[发明专利]根据测风数据计算天然地基上风力发电机基础沉降和倾斜的方法

说明书

本发明公开了一种根据测风数据计算天然地基上风力发电机基础沉降和倾斜的方法，获取风力发电机厂家提供的风力发电机风速与弯矩荷载关系曲线；通过风电场测风塔经过代表年修正后的逐时风速风向数据，得到16个风向扇区对应的风速频率分布；按各风向扇区内不同频率的风速对应的风力发电机基底附加压力分布计算风机基础沉降，再进行矢量加权平均，得到风力发电机基础最终的沉降分布，最后得到风力发电机基础的最大沉降和倾斜值。本发明充分考虑了风电场风荷载的动态特性，更准确的计算和评估天然地基上风力发电机基础的沉降和倾斜值，有利于天然地基上风力发电机基础的优化设计。

技术领域

本发明涉及天然地基上的风力发电机基础沉降计算，属于新能源领域，尤其是一种根据测风数据计算天然地基上风力发电机基础沉降和倾斜的方法。

背景技术

目前，风力发电已进入平价上网时代，对风力发电场造价降低的需求越来越大。风力发电机基础是否可以采用天然地基的型式对风电场工程的造价有较大的影响。风力发电机基础的沉降和倾斜值是能否采用天然地基的一项控制性指标。

现有风力发电机基础的沉降计算按照行业规范《风电机组地基基础设计规定》FD003-2007进行。规范计算天然地基上的风电机基础沉降时，采用50年一遇最大风机荷载进行计算。由于沉降是荷载长期作用的产物，而风机荷载本身是方向及大小不断变化的动荷载，因此规范方法明显高估了天然地基上风电机基础的沉降和倾斜值。

发明内容

为了更为准确的计算风力发电机基础的沉降和倾斜，本发明提供了一种根据测风数据计算天然地基上风力发电机基础沉降和倾斜的方法，以考虑不同方向、不同大小的风荷载对风电机基础沉降的影响，是一种比现有规范方法更精准的沉降计算方法

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种根据测风数据计算天然地基上风力发电机基础沉降和倾斜的方法，获取风力发电机厂家提供的风力发电机风速与弯矩荷载关系曲线；通过风电场测风塔经过代表年修正后的逐时风速风向数据，得到16个风向扇区对应的风速频率分布；按各风向扇区内不同频率的风速对应的风力发电机基底附加压力分布计算风机基础沉降，再进行矢量加权平均，得到风力发电机基础最终的沉降分布，最后得到风力发电机基础的最大沉降和倾斜值。

具体包括如下步骤：

步骤1，获取风力发电机厂家提供的风力发电机风速与弯矩荷载关系曲线M_Bending(V)，其中：V为风速，函数M_Bending(V)代表风速V对应的弯矩荷载；

步骤2，通过测风塔获取经过代表年修正后的逐时的风速及风向数据V_wind；

步骤3，通过地质勘察，获取机位处地层各层的层厚及压缩模量数据E_Soil；

步骤4，计算不同风速对应的风机弯矩荷载向量VM_Bending：

VM_Bending＝M_Bending(V)V＝1…V_maxm/s (1)

其中：V为风速向量；

步骤5，计算风机弯矩荷载向量对应的基底附加压力分布函数fP₀(x,y,VM_Bending)，其中：x,y为基底平面坐标；

步骤6，根据步骤5得到的风机弯矩荷载向量对应的基底附加压力分布函数利用布辛奈斯克解计算基底土体的附加应力，通过步骤3得到的E_Soil采用分层总和法分别计算相应的地基沉降分布，计算基底附加压力分布对应的地基沉降分布函数fS_v(x,y,fP₀(x,y,VM_Bending),E_Soil)；