آدرس ایمیل خود را وارد نمایید
ثبت
پیام خود را بنویسید
سینا محمدی1 
، رضا دزواره*1
، رضا دزواره*1
1- دانشگاه نوشیروانی بابل
چکیده: (190 مشاهده)
| هدف اصلی این پژوهش، توسعه یک چارچوب تحلیلی جامع برای ارزیابی مقاومت دینامیکی و بهینهسازی عملکرد توربینهای بادی فراساحلی با بهکارگیری سیستمهای کنترل هوشمند تحت شرایط محیطی متغیر است. مطالعه حاضر به بررسی تطبیقی عملکرد سه استراتژی کنترل شامل روشهای غیرفعال، نیمهفعال و هوشمند در افزایش عمر سازه و بهبود پاسخ دینامیکی میپردازد. برای دستیابی به این هدف، یک مدل پیشرفته عددی از توربین بادی ۵ مگاواتی مستقر بر سازه جکت در دریای شمال توسعه یافته و تحت طیف وسیعی از شرایط محیطی شامل ۲۹ حالت مختلف بارگذاری باد و موج مورد تحلیل قرار گرفت. روششناسی پژوهش بر پایه ادغام تکنیکهای مدلسازی چندمقیاسی، شبیهسازی دینامیکی پیشرفته و الگوریتمهای بهینهسازی چندهدفه استوار است. نتایج کمی پژوهش نشان میدهد که سیستم کنترل هوشمند پیشنهادی در مقایسه با روشهای متعارف، کاهش ۵۸ درصدی در شتاب دینامیکی ناسل توربین، بهبود ۴۵ درصدی در کنترل تغییرمکانها و افزایش 2/3 برابری در عمر خستگی اتصالات بحرانی را محقق میسازد. همچنین، تحلیلهای اقتصادی حاکی از توجیهپذیری مالی سیستم پیشنهادی با دوره بازگشت سرمایه 2/4 ساله است. این پژوهش از طریق ارائه راهکارهای یکپارچه کنترل و بهینهسازی، سهم مؤثری در ارتقای قابلیت اطمینان و اقتصادیسازی پروژههای انرژی بادی فراساحلی ایفا مینماید. کاربردهای عملی این پژوهش میتواند در طراحی نسل آینده توربینهای بادی فراساحلی با عملکرد دینامیکی بهبودیافته و عمر عملیاتی طولانیتر مورد استفاده قرار گیرد. |
متن کامل [PDF 1010 kb]
(65 دریافت)
نکات برجسته مقاله:
۱. طراحی و ارزیابی یک سیستم کنترل هوشمند مبتنی بر شبکه عصبی LSTM : برای توربین بادی فراساحلی پایه شابلونی که بهصورت بلادرنگ و تطبیقی با شرایط متغیر محیطی تنظیم میشود.
۲. کاهش چشمگیر پاسخ دینامیکی: سیستم هوشمند در مقایسه با حالت بدون کنترل، ۵۸٪ کاهش شتاب ناسل و ۴۵٪ کاهش تغییرمکان را در شرایط بحرانی دریایی ایجاد کرد.
۳. افزایش قابلتوجه عمر خستگی: عمر خستگی اتصالات بحرانی تا 45/3 برابر افزایش یافت و آسیب خستگی بهصورت یکنواختتری در ارتفاع سازه توزیع شد.
۴. برتری در شرایط متغیر محیطی: سیستم هوشمند در سرعتهای باد بالا و تحت سناریوهای تغییر اقلیم، پایداری عملکردی بهمراتب بهتری نسبت به سیستمهای غیرفعال و نیمهفعال نشان داد.
۵. توجیهپذیری اقتصادی: با دوره بازگشت سرمایه 2/4 سال صرفهجویی سالانه حدود 5/2 میلیون دلار در یک مزرعه ۵۰۰ مگاواتی، سیستم پیشنهادی از نظر فنی-اقتصادی کاملاً قابل دفاع است.
۱. طراحی و ارزیابی یک سیستم کنترل هوشمند مبتنی بر شبکه عصبی LSTM : برای توربین بادی فراساحلی پایه شابلونی که بهصورت بلادرنگ و تطبیقی با شرایط متغیر محیطی تنظیم میشود.
۲. کاهش چشمگیر پاسخ دینامیکی: سیستم هوشمند در مقایسه با حالت بدون کنترل، ۵۸٪ کاهش شتاب ناسل و ۴۵٪ کاهش تغییرمکان را در شرایط بحرانی دریایی ایجاد کرد.
۳. افزایش قابلتوجه عمر خستگی: عمر خستگی اتصالات بحرانی تا 45/3 برابر افزایش یافت و آسیب خستگی بهصورت یکنواختتری در ارتفاع سازه توزیع شد.
۴. برتری در شرایط متغیر محیطی: سیستم هوشمند در سرعتهای باد بالا و تحت سناریوهای تغییر اقلیم، پایداری عملکردی بهمراتب بهتری نسبت به سیستمهای غیرفعال و نیمهفعال نشان داد.
۵. توجیهپذیری اقتصادی: با دوره بازگشت سرمایه 2/4 سال صرفهجویی سالانه حدود 5/2 میلیون دلار در یک مزرعه ۵۰۰ مگاواتی، سیستم پیشنهادی از نظر فنی-اقتصادی کاملاً قابل دفاع است.
فایل صوتی چکیده مقاله [MP3 2611 KB] (6 دریافت)
فهرست منابع
1. Council, G. W. E. (2023). Boston Consulting Group. 2023. Mission Critical: Building the global wind energy supply chain for a, 1.
2. Liu, Y., Han, S., & Yan, J. (2025). Offshore Wind Farm Technology. Springer Nature. [DOI:10.1007/978-981-96-1889-7] [PMID]
3. Yamaguchi, A., & Ishihara, T. (2015). Floating offshore wind measurement system by using LIDAR and its verification. Proceedings of the Europe's Premier Wind Energy Event.
4. Schwarz, M., Glienke, R., Wegener, F., & Seidel, M. (2023, June). Fatigue Assessment of Eccentrically Loaded Flange Connections in Wind Energy Turbines. In ISOPE International Ocean and Polar Engineering Conference (pp. ISOPE-I). ISOPE.
5. Schafhirt, S., Page, A., Eiksund, G. R., & Muskulus, M. (2016). Influence of soil parameters on the fatigue lifetime of offshore wind turbines with monopile support structure. Energy Procedia, 94, 347-356. [DOI:10.1016/j.egypro.2016.09.194]
6. van der Tempel, J., & Molenaar, D. P. (2002). Wind turbine structural dynamics-a review of the principles for modern power generation, onshore and offshore. Wind engineering, 26(4), 211-222. [DOI:10.1260/030952402321039412]
7. Colwell, S., & Basu, B. (2009). Tuned liquid column dampers in offshore wind turbines for structural control. Engineering structures, 31(2), 358-368. [DOI:10.1016/j.engstruct.2008.09.001]
8. Dezvareh, R., Bargi, K., & Mousavi, S. A. (2016). Control of wind/wave-induced vibrations of jacket-type offshore wind turbines through tuned liquid column gas dampers. Structure and Infrastructure Engineering, 12(3), 312-326. [DOI:10.1080/15732479.2015.1011169]
9. Bargi, K., Dezvareh, R., & Mousavi, S. A. (2016). Contribution of tuned liquid column gas dampers to the performance of offshore wind turbines under wind, wave, and seismic excitations. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 15(3), 551-561. [DOI:10.1007/s11803-016-0343-z]
10. Hokmabady, H., Mohammadyzadeh, S., & Mojtahedi, A. (2019). Suppressing structural vibration of a jacket-type platform employing a novel Magneto-Rheological Tuned Liquid Column Gas Damper (MR-TLCGD). Ocean Engineering, 180, 60-70. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2019.03.055]
11. Lu, F., Long, K., Diaeldin, Y., Saeed, A., Zhang, J., & Tao, T. (2023). A time-domain fatigue damage assessment approach for the tripod structure of offshore wind turbines. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 60, 103450. [DOI:10.1016/j.seta.2023.103450]
12. Wu, T., Zhang, C., & Guo, X. (2024). Dynamic responses of monopile offshore wind turbines in cold sea regions: Ice and aerodynamic loads with soil-structure interaction. Ocean Engineering, 292, 116536. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2023.116536]
13. Chen, J., Hu, Z., Liu, G., & Wan, D. (2019). Coupled aero-hydro-servo-elastic methods for floating wind turbines. Renewable energy, 130, 139-153. [DOI:10.1016/j.renene.2018.06.060]
14. Li, T. (2024). Machine learning-based wind turbine control systems for demand-oriented scenarios.
15. Shittu, A. A. (2020). Structural reliability assessment of complex offshore structures based on non-intrusive stochastic methods (Doctoral dissertation, Cranfield University).
16. Du, J., Li, H., Zhang, M., & Wang, S. (2015). A novel hybrid frequency-time domain method for the fatigue damage assessment of offshore structures. Ocean Engineering, 98, 57-65. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2015.02.004]
17. Sharifi, M., Lotfollahi-Yaghin, M. A., Ahmadi, H., & Mojtahedi, A. (2025). Geometrical effects on the degree of bending (DoB) in two-planar tubular DY-joints of jacket substructure in offshore wind turbines. Ocean Engineering, 341, 122687. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2025.122687]
18. Wang, Y., Liang, F., Zhang, H., & Zheng, H. (2025). Numerical evaluation of the dynamic performance of recommissioned offshore wind turbines under service life extension and repowering strategies. Computers and Geotechnics, 186, 107370. [DOI:10.1016/j.compgeo.2025.107370]
19. Jonkman, J. M., & Buhl, M. L. (2005). FAST user's guide (Vol. 365, p. 366). Golden, CO, USA: National Renewable Energy Laboratory.
20. Dezvareh, R., & Nazokkar, A. (2025). Enhancing Dynamic Performance of OC4-DeepCwind Semi-submersible Floating Wind Turbine Utilizing Multi-level Semi-active Dampers. Arabian Journal for Science and Engineering, 1-23. [DOI:10.1007/s13369-025-10507-0]
21. Nazokkar, A., & Dezvareh, R. (2022). Vibration control of floating offshore wind turbine using semi-active liquid column gas damper. Ocean Engineering, 265, 112574. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2022.112574]
22. Emami, M., Dezvareh, R., & Mousavi, S. A. (2022). Contribution of fluid viscous dampers on fatigue life of lattice-type offshore wind turbines. Ocean Engineering, 245, 110506. [DOI:10.1016/j.oceaneng.2021.110506]
23. Muff, A., Wormsen, A., Hørte, T., Fjeldstad, A., Osen, P., Kirkemo, F., ... & Reinås, L. (2021, June). Use of DNVGL-RP-C203 for Determining the Fatigue Capacity of Connectors. In International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (Vol. 85123, p. V002T02A010). American Society of Mechanical Engineers. [DOI:10.1115/OMAE2021-62880]
24. Kauzlarich, J. J. (1989). The palmgren-miner rule derived. In Tribology Series (Vol. 14, pp. 175-179). Elsevier. [DOI:10.1016/S0167-8922(08)70192-5]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
International Journal of Maritime Technology is licensed under a
Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.