风力涡轮机对风和地震的响应。信用:西路利杜随着中国经济的持续发展，能源需求也随之上升。通过化石燃料满足这一能源需求正变得越来越不受欢迎，因为它带来了环境和气候风险。一种解决方案是采用可再生能源，如风力发电，在过去十年中，风力发电在中国获得了快速发展。但是许多风力发电场正在高地震活动区域内建设。
在《可再生能源与可持续能源杂志》上，来自常州大学和北京理工大学的研究人员展示了他们探索风力涡轮机在风-地震联合载荷作用下的动态行为的工作。
该小组发现，在弱地震和强地震下，风的变化分别增加和减少了风力涡轮机的响应振幅。
“由于气动阻尼和叶片刚度的不对称性，地震的输入角会影响风力涡轮机的地震响应，”来自北京理工大学的合著者杜说。“风和地震地面运动都会引起风力涡轮机的振动，尤其是叶片的振动，从而改变作用在叶片上的气动载荷。”
现代大型风力发电机采用变速变桨控制技术，这意味着其动态行为受到控制器的影响。
杜说:“因此，风力涡轮机在风-地震激励下的动态响应显示了气动伺服弹性的耦合效应——当弹性体受到流体流作用时，内部力、弹性力和空气动力之间的相互作用。”。“风和地面运动也是随机矢量场，结合在一起会涉及复杂的时域和空间不确定性。”
令人惊讶的是，研究人员发现风同时对风力涡轮机的地震响应施加了动态载荷和阻尼效应。因此，他们警告说，只考虑这两种效应中的一种可能会导致不准确甚至错误的结论。
“我们的工作可以指导确定风力涡轮机抗震设计的风-地震组合，并直接帮助设计风力涡轮机结构，”杜说。
位于中国地震活跃区内的风力涡轮机支撑塔通常不包括冗余支撑，因此如果一个支撑塔出现故障，可能会导致涡轮机倒塌。
“在将风能转化为电能的过程中，风力涡轮机在其大部分使用寿命中处于运行状态，这使得研究风力涡轮机在风-地震载荷下的动态行为变得非常重要，”杜说。
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