張力鍵等作用情況下，錨定系統(tǒng)可能與系泊系統(tǒng)有所不同。

3.87

張緊式系泊taut-linemooring

由系泊纜彈性變形提供回復(fù)力的系泊系統(tǒng)。

3.88

張力腱Tendon

在TLP型漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與海底基礎(chǔ)之間形成垂直連接的錨定系統(tǒng)部件的集合，目的是為漂浮式海

上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供錨定和浮動(dòng)穩(wěn)定性。

4符號(hào)和縮略語

符號(hào)和單位

下列符號(hào)適用于本文件。

flowfrequency低頻范圍的上限（Hz）；

Lk速度分量積分尺度參數(shù)；

S.F.安全系數(shù)；

σallowable許用應(yīng)力（N/mm2或MPa）；

σbuckling許用屈曲應(yīng)力（N/mm2或MPa）；

σcr臨界壓縮屈曲應(yīng)力或臨界剪切屈曲應(yīng)力（N/mm2或MPa）；

σy額定最小屈服強(qiáng)度（N/mm2或MPa）。

縮略語

下列縮略語適用于本文件。

FOWT漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（FloatingOffshoreWindTurbine）

IACS國際船級(jí)社協(xié)會(huì)（InternationalAssociationofClassificationsocieties）

IMO國際海事組織（Internationalmaritimeorganization）

RCS公認(rèn)的船級(jí)社（RecognizedClassificationSociety）

4

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TLB張力腿浮筒（Tension-legBuoy）

TLP張力腿平臺(tái)（Tension-legPlatform）

WSD工作應(yīng)力設(shè)計(jì)（WorkingStressDesign）

5基本要求

5.2設(shè)計(jì)方法

本文件5.2中總結(jié)的設(shè)計(jì)方法基本上可以應(yīng)用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，但需進(jìn)行以下修改，如

圖2所示。

圖2漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（FOWT）的設(shè)計(jì)流程

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)包括第14章中錨定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并考慮第15章中的浮

體穩(wěn)性。

相對(duì)于固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組因其錨定系統(tǒng)額外的柔性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)

變化（包括與風(fēng)輪機(jī)艙組件之間的耦合），按照IEC61400-1第6.2條中最初定義的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類

別不再適用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)輪機(jī)艙組件的設(shè)計(jì)。

有必要論證漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)和特定場(chǎng)址的海上環(huán)境條件不會(huì)損害風(fēng)輪機(jī)艙組件

結(jié)構(gòu)的完整性。論證應(yīng)包括對(duì)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)和特定場(chǎng)址條件計(jì)算的載荷和撓度，與

初始風(fēng)輪機(jī)艙組件設(shè)計(jì)的載荷和擾度計(jì)算的對(duì)比。

相對(duì)于固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，對(duì)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制和保護(hù)系統(tǒng)（見第8章）、機(jī)

械系統(tǒng)（見第9章）和塔架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮潛在增加的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。

5

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用于代替本文件中所述的試驗(yàn)，模型縮尺試驗(yàn)的數(shù)據(jù)可用于增加預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)值的可信度，并驗(yàn)證結(jié)構(gòu)

動(dòng)力學(xué)模型和設(shè)計(jì)狀態(tài)（見附錄K）。

5.6支撐結(jié)構(gòu)標(biāo)識(shí)

至少以下信息應(yīng)顯著、清晰、永久地標(biāo)記在漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)（包括漂浮式基礎(chǔ)）

的銘牌上：

型號(hào)和序列號(hào)；

生產(chǎn)年份；

排水量；

吃水標(biāo)記（海上作業(yè)的組合載重線標(biāo)記）；

公司和注冊(cè)所有人身份；

制造商和國家；

業(yè)主。

6外部條件——定義和評(píng)估

概述

除了規(guī)范本文件的要求外，本節(jié)所述的外部條件應(yīng)在漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)中予以考慮。

本文件第6章中定義的外部條件基本可以使用，但由于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)是一個(gè)浮式系

統(tǒng)，因此必須考慮與風(fēng)、浪和其它外部條件相關(guān)的一些附加條件。

6.1.1除了規(guī)范本文件的要求外，本條所述的外部條件應(yīng)在漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)中予以考慮。

基本可使用IEC61400-3-1:2019第6章中定義的外部條件，但由于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)是

一個(gè)浮式系統(tǒng)，因此必須考慮與風(fēng)、浪和其它外部條件相關(guān)的一些附加條件。

6.1.2風(fēng)況

應(yīng)確保風(fēng)況在低頻范圍內(nèi)具有足夠代表性。這包括但不限于能足夠代表功率譜密度的低頻范圍內(nèi)

的典型風(fēng)，以及能夠代表陣風(fēng)事件的風(fēng)模型。

這會(huì)影響到本文件中中極端運(yùn)行陣風(fēng)（EOG）的定義。

低頻范圍的上限頻率（單位：Hz）表示為：

fV

lowfrequencyhub·····································································(23)

6Lk

式中：

Vhub——輪轂高度處10分鐘平均風(fēng)速（m/s）；

Lk——速度分量積分尺度參數(shù)（m）；

定義參見IEC61400-1：2019附錄B：ISO19901-1:2015中A.7.4條描述的一種通常適用于低頻的湍

流模型。

IEC61400-1:2019（GB/T18451.1-2022）中6.3.2條定義的EOG、EDC、ECD中的陣風(fēng)持續(xù)時(shí)間對(duì)漂

浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)可能并不充足，因?yàn)槠∈胶Ｉ巷L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)固有頻率遠(yuǎn)低于固

定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。如果陣風(fēng)持續(xù)時(shí)間的定義與運(yùn)動(dòng)固有頻率相關(guān)，則應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估。針對(duì)較

長EOG周期的處理方法見附錄O。

6.3.3海況

6

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漂浮式基礎(chǔ)的載荷和響應(yīng)通常受波浪的影響大于受風(fēng)的影響；應(yīng)謹(jǐn)慎的確定載荷模擬的風(fēng)和波浪

組合，以免忽略重要的海況1。

1對(duì)于固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，波浪的選取往往依賴于風(fēng)速的取值，這種做法對(duì)漂浮式海上風(fēng)力

發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)可能不夠充分。

涌浪對(duì)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的低頻響應(yīng)有重要影響。對(duì)于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，導(dǎo)致雙向

波浪載荷的風(fēng)浪異向情況可能需要特別注意并應(yīng)予以考慮。這對(duì)導(dǎo)致塔基疲勞的載荷工況尤其重要。

6.3.4其它環(huán)境條件

對(duì)于TLP/TLB型漂浮式基礎(chǔ)，地震分析需要特別關(guān)注（見附錄J）。

7結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概述

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)按照本章要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，漂浮式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)相關(guān)的附加要求應(yīng)遵循ISO

19904-1（GB/T35989.1）。

錨定系統(tǒng)應(yīng)按照第14章進(jìn)行設(shè)計(jì)。

7.3載荷

7.3.2重力和慣性載荷

GB/T35989.1-2018中第7.3.2的規(guī)定是普遍適用的。由于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組潛在的附加順

應(yīng)性以及氣動(dòng)力和水動(dòng)力載荷引起的動(dòng)態(tài)響應(yīng)增加，故慣性載荷，包括回轉(zhuǎn)載荷，對(duì)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)

電機(jī)組尤為重要。

7.3.3空氣動(dòng)力載荷

本文件中7.3.3的規(guī)定是普遍適用的。由于附加柔性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)的增加，氣流與漂浮式海上風(fēng)力發(fā)

電機(jī)組之間的氣動(dòng)干擾就尤為重要。漂浮式基礎(chǔ)潛在的大平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)與風(fēng)輪機(jī)艙組件以及塔架的

氣動(dòng)載荷之間的相互影響應(yīng)予考慮，這包括氣彈效應(yīng)以及相關(guān)的全局和局部動(dòng)態(tài)效應(yīng)、非定常氣動(dòng)效應(yīng)

（例如動(dòng)態(tài)入流、傾斜入流、傾斜尾流、包括動(dòng)態(tài)失速的非定常翼型空氣動(dòng)力學(xué)、葉片-渦流的相互作

用）。如若相關(guān)，還應(yīng)考慮漂浮式基礎(chǔ)的風(fēng)載荷。

7.3.5水動(dòng)力載荷

氣隙的最小值為1.5m。氣隙應(yīng)通過合適的模型試驗(yàn)和/或通過詳細(xì)的總體性能分析（考慮漂浮式基

礎(chǔ)與波浪之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)）進(jìn)行計(jì)算確定。在評(píng)估氣隙要求時(shí)，應(yīng)考慮波浪爬升和漂浮式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)的影

響。波浪爬升主要受結(jié)構(gòu)幾何形狀、波高和波陡的影響，通常通過模型試驗(yàn)確定。依據(jù)APIRP2FPS，

還應(yīng)適當(dāng)考慮局部波峰高程。至少應(yīng)依據(jù)50年一遇的極端風(fēng)暴設(shè)計(jì)載荷工況進(jìn)行氣隙取值校核。

此外，按照本文件的要求，應(yīng)根據(jù)GB/T35989.1評(píng)估波浪沖擊載荷（包括砰擊、晃蕩和上浪）的強(qiáng)

度。

7.3.6海/湖冰載荷

本文件的附錄D不再適用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。見本文件附錄D。

7.3.7其它載荷

7

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應(yīng)考慮發(fā)電過程中鄰近漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的尾流效應(yīng)。對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)中漂浮式海上風(fēng)力發(fā)

電機(jī)組的適應(yīng)性評(píng)估應(yīng)考慮到上風(fēng)向單個(gè)或多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的尾流相關(guān)的確定性和湍流特征，包括

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間的間距對(duì)與發(fā)電相關(guān)的周圍風(fēng)速和風(fēng)向的影響。

風(fēng)機(jī)尾流會(huì)在自由流中引入附加湍流，從而會(huì)導(dǎo)致風(fēng)速的降低。當(dāng)受到一個(gè)或多個(gè)上風(fēng)向風(fēng)機(jī)尾流

的部分影響時(shí)，下游風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪將產(chǎn)生較大的非對(duì)稱載荷（包括偏航載荷）。上述載荷及其所

產(chǎn)生動(dòng)態(tài)響應(yīng)對(duì)由定位系統(tǒng)布局造成的偏航約束較弱的漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尤為重要。當(dāng)采用IEC

61400-1中所建議的尾流模型時(shí)，應(yīng)考慮漂浮式基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。

應(yīng)依據(jù)第14章考慮系泊、張力腱和電力電纜載荷的重要影響。

在適當(dāng)情況下，應(yīng)考慮由內(nèi)外部靜壓力以及由此產(chǎn)生的浮力作用于漂浮式基礎(chǔ)的水動(dòng)力載荷，包括

由于結(jié)構(gòu)偏離其平均位置的垂蕩、橫搖和縱搖引起的靜水壓力隨時(shí)間變化的部分。

關(guān)于地震載荷對(duì)浮式結(jié)構(gòu)的影響，見附錄J。

對(duì)于容易發(fā)生海嘯的地點(diǎn)，通常應(yīng)將海嘯視為水面高度和水平海流的變化；見附錄L。如果有合適

的海嘯預(yù)警系統(tǒng)來關(guān)停風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，則可以在分析海嘯狀況時(shí)不考慮運(yùn)行中的額外載荷。

7.4設(shè)計(jì)狀態(tài)和載荷工況

采用本文件中7.4條中適用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的設(shè)計(jì)狀態(tài)和載荷工況。此外，漂浮式

海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特定需求也應(yīng)考慮。

相對(duì)于固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)況，如果風(fēng)、浪、涌浪和海流之間異向會(huì)導(dǎo)致漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)

組的載荷增大，則除了需要考慮IEC61400-3-1：2019第7.4條中指定的同向情況，還需要考慮這些異向

的情況。

對(duì)于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，需要采用更長的工況模擬時(shí)長對(duì)極端運(yùn)行陣風(fēng)工況（DLC2.3，3.2

和4.2中的EOG）進(jìn)行額外的分析計(jì)算（見附錄O）。

如果漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)配備了主動(dòng)控制系統(tǒng)（例如主動(dòng)壓載系統(tǒng)或帶主動(dòng)推進(jìn)器

的錨定系統(tǒng)），故障工況（DLC2.1至DLC2.6以及DLC7.1至DLC7.2）應(yīng)考慮上述控制系統(tǒng)的故障。

除本文件規(guī)定的設(shè)計(jì)載荷工況外，還應(yīng)考慮表2中適用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特定載荷工況。

表1漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特殊設(shè)計(jì)載荷工況

局部

設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)風(fēng)浪分析

風(fēng)況波浪海流水位其它安全

狀態(tài)工況方向類型

系數(shù)

2）發(fā)

NTMMIS,海況限位保護(hù)系

電兼有2.6SSSNCMNWLRUA

Vin<Vhub<VoutMUL統(tǒng)故障

故障

SSS或觸發(fā)控制

4）正NTM及保護(hù)系統(tǒng)的安MIS,最大工作海況限

4.3NCMMSLUA

常停機(jī)Vin<Vhub<Vout全限值的最嚴(yán)峻MUL值

的工況

完整和冗余檢查

NTMMIS,

9.1NSSNCMMSL條件之間的瞬態(tài)UA

Vin<Vhub<VoutMUL

9）發(fā)條件

電NTMMIS,

9.2NSSNCMMSL冗余檢查條件UA

Vin<Vhub<VoutMUL

9.3NTMNSSMIS,NCMMSL泄露UA

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局部

設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)風(fēng)浪分析

風(fēng)況波浪海流水位其它安全

狀態(tài)工況方向類型

系數(shù)

Vin<Vhub<VoutMUL（破艙穩(wěn)性）

完整和冗余檢查

EWMMIS,

10.1ESSECMEWLR條件之間的瞬態(tài)UA

10）停Vhub<VrefMUL

條件

機(jī)（靜

EWMMIS,

止或空10.2ESSECMEWLR冗余檢查條件UA

Vhub<VrefMUL

轉(zhuǎn)）

EWMMIS,泄露

10.3ESSECMEWLRUA

Vhub<VrefMUL（破艙穩(wěn)性）

允許設(shè)計(jì)方通過控制和保護(hù)系統(tǒng)等特定的功能來限制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在極端條件下運(yùn)行。控制和保

護(hù)系統(tǒng)的功能應(yīng)根據(jù)第8章的要求進(jìn)行描述，運(yùn)行限值可由海況或其它測(cè)量信號(hào)確定。控制和保護(hù)系統(tǒng)

可能不允許漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在DLC1.6中描述的條件下運(yùn)行。當(dāng)證實(shí)這一點(diǎn)時(shí)，DLC1.6的運(yùn)行

條件應(yīng)為控制和保護(hù)系統(tǒng)所允許的最惡劣條件。

如3.84章節(jié)所述，DLC9.1和10.1對(duì)應(yīng)完整狀態(tài)（所有系泊纜或張力腱均完整）和系泊纜或張力腱

損失后冗余狀態(tài)之間的過渡情況。DLC9.2和10.2是指在一條系泊纜或張力腱斷裂，結(jié)構(gòu)到達(dá)新的平均

位置后的狀態(tài)。

對(duì)于具備多個(gè)艙室的漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，應(yīng)依據(jù)DLC9.3和10.3進(jìn)行所有相關(guān)艙室的進(jìn)水分

析。依據(jù)浮式結(jié)構(gòu)破艙穩(wěn)性的要求確定不同艙室的進(jìn)水情況。

除了風(fēng)況和海況以外，DLC10.1至DLC10.3的定義與DLC9.1至DLC9.3的定義相同。在第一組（DLC

9.1至DLC9.3）中，NTM風(fēng)模型應(yīng)與正常海況（NSS）共同使用，而在第二組（DLC10.1至10.3）中，極

端風(fēng)模型（EWM）應(yīng)與極端海況（ESS）共同使用。對(duì)于后者，僅需考慮Hs,50。

對(duì)于DLC9.1-10.3的模擬，應(yīng)考慮漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可能會(huì)出現(xiàn)的嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和風(fēng)

機(jī)偏航偏差（例如，對(duì)于偏航運(yùn)動(dòng)，在最壞情況下，轉(zhuǎn)系系統(tǒng)的來流可能會(huì)從上風(fēng)向變?yōu)橄嘛L(fēng)向）。

對(duì)于非冗余的定位系統(tǒng)，可以忽略DLC9.1、9.2、10.1和10.2，但在這種情況下需要額外的安全系

數(shù)（見第14章）。

如有必要，所有設(shè)計(jì)載荷工況需要考慮錨定系統(tǒng)安裝期間錨可能偏離設(shè)計(jì)位置的情況。

7.5載荷和載荷效應(yīng)計(jì)算

7.5.1概述

頻域法常用于分析海上浮式結(jié)構(gòu)物，而時(shí)域法通常用于分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，以計(jì)算空氣動(dòng)力學(xué)、結(jié)

構(gòu)動(dòng)力學(xué)和控制系統(tǒng)中的非線性問題。如果采用頻域法分析漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，對(duì)于每個(gè)采用頻

域法的設(shè)計(jì)載荷工況，計(jì)算的載荷應(yīng)證明所獲安全等級(jí)等于或大于可接受的時(shí)域法的安全等級(jí)。

7.5.2水動(dòng)力載荷的相關(guān)性

由于支撐結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，作用在漂浮式基礎(chǔ)上的水動(dòng)力載荷和錨定系統(tǒng)產(chǎn)生的載荷能夠直接影

響塔架、風(fēng)輪機(jī)艙組件，一般來說這些載荷不可忽視且很重要。

7.5.3水動(dòng)力載荷的計(jì)算

一般可依據(jù)本文件中7.5.3進(jìn)行水動(dòng)力計(jì)算。然而，相對(duì)于固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，漂浮式海上

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風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)可能具有大體積和運(yùn)動(dòng)大幅度的特征，這會(huì)對(duì)水動(dòng)力載荷計(jì)算產(chǎn)生影響。應(yīng)考慮對(duì)

這些影響進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?/p>

大體積結(jié)構(gòu)將顯著地改變波形，而由此所產(chǎn)生的繞射波會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響。在這種情況下，水

動(dòng)力載荷計(jì)算時(shí)就不能再忽略結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)的影響。因此，不能采用本文件推薦的約束波計(jì)算方法，即將

非線性規(guī)則波嵌入一系列不規(guī)則線性波中，再利用Morison方程進(jìn)行水動(dòng)力載荷計(jì)算。對(duì)于波浪繞射明

顯的情況，波和水動(dòng)力載荷的隨機(jī)性和非線性特性可以用二階（或更高階）勢(shì)流-波-體相互作用理論來

模擬，包括平均漂移、慢漂（差頻）以及和頻效應(yīng)。TLPs/TLBs的彈振和鳴振對(duì)張緊系泊和張力腱的設(shè)

計(jì)尤為重要。

由于大型結(jié)構(gòu)大幅運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的自由表面波，此時(shí)的輻射載荷（包括記憶效應(yīng)）對(duì)于結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)具有

顯著影響。在這種情況下，載荷與結(jié)構(gòu)的振蕩速度和加速度成比例，并取決于其以往運(yùn)動(dòng)。此時(shí)相關(guān)水

動(dòng)力載荷，包括與頻率相關(guān)的附加質(zhì)量和阻尼，可通過勢(shì)流理論下適當(dāng)?shù)牟w相互作用理論來計(jì)算。

應(yīng)用勢(shì)流理論下的波體相互作用理論時(shí)，通常假設(shè)漂浮式基礎(chǔ)為剛體。但是，在適當(dāng)?shù)那闆r下，應(yīng)

考慮漂浮式基礎(chǔ)的順應(yīng)性，包括水彈性效應(yīng)。

基于勢(shì)流理論下波體相互作用理論計(jì)算的水動(dòng)力載荷應(yīng)該與流動(dòng)分離產(chǎn)生的載荷相加，包括粘性

拖曳力。粘性效應(yīng)對(duì)于垂蕩板的阻尼特別重要。

如果基于Morison方程進(jìn)行波浪作用下浮式平臺(tái)水動(dòng)力載荷計(jì)算（一般適用于細(xì)長結(jié)構(gòu)，如Spar），

則還需考慮未擾動(dòng)波場(chǎng)作用于傾斜面部分和結(jié)構(gòu)底面上的垂直力（弗汝德-科氏力）和可能的繞射力。

漂浮式基礎(chǔ)的水動(dòng)力載荷計(jì)算可參考附錄C。

7.5.4海/湖冰載荷計(jì)算

本文件附錄D不適用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，而應(yīng)根據(jù)ISO19906進(jìn)行海冰載荷計(jì)算。冰載荷的

計(jì)算應(yīng)考慮由冰、風(fēng)、波或海流引起的漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)動(dòng)及定位系統(tǒng)的柔性。

如果部分定位系統(tǒng)和電纜暴露在冰載荷下，則應(yīng)考慮作用于其上的冰載荷。

冰處理系統(tǒng)可用于減少作用于結(jié)構(gòu)的冰載荷。漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)需要考慮該系統(tǒng)對(duì)

其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的影響。

7.5.6仿真要求

根據(jù)本文件中7.5.6的規(guī)定，給出以下針對(duì)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在特定工況的仿真要求：

對(duì)于DLC2.6，可以采用與DLC1.6相同的要求進(jìn)行仿真。

對(duì)于DLC4.3,9.1,9.2,9.3,10.1,10.2和10.3，對(duì)于每個(gè)給定風(fēng)速和海況的組合工況，至少需

要進(jìn)行6組10分鐘的仿真。同時(shí)，仿真還應(yīng)該滿足本規(guī)定中其他相匹配的要求。

通常情況下，本文件7.5.6的規(guī)定都可應(yīng)用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。然而，與固定式海上風(fēng)力

發(fā)電機(jī)組不同，漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和動(dòng)力特性使得其在進(jìn)行仿真時(shí)，還需滿足更

多的要求。在合適的情況下，漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的仿真應(yīng)考慮以下內(nèi)容。

對(duì)于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其支撐結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)更為劇烈，再加上兩側(cè)氣動(dòng)力阻尼不足，將會(huì)導(dǎo)

致該方向下風(fēng)、浪、流產(chǎn)生顯著的極限載荷和疲勞載荷的影響。因此，風(fēng)和浪/流的異向是浮式風(fēng)機(jī)支

撐結(jié)構(gòu)需特別關(guān)注的問題，應(yīng)當(dāng)連同本文件7.4指定的風(fēng)浪流同向的情況一起考慮到每個(gè)設(shè)計(jì)載荷工況。

為確保得到準(zhǔn)確的環(huán)境載荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，理想情況下應(yīng)考慮風(fēng)速、風(fēng)向，波高、波周期和波向，流速

和流向以及潮汐變化等所有可能的組合。對(duì)上述環(huán)境條件參數(shù)相互結(jié)合，并進(jìn)行合理的工況分組是進(jìn)行

精確載荷計(jì)算的關(guān)鍵。將每個(gè)環(huán)境參數(shù)可能的范圍離散成合理的區(qū)間塊，是兼顧計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間的

前提。為了減少區(qū)間塊的數(shù)量，可以增大風(fēng)浪流的方向以及波浪周期的區(qū)間塊大小。

對(duì)于每個(gè)區(qū)間塊，應(yīng)進(jìn)行恰當(dāng)數(shù)量、足夠時(shí)長的載荷模擬分析，以確保計(jì)算的結(jié)構(gòu)載荷的統(tǒng)計(jì)可靠

性。應(yīng)依據(jù)每個(gè)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工況和場(chǎng)址條件來確定仿真模擬的數(shù)量和時(shí)

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長，并且保證不能少于本文件7.5.6所給出的建議值。本文件建議對(duì)于大部分設(shè)計(jì)工況仿真時(shí)長為10分

鐘；對(duì)于每一組環(huán)境條件，應(yīng)至少需要選取6組隨機(jī)風(fēng)、浪的種子，并保證總計(jì)60分鐘的隨機(jī)風(fēng)、浪的

輸入。仿真時(shí)長取值為10分鐘主要是基于風(fēng)譜中湍流和日峰值之間的譜隙來考慮的。在這個(gè)頻段內(nèi)，10

分鐘的湍流風(fēng)近似地被認(rèn)為是穩(wěn)定的。類似的，在海洋油氣工程中，對(duì)浮式系統(tǒng)通常會(huì)采用1至6小時(shí)的

時(shí)長來進(jìn)行仿真模擬以考慮波浪的低頻成分，漂浮式基礎(chǔ)的低階固有頻率以及二階慢漂水動(dòng)力效應(yīng)之

間的譜隙。

簡單地進(jìn)行較長時(shí)長的風(fēng)機(jī)仿真可能得不到理想的結(jié)果。湍流風(fēng)在仿真時(shí)通常被假定為定常風(fēng)況，

故當(dāng)仿真時(shí)長遠(yuǎn)超過1小時(shí)，上述假定顯然是不合理的。同時(shí)，對(duì)于大多數(shù)計(jì)算機(jī)來說，生成和存儲(chǔ)具

有足夠空間范圍、足夠空間和時(shí)間精度以及時(shí)長遠(yuǎn)超1小時(shí)的湍流風(fēng)數(shù)據(jù)將帶來顯著的計(jì)算成本。此外，

增加模擬時(shí)長會(huì)引入額外的隨機(jī)信息(以及更大的極值)，而這些隨機(jī)信息本身將導(dǎo)致更大的與海上因

素不相關(guān)的結(jié)構(gòu)極限載荷。

為了避免上述可能出現(xiàn)的問題，如果漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組需要使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過10分鐘的時(shí)長進(jìn)行仿

真模擬，通常還是建議使用重復(fù)的周期性的風(fēng)數(shù)據(jù)。通過傅里葉變換生成具有周期性的湍流風(fēng)數(shù)據(jù)，周

期等于數(shù)據(jù)集的時(shí)長(通常為10分鐘)。基于該湍流風(fēng)數(shù)據(jù)，并聯(lián)合波浪數(shù)據(jù)可重復(fù)用于進(jìn)行遠(yuǎn)超10分鐘

的風(fēng)浪聯(lián)合作用下仿真計(jì)算，所允許的計(jì)算時(shí)長可達(dá)6小時(shí)。不過應(yīng)確保所使用的湍流風(fēng)不會(huì)激發(fā)漂浮

式海上風(fēng)電機(jī)組的低頻響應(yīng)。

對(duì)于極端海況，由現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估得到的給定周期下的平均風(fēng)速和有義波高應(yīng)根據(jù)仿真時(shí)長進(jìn)行修正。

對(duì)于可忽略慢漂移效應(yīng)的漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組極限載荷計(jì)算，在保證單次仿真時(shí)長滿足10分

鐘要求的前提下，只需選取足夠的仿真次數(shù)以保證所得結(jié)構(gòu)載荷的統(tǒng)計(jì)可靠性。即只要通過改變仿真次

數(shù)來保證隨機(jī)風(fēng)浪中的隨機(jī)信息總量不變，就可以使用不同時(shí)長的仿真來得到相同的極限載荷。需要比

較不同仿真時(shí)長之間的極限載荷來對(duì)仿真時(shí)長進(jìn)行評(píng)估。平均值方法對(duì)于進(jìn)行不同仿真時(shí)長所得極限

載荷對(duì)比具有重要影響。應(yīng)比較相同總仿真時(shí)長下的極限載荷，或?qū)⑤^長的仿真劃分為最短仿真時(shí)長，

并比較平均最大值。

與仿真時(shí)長相比，漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的疲勞載荷可能對(duì)非閉合循環(huán)載荷的計(jì)數(shù)方法更為敏

感，詳見7.6.3。

確定性的風(fēng)況通常會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)構(gòu)件在短時(shí)間內(nèi)(以秒為單位)承受極限載荷。因此，短期極端載荷與

漂浮式基礎(chǔ)潛在的低頻、高幅值運(yùn)動(dòng)之間的相位可能會(huì)很重要。

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)頻率的范圍遠(yuǎn)低于固定式基礎(chǔ)。因此，有必要增加漂浮式海上風(fēng)

力發(fā)電機(jī)組的開機(jī)、停機(jī)的仿真時(shí)長，以得到可靠的極端載荷和足夠的疲勞循環(huán)作用次數(shù)。

由于動(dòng)態(tài)仿真所使用的初始條件在仿真開始時(shí)會(huì)對(duì)響應(yīng)統(tǒng)計(jì)量產(chǎn)生影響，因此在所有分析中都應(yīng)

剔除適當(dāng)時(shí)長的初始數(shù)據(jù)。這種處理方法對(duì)于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組尤為重要，因?yàn)槠∈交A(chǔ)通常

具有較長的固有周期和較低的阻尼。應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)某跏挤磻?yīng)時(shí)長，使得初始數(shù)值瞬態(tài)效應(yīng)得到充分地衰

減，保證漂浮式基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)達(dá)到準(zhǔn)靜態(tài)位置。為了減少每次仿真所需剔除的初始時(shí)間，建議依據(jù)特定的風(fēng)、

浪和作業(yè)條件進(jìn)行數(shù)值模型的初始化（尤其是葉片槳距角，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，浮式平臺(tái)縱蕩和橫傾）。

7.5.7其他要求

除了在本文件中7.5.7所列舉的要求之外，以下要求需要根據(jù)相關(guān)情況進(jìn)行考慮：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和漂浮式基礎(chǔ)的控制和保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況；

漂浮式基礎(chǔ)和定位系統(tǒng)的渦激振動(dòng)和運(yùn)動(dòng)（見附錄C）；

定位系統(tǒng)的非線性和動(dòng)力特性，包括懸鏈線式、半張緊式和張緊式定位系統(tǒng)的阻尼所帶來的影

響（見ISO19901-7，或?qū)τ趶埩﹄靹t參考APIRP2T）；

系泊纜索和錨與海床之間的非線性相互作用；

由砰擊產(chǎn)生的浮體的動(dòng)態(tài)激勵(lì)（顫振）和振動(dòng)（彈振）（見附錄C）；

11

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液艙晃蕩。

7.6極限狀態(tài)分析

7.6.1概述

通過添加/替換相關(guān)準(zhǔn)則后，本文件中7.6可適用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。一些漂浮式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

的額外要求可以遵循GB/T35989.1，其中采用了與IEC61400-3-1:2019不同的極限狀態(tài)分析方法，附錄

N對(duì)兩者之間的差異及解決方法進(jìn)行了說明。

需要采用合適的方法評(píng)估設(shè)計(jì)工況中漂浮式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)，從而對(duì)RCS規(guī)范中結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算

公式得到的結(jié)構(gòu)尺寸的充分性進(jìn)行驗(yàn)證（其定義參考GB/T35989.1）。

應(yīng)根據(jù)本文件中7.6規(guī)定的局部系數(shù)法，或工作應(yīng)力法(見7.6.6)進(jìn)行漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如GB/T35989.1所述局部系數(shù)法和工作應(yīng)力法為兩套并行使用的方法。當(dāng)依據(jù)本文件進(jìn)行漂

浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的疲勞設(shè)計(jì)時(shí)，所有局部系數(shù)取值為1，此時(shí)分項(xiàng)系數(shù)法和工作應(yīng)力法

等效。

此外，正常使用極限狀態(tài)分析也應(yīng)作為極端極限狀態(tài)分析的一部分，見7.6.7的規(guī)定。

7.6.3疲勞失效

非閉合循環(huán)對(duì)于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組疲勞分析具有重要影響，特別是對(duì)于模擬時(shí)長較短的疲

勞計(jì)算。非閉合循環(huán)也稱為半循環(huán)或部分循環(huán)，是由于在雨流計(jì)數(shù)法中疲勞載荷波峰值無法匹配與之等

效的波谷幅值所產(chǎn)生的。在時(shí)域仿真的開始和結(jié)束階段以及對(duì)于較大幅值循環(huán)中，會(huì)存在非閉循環(huán)。在

計(jì)算最終疲勞損傷時(shí)，將給定非閉合循環(huán)一個(gè)介于0和1之間的權(quán)重因子。如果使用的權(quán)重因子為1，則

將每個(gè)非閉循環(huán)視為一個(gè)完整的循環(huán)；如果使用的權(quán)重因子是0，則忽略非閉循環(huán)，即對(duì)疲勞計(jì)算無影

響。通常建議選取權(quán)重因子0.5作為折中。與仿真時(shí)長相比，疲勞載荷將顯著受到非閉循環(huán)作用次數(shù)計(jì)

數(shù)方法的影響。為了降低非閉循環(huán)對(duì)于疲勞載荷的影響，疲勞計(jì)數(shù)算法可以將各工況仿真結(jié)果整合為統(tǒng)

一數(shù)據(jù)庫進(jìn)行集中計(jì)數(shù)，而不是單獨(dú)處理計(jì)數(shù)。

7.6.6工作應(yīng)力設(shè)計(jì)法

采用工作應(yīng)力法進(jìn)行漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核時(shí)，表4所列分項(xiàng)系數(shù)均被設(shè)置

為1，選取設(shè)計(jì)值作為代表值；并且在設(shè)計(jì)校核中設(shè)置相應(yīng)的整體結(jié)構(gòu)安全系數(shù)或者利用率因子。

當(dāng)基于工作應(yīng)力法進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)許可標(biāo)準(zhǔn)將以許用應(yīng)力的形式來表達(dá)。在工作應(yīng)力法中，

基于與設(shè)計(jì)條件和應(yīng)力形式的安全系數(shù)S.F、最小屈服強(qiáng)度允許值σy，并依據(jù)公式（24）來確定許用應(yīng)

力σallowable。

?

σ=??······································································(24)

??????????.?

對(duì)于梁柱和管狀構(gòu)件，單個(gè)應(yīng)力分量不得超過許用應(yīng)力。對(duì)于多軸加載條件下的板結(jié)構(gòu)，應(yīng)力應(yīng)以

馮-米塞斯應(yīng)力(或等效應(yīng)力)表示，且不應(yīng)超過許用應(yīng)力。

通常，屈服安全系數(shù)按表4進(jìn)行選取。當(dāng)通過測(cè)量或通過測(cè)量確定的分析得出的載荷值高于正常的

置信度時(shí)，可以使用較低的屈服應(yīng)力安全系數(shù)。所有使用的屈服應(yīng)力安全系數(shù)的值應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中說明。

表4屈服應(yīng)力安全系數(shù)

應(yīng)力類別正常非正常運(yùn)輸和安裝

軸向應(yīng)力1.51.251.67

彎曲應(yīng)力1.51.251.67

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剪切應(yīng)力2.261.892.52

馮米塞斯應(yīng)力1.331.111.48

除了上述內(nèi)容以外，由于受壓、彎曲或剪切產(chǎn)生的構(gòu)件上的應(yīng)力，不得超過由臨界壓縮屈曲應(yīng)力或

剪切屈曲應(yīng)力σcr除以安全系數(shù)S.F后得到的許用屈曲應(yīng)力σbuckling，見公式（25）。

?

?=??·······································································(25)

???????????.?

通常，屈曲安全系數(shù)的取值，正常（N）工況為1.5，非正常（A）工況為1.25，運(yùn)輸和安裝（T）工

況為1.67。然而，如果通過測(cè)量或通過測(cè)量確定的載荷值高于正常置信度，則安全系數(shù)的取值，正常(N)

工況為1.25，非正常(A)工況為1.04，運(yùn)輸和安裝(T)工況為1.39。

有關(guān)受壓、彎矩及兩者組合作用下梁柱和管節(jié)點(diǎn)許用應(yīng)力的計(jì)算及校核應(yīng)符合公認(rèn)的海洋工程領(lǐng)

域相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

7.6.7正常使用極限狀態(tài)分析

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足預(yù)期使用壽命內(nèi)安全運(yùn)行的要求。當(dāng)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電

機(jī)組的運(yùn)動(dòng)超出極限值時(shí)，這些運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致海底電纜或鄰近設(shè)施的破壞，風(fēng)輪葉片的變形，塔架的傾

斜等。上述運(yùn)動(dòng)雖不影響仿真載荷計(jì)算，但在現(xiàn)實(shí)中會(huì)破壞漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，因此

必須予以避免。設(shè)計(jì)人員應(yīng)提出適當(dāng)?shù)臉O限值，以確保漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施的完

整性和服役能力，并應(yīng)驗(yàn)證7.4中所提及的載荷工況均不超過這些極值。在正常使用極限狀態(tài)分析中，

對(duì)于局部系數(shù)法，載荷局部系數(shù)和結(jié)構(gòu)抗力系數(shù)取值為1。在工作應(yīng)力法中，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)取值應(yīng)為1。

8控制和保護(hù)系統(tǒng)

除GB/T18451.1和本文件中規(guī)定的要求外，漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的控制和保護(hù)系統(tǒng)

應(yīng)滿足公認(rèn)且可適用的海洋工程設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

由于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)可能存在附加系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮多個(gè)控制和保護(hù)系統(tǒng)

之間的相互作用。

應(yīng)避免控制系統(tǒng)作用所引起的共振和運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)增大效應(yīng)。1)

除GB/T18451.1-2022中第8章中定義的保護(hù)系統(tǒng)功能外，至少還應(yīng)在下列危險(xiǎn)事件中激活保護(hù)系

統(tǒng):

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)控制功能失效；

漂浮式基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)和加速度超過運(yùn)行極限值；

塔架傾角超過運(yùn)行極限值。

9機(jī)械系統(tǒng)

某些類型的漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將比陸上機(jī)組和固定式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組顯現(xiàn)出更劇烈的運(yùn)

動(dòng)，其中由縱搖和橫搖運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的漂浮式基礎(chǔ)的傾角尤為重要。對(duì)GB/T18451.1和本文件中描述的風(fēng)輪

1)常規(guī)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變槳控制的結(jié)果是，隨著高于額定風(fēng)速的風(fēng)速值增加，平均轉(zhuǎn)子推力減小。如果機(jī)型適用，設(shè)計(jì)人員需考慮該情

況，并保證在所有正常運(yùn)行工況下，降低漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)前后方向的負(fù)阻尼，包括塔架彎曲、漂浮式基礎(chǔ)縱蕩和縱搖

產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。

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機(jī)艙組件，以及漂浮式基礎(chǔ)特有的系統(tǒng)和設(shè)備，設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保在機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、磨損和潤滑過程中

充分考慮動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)和平均靜態(tài)傾角。

10電氣系統(tǒng)

海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)的電氣系統(tǒng)應(yīng)滿足IEC或RCS的相關(guān)規(guī)范要求。

11樁基及其附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

ISO19901-4和ISO19901-7中列出了錨定系統(tǒng)中錨設(shè)計(jì)、錨點(diǎn)位與錨固位置巖土特性的相關(guān)要求。

附錄E中進(jìn)一步列出了與漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組錨固地基設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范。

12組裝、安裝和吊裝

概述

本文件中第12章未涉及的適用條款見ISO19901-6。

應(yīng)特別關(guān)注運(yùn)輸作業(yè)和中間組裝環(huán)節(jié)。

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在組裝、運(yùn)輸和安裝過程中的穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)完整性，應(yīng)在設(shè)計(jì)階段根據(jù)

IEC61400-3-1:2019中12.5規(guī)定中的最不利環(huán)境條件進(jìn)行校核。

對(duì)于拖航工況，被拖航物的設(shè)計(jì)，包括運(yùn)輸物布置以及綁扎布置等，應(yīng)承受IEC61400-3-1:2019中

12.5中定義的最不利環(huán)境條件所產(chǎn)生的載荷。

計(jì)劃

除本文件規(guī)定的內(nèi)容之外，計(jì)劃內(nèi)容還應(yīng)包括錨定系統(tǒng)、電纜和漂浮式基礎(chǔ)的安裝流程。

12.13漂浮式特定項(xiàng)目

漂浮式基礎(chǔ)所涉及的特有內(nèi)容，如濕拖、壓載、系泊連接等，可參考ISO19901-6。

13調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)

概述

更多有關(guān)漂浮式基礎(chǔ)特有的調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)的相關(guān)指南，見ISO19901-6。

13.3調(diào)試說明書

浮體上不屬于風(fēng)輪機(jī)艙組件的機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)（如壓載系統(tǒng)、泵、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、電氣和控制

系統(tǒng)、消防設(shè)備等）的調(diào)試，應(yīng)當(dāng)按照批準(zhǔn)的流程進(jìn)行功能試驗(yàn)和能力試驗(yàn)。對(duì)于浮體上沒有冗余設(shè)計(jì)

的機(jī)械、設(shè)備和系統(tǒng)，運(yùn)行前的調(diào)試應(yīng)足以保證其在使用條件下的可靠性。

13.4指導(dǎo)手冊(cè)

13.4.1概述

GB/T35989.1規(guī)定了適用于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)海上作業(yè)的附加要求，并作為海上

操作手冊(cè)的一部分。

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13.4.6應(yīng)急程序計(jì)劃

在準(zhǔn)備漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)急程序計(jì)劃時(shí)，需考慮下列可能增加結(jié)構(gòu)損壞風(fēng)險(xiǎn)的情況：

泊纜或張力腱破斷；

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的控制功能失效。

13.5維護(hù)手冊(cè)

除本文件規(guī)定的內(nèi)容之外，該手冊(cè)還應(yīng)包括漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各子系統(tǒng)及其操作的說明。

14錨定系統(tǒng)

懸鏈線式、半張緊式或張緊式定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)基本符合ISO19901-7的要求，對(duì)于張力腱，則應(yīng)

滿足APIRP2T的要求。設(shè)計(jì)狀態(tài)和載荷工況應(yīng)根據(jù)7.4條的規(guī)定進(jìn)行定義。對(duì)于非冗余的定位系統(tǒng)，需

要增大安全系數(shù)使其達(dá)到與冗余的定位系統(tǒng)相同水平的安全等級(jí)（見附錄M）。漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)

組的載荷分析仿真（見第7章）需要考慮風(fēng)輪-機(jī)艙組件，塔架，漂浮式基礎(chǔ)，定位系統(tǒng)以及電纜（如有

必要）的相互作用。

與ISO10091-7的其它差異如下：

環(huán)境條件的重現(xiàn)周期至少是50年一遇。

如果由于其他因素，系泊纜的承載能力相比于最小要求破斷強(qiáng)度有所增加，則漂浮式基礎(chǔ)上的

止鏈器、導(dǎo)纜孔及其基座（結(jié)構(gòu)加強(qiáng)）等的設(shè)計(jì)需要根據(jù)系泊纜可能受到的最大張力結(jié)合適當(dāng)

的安全系數(shù)進(jìn)行考慮，而不是根據(jù)系泊纜的強(qiáng)度。

張力腱系統(tǒng)，包括腱體、連接件和基座等未在ISO19901-7中涉及的，一般應(yīng)按照APIRP2T的規(guī)定

進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外還應(yīng)考慮以下內(nèi)容:

用于魯棒性檢查的環(huán)境條件重現(xiàn)周期的定義應(yīng)至少達(dá)到與漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相同的安

全級(jí)別。

對(duì)于使用非鋼質(zhì)管狀腱體的張力腱系統(tǒng)，腱體和連接器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是保證其張力腱系統(tǒng)至少

能夠達(dá)到與漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組相同的安全等級(jí)。

15浮態(tài)穩(wěn)性

概述

在臨時(shí)和運(yùn)行狀態(tài)下，浮態(tài)均需滿足所有工況下的穩(wěn)性要求，包括完整狀態(tài)和破艙狀態(tài)。

完整靜態(tài)穩(wěn)性衡準(zhǔn)

穩(wěn)性(恢復(fù)穩(wěn)性)要求應(yīng)符合IMO完整穩(wěn)性規(guī)則MSC.267(85)決議或其他公認(rèn)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。穩(wěn)性分析需

考慮各種運(yùn)行條件下風(fēng)輪機(jī)艙組件的準(zhǔn)靜態(tài)效應(yīng)（第7章所建議的任意正常運(yùn)行或極端設(shè)計(jì)工況下所產(chǎn)

生的等效傾覆力矩）。

此外，除非地方當(dāng)局給予豁免，否則還應(yīng)滿足地方當(dāng)局對(duì)穩(wěn)性衡準(zhǔn)的要求。

基于動(dòng)態(tài)響應(yīng)的完整穩(wěn)性替代衡準(zhǔn)

作為一種替代方案，將設(shè)計(jì)工況下（參見第7章）結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)特征值引入穩(wěn)性準(zhǔn)則，基于動(dòng)態(tài)響

應(yīng)的漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組穩(wěn)性判定準(zhǔn)則為漂浮式基礎(chǔ)抗傾覆及破艙提供一個(gè)合理的安全余量。

穩(wěn)性(恢復(fù)穩(wěn)性)要求應(yīng)符合IMO完整穩(wěn)性標(biāo)準(zhǔn)、ResolutionMSC.267(85)或其他公認(rèn)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

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破艙穩(wěn)性衡準(zhǔn)

對(duì)于無人值守的漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破艙情況，當(dāng)下列兩種情況均滿足的條件下，可以不考

慮破艙穩(wěn)性：

人員安全不受影響，不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成不合理的損害威脅，亦不會(huì)與其他海上風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的漂

浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及鄰近設(shè)施發(fā)生碰撞；

失穩(wěn)及其造成結(jié)構(gòu)性能喪失的聯(lián)合概率不超過用于評(píng)估結(jié)構(gòu)完整性的安全等級(jí)所對(duì)應(yīng)的失效

概率。

在考慮破艙穩(wěn)性時(shí)，需要將表2中所列DLC9.3和DLC10.3作為設(shè)計(jì)狀況和載荷工況。

基于結(jié)構(gòu)整體性能喪失聯(lián)合概率的破艙穩(wěn)性評(píng)估需要考慮下列單個(gè)水密艙在任意運(yùn)行狀態(tài)下的破

艙情況。這些水密艙部分或者全部位于最終水線面以下，且忽略破艙位置和進(jìn)水來源。

裝有壓載水泵的艙室；

裝有海水冷卻系統(tǒng)等機(jī)械的艙室；

緊靠海水的艙室。

16材料

如適用，定位系統(tǒng)和漂浮式基礎(chǔ)的材料要求應(yīng)符合ISO19901-7和GB/T35989.1的相關(guān)規(guī)定。

結(jié)構(gòu)布置應(yīng)充分考慮防腐要求。應(yīng)基于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各系統(tǒng)預(yù)期位置和用途，采取相應(yīng)

的防腐措施。防腐措施及其具體設(shè)計(jì)方法可參考GB/T35989.1。

17海上支持系統(tǒng)

概述

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的海上支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常應(yīng)滿足ISO19901-4或其他受認(rèn)可的規(guī)范以及

本章下述規(guī)定。

艙底水處理系統(tǒng)

除永久充水的艙室外，所有艙室和空艙都應(yīng)布置抽水或排水設(shè)備。如若采用便攜式動(dòng)力泵代替永久

性艙底抽水系統(tǒng)，則應(yīng)至少布置兩臺(tái)，并在保證易于獲取和使用的前提下將其存放于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)

電機(jī)組甲板或由維護(hù)船只攜帶。

壓載系統(tǒng)

壓載系統(tǒng)需具備對(duì)所有非永久性壓載的壓載艙進(jìn)行壓載和排載的能力。所有的泵和閥門都應(yīng)具備

遠(yuǎn)程操作的功能。壓載系統(tǒng)的正常或緊急操作，不能因水密邊界上的艙口、人孔等的開啟而帶來更大的

進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)。更多的指導(dǎo)內(nèi)容請(qǐng)參考IMO完整穩(wěn)性規(guī)則MSC.267(85)決議。

如果相關(guān)，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮壓載水潛在的結(jié)冰可能性。

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A

A

附錄A

（資料性）

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)

A.1漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組標(biāo)識(shí)符

A.1.1概述

對(duì)于漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)文件中的摘要應(yīng)給出以下信息：

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的名稱和類型（描述）；

位置坐標(biāo)。

A.1.2風(fēng)輪機(jī)艙組件參數(shù)

應(yīng)給出以下參數(shù)：

?額定功率[kW]

?風(fēng)輪直徑[m]

?轉(zhuǎn)速范圍[rpm]

?功率調(diào)節(jié)（失速型/變槳型）

?輪轂高度（高于平均海平面）[m]

?輪轂高度處的運(yùn)行風(fēng)速范圍Vin～Vout[m/s]

?設(shè)計(jì)壽命[年]

?運(yùn)行重量（最小，最大）[kg]

?風(fēng)輪機(jī)艙組件的防腐保護(hù)（描述）

?運(yùn)行時(shí)最大傾角[度]

?待機(jī)時(shí)最大傾角[度]

?運(yùn)行時(shí)最大加速度[m/s/s]

?待機(jī)時(shí)最大加速度[m/s/s]

A.1.3支撐結(jié)構(gòu)參數(shù)

應(yīng)給出以下參數(shù)：

?漂浮式基礎(chǔ)的描述，包括尺寸及最大吃水

?錨定系統(tǒng)說明

?電纜說明

?設(shè)計(jì)水深[m]

?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組周圍的水深測(cè)量

?風(fēng)力發(fā)電機(jī)組位置的土壤條件（描述，見本文件6.4.7）

?支撐結(jié)構(gòu)的共振頻率（最小，最大）

-正常運(yùn)行工況下

-極端運(yùn)行工況下

?漂浮式基礎(chǔ)的縱蕩，橫蕩，垂蕩，橫搖，縱搖以及艏搖響應(yīng)幅值算子，不包括風(fēng)載荷

?腐蝕裕量[mm]

?防腐保護(hù)（描述）

?通行平臺(tái)高度（高于平均海平面）[m]

?主動(dòng)壓載或艙底水系統(tǒng)說明

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GB/ZXXXXX—XXXX/IECTS61400-3-2:2019

A.1.4風(fēng)況（基于10分鐘參考周期并包括相關(guān)風(fēng)場(chǎng)的尾流效應(yīng)影響）

應(yīng)給出以下信息：

?用于NTM（正常湍流模型）和ETM（極端湍流模型）的作為平均風(fēng)速函數(shù)的湍流強(qiáng)度

?年平均風(fēng)速（輪轂高度處）[m/s]

?氣流平均入流角[o]

?風(fēng)速分布（威布爾分布，瑞利分布，測(cè)量值和其他分布）

?正常風(fēng)切變模型和參數(shù)

?湍流模型和參數(shù)

?輪毅高度處的一年一遇極端風(fēng)速.和五十年一遇極端風(fēng)速[m/s]

?重現(xiàn)周期為1年和50年的極端陣風(fēng)模型和參數(shù)

?評(píng)估漂浮式平臺(tái)響應(yīng)的極端陣風(fēng)模型和參數(shù)

?重現(xiàn)周期為1年和50年的極端風(fēng)向變化模型和參數(shù)

?極端相干陣風(fēng)模型和參數(shù)

?方向變化的極端相干陣風(fēng)模型和參數(shù)

?極端風(fēng)切變模型和參數(shù)

?風(fēng)向分布（風(fēng)向玫瑰圖）

A.1.5海況（基于3小時(shí)的參考周期）

應(yīng)給出以下信息：

?潮差和/或風(fēng)暴潮（重現(xiàn)周期為50年）[m]

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