Tiêu chuẩn TCVN 10687-3-2:2025 về Hệ thống phát điện gió - Phần 3-2

• Số hiệu: TCVN10687-3-2:2025
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2025

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10687-3-2:2025

IEC 61400-3-2:2025

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ -
PHẦN 3-2: YÊU CẦU THIẾT KẾ ĐỐI VỚI TUABIN GIÓ NỔI NGOÀI KHƠI

Wind energy generation systems -
Part 3-2: Design requirements for floating offshore wind turbines

Mục lục

Mục lục

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

...

...

...

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Ký hiệu, đơn vị và thuật ngữ viết tắt

4.1 Quy định chung

4.2 Ký hiệu và đơn vị

4.3 Chữ viết tắt

5 Các yếu tố chính

5.1 Quy định chung

5.2 Phương pháp thiết kế

...

...

...

5.4 Cấp an toàn cho RNA và tháp

5.5 Đảm bảo chất lượng

5.6 Ghi nhãn cụm rôto-vỏ tuabin

5.7 Ghi nhãn kết cấu đỡ

6 Điều kiện bên ngoài - Xác định và đánh giá

6.1 Quy định chung

6.2 Phân cấp tuabin gió

6.3 Xác định các điều kiện bên ngoài tại một vị trí FOWT

6.4 Đánh giá điều kiện bên ngoài của một vị trí FOWT

...

...

...

7.1 Quy định chung

7.2 Phương pháp thiết kế

7.3 Tải

7.4 Các tình huống thiết kế và các trường hợp tải

Hướng gió

7.5 Tính các tải và ảnh hưởng của tải

7.6 Phân tích trạng thái giới hạn

8 Hệ thống điều khiển

9 Hệ thống cơ khí

...

...

...

11 Thiết kế neo

12 Lắp ráp, vận chuyển và lắp đặt

12.1 Quy định chung

12.2 Lập kế hoạch

12.3 Điều kiện môi trường

12.4 Lập tài liệu

12.5 Vận chuyển, tiếp nhận, tháo dỡ và lưu giữ

13 Vận hành thử, vận hành và bảo trì

13.1 Quy định chung

...

...

...

13.3 Hướng dẫn liên quan đến vận hành thử

13.4 Sổ tay hướng dẫn vận hành

13.5 Hướng dẫn bảo trì

14 Hệ thống giữ vị trí

14.1 Quy định chung

14.2 Hệ thống giữ vị trí dạng dây võng, bán căng hoặc căng

14.3 Hệ thống dây căng

14.4 Neo tổng hợp

14.5 Phụ kiện hệ thống giữ vị trí

...

...

...

15 Độ ổn định nổi

15.1 Quy định chung

15.2 Tiêu chí ổn định tĩnh nguyên vẹn

15.3 Đánh giá gần tĩnh

15.4 Đánh giá đáp ứng động

15.5 Tiêu chí ổn định khi hỏng

16 Vật liệu

17 Hệ thống hỗ trợ hàng hải

17.1 Quy định chung

...

...

...

17.3 Hệ thống dằn

Phụ lục A (tham khảo) - Các tham số thiết kế chính cho tua bin gió ngoài khơi nổi (FOWT)

Phụ lục B (tham khảo) - Hướng dẫn tính toán tải thủy động

Phụ lục C (tham khảo) - Thiết kế neo tuabin gió ngoài khơi nổi (FOWT)

Phụ lục D (tham khảo) - Ngoại suy thống kê các tham số metocean hoạt động cho phân tích độ bền cực hạn

Phụ lục E (tham khảo) - Bảo vệ chống ăn mòn

Phụ lục F (tham khảo) - Dự đoán các chiều cao sóng cực đoan trong thời gian có bão nhiệt đới

Phụ lục G (tham khảo) - Khuyến cáo về việc căn chỉnh các mức an toàn trong khu vực bão nhiệt đới

Phụ lục H (tham khảo) - Động đất

...

...

...

Phụ lục J (tham khảo) - Sóng thần

Phụ lục K (tham khảo) - Dự phòng hệ thống giữ vị trí

Phụ lục L (tham khảo) - Các phương pháp giới hạn chênh lệch trạng thái trong các tiêu chuẩn IEC và ISO

Phụ lục M (tham khảo) - Ứng dụng logic tải và hiệu ứng tải vào kết cấu phụ nổi thiết kế

Phụ lục N (tham khảo) - Hướng dẫn về độ dài mô phỏng và các tham số kết hợp

Phụ lục O (tham khảo) - Ước tính sự phân bố theo hướng sóng bằng phương pháp sóng dài/đo điểm đơn lẻ

Phụ lục P (tham khảo) - Hàm phân bố hướng

Phụ lục Q (tham khảo) - Thiết kế kết cấu bê tông

Phụ lục R (tham khảo) - Mối quan hệ giữa chu kỳ sóng đỉnh và chiều cao sóng đáng kể ở các vùng biển bị ảnh hưởng bởi sóng lừng

...

...

...

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 10687-3-2:2025 hoàn toàn tương đương với IEC 61400-3-2:2025;

TCVN 10687-3-2:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn Quốc gia TCVN/TC/E13 Năng lượng tái tạo biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 10687 (IEC 61400) gồm các phần sau:

- TCVN 10687-1:2015 (IEC 61400-1:2014), Tuabin gió - Phần 1: Yêu cầu thiết kế

- TCVN 10687-3-1:2025 (IEC 61400-3-1:2019), Hệ thống phát điện gió - Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió cố định ngoài khơi

- TCVN 10687-3-2:2025 (IEC 61400-3-2:2025), Hệ thống phát điện gió - Phần 3-2: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió nổi ngoài khơi

...

...

...

- TCVN 10687-12-1:2023 (IEC 61400-12-1:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-1: Đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện

- TCVN 10687-12-2:2023 (IEC 61400-12-2:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện dựa trên phép đo gió trên vỏ tuabin

- TCVN 10687-12-3:2025 (IEC 61400-12-3:2022), Hệ thống phát điện gió- Phần 12-3: Đặc tính công suất - Hiệu chuẩn theo vị trí dựa trên phép đo

- TCVN 10687-12-4:2023 (IEC TR 61400-12-4:2020), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-4: Hiệu chuẩn vị trí bằng số đối với thử nghiệm hiệu suất năng lượng của tuabin gió

- TCVN 10687-12-5:2025 (IEC 61400-12-5:2022), Hệ thống phát điện gió- Phần 12-5: Đặc tính công suất - Đánh giá chướng ngại vật và địa hình

- TCVN 10687-12-6:2025 (IEC 61400-12-6:2022), Hệ thống phát điện gió- Phần 12-6: Hàm truyền vỏ tuabin dựa trên phép đo của tuabin gió phát điện

- TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008), Tuabin gió - Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới

- TCVN 10687-22:2018, Tuabin gió - Phần 22: Hướng dẫn thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp

- TCVN 10687-24:2015 (IEC 61400-24:2010), Tuabin gió - Phần 24: Bảo vệ chống sét

...

...

...

- TCVN 10687-50-1:2025 (IEC 61400-50-1:2022), Hệ thống phát điện gió- Phần 50-1: Đo gió - Ứng dụng các thiết bị đo lắp trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub

- TCVN 10687-50-2:2025 (IEC 61400-50-2:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 50-2: Đo gió - Ứng dụng công nghệ cảm biến từ xa lắp trên mặt đất

- TCVN 10687-50-3:2025 (IEC 61400-50-3:2022), Hệ thống phát điện gió - Phần 50-3: Sử dụng lidar lắp trên vỏ tuabin để đo gió.

Lời giới thiệu

Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu thiết kế tối thiểu đối với tuabin gió nổi ngoài khơi (FOWT) và không nhằm mục đích sử dụng làm thông số kỹ thuật thiết kế hoặc hướng dẫn sử dụng hoàn chỉnh.

Nhiều đơn vị khác nhau có thể chịu trách nhiệm thực hiện các yếu tố khác nhau của thiết kế, sản xuất, lắp ráp, lắp đặt, dựng, đưa vào vận hành, vận hành và bảo trì FOWT và đảm bảo đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn này. Việc phân chia trách nhiệm giữa các bên là vấn đề hợp đồng và nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

Bất kỳ yêu cầu nào của tiêu chuẩn này đều có thể được thay đổi nếu có thể chứng minh một cách phù hợp rằng tính an toàn của hệ thống không bị ảnh hưởng. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này không miễn trừ bất kỳ cá nhân, tổ chức hoặc tập đoàn nào khỏi trách nhiệm tuân thủ các quy định hiện hành khác.

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ -
PHẦN 3-2: YÊU CẦU THIẾT KẾ ĐỐI VỚI TUABIN GIÓ NỔI NGOÀI KHƠI

...

...

...

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này đưa ra các yêu cầu để đánh giá các điều kiện bên ngoài tại một vị trí tua bin gió ngoài khơi nổi (FOWT) và đưa ra các yêu cầu thiết kế cần thiết để đảm bảo tính toàn vẹn về mặt kỹ thuật của FOWT. Mục đích của tiêu chuẩn này nhằm cung cấp một mức bảo vệ thích hợp chống hư hại từ tất cả các nguy hiểm gây ra trong suốt tuổi thọ dự kiến.

Tiêu chuẩn này tập trung vào tính toàn vẹn về mặt kỹ thuật của các thành phần kết cấu của FOWT bên cạnh đó cũng quan tâm đến các hệ thống phụ như cơ chế điều khiển và bảo vệ, hệ thống điện bên trong và hệ thống cơ khí.

Một tuabin gió được xem là FOWT nếu kết cấu phụ nổi chịu tải thủy động và được hỗ trợ bởi lực nổi và hệ thống giữ vị trí. FOWT bao gồm năm hệ thống phụ chính: RNA, tháp, kết cấu phụ nổi, hệ thống giữ vị trí và máy móc, thiết bị và hệ thống trên tàu không phải là một phần của RNA.

Các loại kết cấu phụ nổi sau đây được xem xét rõ ràng trong tiêu chuẩn này:

- các kết cấu tàu và xà lan

- kết cấu bán chìm (Semi),

- phao trụ (Spar),

- bệ chân căng (TLP/TLB).

...

...

...

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các kết cấu nổi không người lái với một tuabin trục ngang đơn. Mặc dù có thể áp dụng chung, nhưng có thể cần xem xét thêm, ví dụ, đối với các đơn vị nhiều tuabin trên một kết cấu phụ nổi đơn, tuabin gió trục thẳng đứng, FOWT có neo chung, thanh quay, kết cấu nổi không có hệ thống giữ vị trí hoặc hệ thống năng lượng gió/sóng kết hợp.

Tiêu chuẩn này được sử dụng cùng với các tiêu chuẩn IEC và ISO phù hợp được đề cập trong Điều 2. Đặc biệt, tiêu chuẩn này hoàn toàn phù hợp với các yêu cầu của IEC 61400-1. Trong trường hợp các yêu cầu có thể xung đột giữa tiêu chuẩn này và các tiêu chuẩn viện dẫn, các yêu cầu nêu trong tiêu chuẩn này sẽ thay thế các yêu cầu của các tiêu chuẩn viện dẫn.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1), Hệ thống phát điện gió - Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế cho tua bin gió cố định ngoài khơi

TCVN 10687-24 (IEC 61400-24), Tua bin gió - Phần 24: Bảo vệ chống sét

IEC 607211) (all parts), Classification of environmental conditions (Phân loại điều kiện môi trường)

IEC 61400-1:2019 2), Wind energy generation systems - Part 1: Design requirements (Hệ thống phát điện gió - Phần 1: Yêu cầu thiết kế)

IEC 61400-13, Wind turbines - Part 13: Measurements of mechanical loads (Tua bin gió - Phần 13: Đo tải cơ học)

...

...

...

IEC TS 61400-30:2023, Wind energy generation systems - Part 30: Safety of wind turbine generators — General principles for design (Hệ thống phát điện gió - Phần 30: An toàn của máy phát điện tuabin gió - Nguyên tắc chung cho thiết kế)

ISO 2394, General principles on reliability for structures (Nguyên tắc Chung về độ tin cậy cho các kết cấu) ISO 2533, Standard Atmosphere (Khí quyển tiêu chuẩn)

ISO 18692-1, Fiber ropes for offshore stationkeeping - Part 1: General specification (Dây cáp sợi dùng cho trạm ngoài khơi- Phần 1: Thông số kỹ thuật chung)

ISO 18692-2, Fiber ropes for offshore stationkeeping - Part 2: Polyester (Dây thừng sợi dùng cho trạm ngoài khơi - Phần 2: Polyeste)

ISO 18692-3, Fiber ropes for offshore stationkeeping - Part 3: High modulus polyethylene (HMPE) (Dây thừng sợi cho trạm bảo dưỡng ngoài khơi - Phần 3: Polyetylen mô đun cao (HMPE))

ISO 19900, Petroleum and natural gas industries - General requirements for offshore structures (Ngành công nghiệp dầu mỏ và khí đốt tự nhiên - Yêu cầu chung đối với các công trình ngoài khơi)

ISO 19901-1, Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures - Part 1: Metocean design and operating conditions (Ngành công nghiệp dầu khí và khí đốt tự nhiên - Các yêu cầu cụ thể đối với các công trình ngoài khơi - Phần 1: Thiết kế và điều kiện vận hành Metocean)

ISO 19901-4, Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures - Part 4: Geotechnical and foundation design considerations (Ngành công nghiệp dầu khí - Các yêu cầu cụ thể đối với các công trình ngoài khơi - Phần 4: Các xem xét về thiết kế nền móng và địa kỹ thuật)

ISO 19901-6, Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures - Part 6: Marine operations (Ngành công nghiệp dầu mỏ và khí đốt tự nhiên - Các yêu cầu cụ thể đối với các công trình ngoài khơi - Phần 6: Hoạt động hàng hải)

...

...

...

ISO 19902, Petroleum and natural gas industries - Fixed steel offshore structures (Ngành công nghiệp dầu khí và khí đốt tự nhiên - Kết cấu thép cố định ngoài khơi)

ISO 19903, Petroleum and natural gas industries - Concrete offshore structures (Ngành công nghiệp dầu khí và khí đốt tự nhiên - Kết cấu bê tông ngoài khơi)

ISO 19904-1, Petroleum and natural gas industries - Floating offshore structures - Part 1: Ship-shaped, semi-submersible, spar and shallow-draught cylindrical structures (Ngành công nghiệp dầu mỏ và khí đốt tự nhiên - Các công trình nổi ngoài khơi - Phần 1: Kết cấu hình trụ dạng tàu, bán chìm, dạng thanh và có độ mớn nước nông)

ISO 19906, Petroleum and natural gas industries - Arctic offshore structures (Ngành công nghiệp dầu mỏ và khí đốt tự nhiên - Kết cấu ngoài khơi Bắc Cực)

ISO 29400, Ships and marine technology - Offshore wind energy - Port and marine operations (Công nghệ tàu biển và hàng hải - Năng lượng gió ngoài khơi- Hoạt động cảng và hàng hải)

API RP 2T, Planning, Designing, and Constructing Tension Leg Platforms (Lập kế hoạch, Thiết kế và Xây dựng Bệ chân căng)

IMO International Code on Intact Stability, 2008 (2008 IS CODE), 2020 Edition (Bộ luật quốc tế về ổn định nguyên vẹn của IMO, 2008 (Bộ luật IS 2008), Phiên bản 2020)

IMO 2009 MODU CODE, 2020 Edition (Quy phạm thực hành MODUIMO 2009, Phiên bản 2020)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

...

...

...

3.1

Khoảng hở không khí (air gap)

Khoảng cách giữa bề mặt cao nhất của nước xuất hiện trong các điều kiện môi trường cực đoan và phần hở ra thấp nhất không được thiết kế để chịu va chạm của sóng.

3.2

Mỏ neo (anchor)

Thiết bị gắn vào đầu dây neo hoặc dây căng neo và được chôn một phần hoặc toàn bộ dưới đáy biển để hạn chế chuyển động của dây neo hoặc dây căng neo và đề truyền tải xuống đáy biển.

Chú thích 1: Các tùy chọn một phần hay toàn bộ dưới đáy biển để hạn chế chuyển động của dây neo hoặc là các loại neo khác như neo trọng lực và neo tấm.

3.3

Quay cánh (blade pitch)

...

...

...

3.4

Cùng hướng (co-directional)

Chuyển động theo cùng một hướng.

3.5

Hệ thống điều khiển (control system)

Hệ thống thực hiện các chức năng điều khiển kết cấu đỡ tuabin và FOWT, bao gồm cảm biến, phần tử logic, bộ truyền động, mạng truyền thông và nguồn điện

Chú thích 1: Mục đích của hệ thống điều khiển là kiểm soát hoạt động của tua bin và kết cấu đỡ FOWT bằng các biện pháp chủ động và thụ động để tối ưu hóa sản lượng điện và giữ các thông số vận hành trong giới hạn được giả định trong thiết kế kết cấu của toàn bộ FOWT. Hệ thống điều khiển có thể bao gồm các vòng điều khiển để vận hành bình thường cũng như các cơ chế báo động và dừng máy để đảm bảo không vượt quá giới hạn.

Chú thích 2: Có thể có một hệ thống điều khiển riêng cho hoạt động của tuabin và kết cấu đỡ FOWT.

3.6

...

...

...

Dòng nước chảy qua một vị trí cố định thường được mô tả theo tốc độ và hướng dòng chảy.

3.7

Nhiễu xạ (diftraction)

Mô tả hiện tượng vật lý do ảnh hưởng của kết cấu phụ nổi lên bề mặt sóng.

Chú thích 1: Nhiễu xạ là một phần của tải thủy động lực học kích thích sóng tác dụng lên kết cấu phụ nổi.

3.8

Sóng thiết kế (design wave)

Sóng được xác định trước với chiều cao, chu kỳ và hướng đã xác định, được sử dụng cho thiết kế của một kết cấu ngoài khơi.

Chú thích 1: Một sóng thiết kế có thể đi kèm yêu cầu sử dụng một lý thuyết sóng theo chu kỳ cụ thể.

...

...

...

Đơn vị thiết kế (designer)

Bên hoặc các bên chịu trách nhiệm cho việc thiết kế FOWT.

3.10

Cáp điện động (dynamic power cable)

Cáp điện động và ngầm cung cấp hoặc thu thập điện năng từ một kết cấu phụ nổi, phần động được đặt từ điểm treo của kết cấu phụ nổi đến điểm tiếp đất hoặc đến một kết cấu phụ nổi khác.

3.11

Điều kiện môi trường (environmental conditions)

Đặc điểm của môi trường (gió, sóng, dòng hải lưu, mực nước, băng biển/hồ, mảng bám sinh vật biển, xói mòn, và chuyển động tổng thể của đáy biển, v.v...) có thể ảnh hưởng đến đáp ứng của FOWT.

3.12

...

...

...

Các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến hoạt động của FOWT, bao gồm các điều kiện môi trường, điều kiện lưới điện và các yếu tố khí hậu khác (nhiệt độ, tuyết, băng, v.v...).

3.13

Chiều cao sóng đáng kể cực đoan (extreme significant wave height)

Chiều cao sóng đáng kể cực đoan của trạng thái biển trong thời gian tham chiếu với xác suất vượt quá hàng năm là 1/N ("chu kỳ lặp lại": N năm), ngoại suy từ sự phân bố cực đại của chiều cao sóng đáng kể cực đoan tại vị trí.

3.14

Chiều cao sóng cực đoan (extreme wave height)

Chiều cao của một sóng cụ thể (thường là chiều cao của sóng vượt qua điểm “không”) với xác suất vượt quá hàng năm là 1/N ("chu kỳ lặp lại": N năm).

3.15

Lớp băng cố định (fast ice cover)

...

...

...

3.16

Khoảng cách gió (fetch)

Khoảng cách mà gió thổi trên biển với tốc độ gió và hướng gần như không đổi.

3.17

Tuabin gió cố định ngoài khơi (fixed offshore wind turbine)

Tuabin gió có kết cấu phụ chịu tải thủy động và được đặt trên đáy biển.

3.18

Tuabin gió nổi ngoài khơi (floating offshore wind turbine)

Tuabin gió có kết cấu phụ chịu tải thủy động và được hỗ trợ bởi lực nâng và hệ thống giữ vị trí.

...

...

...

Từ trái sang phải: Kết cấu trụ, Giàn chân căng TLP, Nửa chìm và Nền nổi.

Hình 1 - Các bộ phận của tuabin gió ngoài khơi nổi (FOWT)

3.19

Vị trí của tua bin gió nổi ngoài khơi (floating offshore wind turbine site)

Vị trí hoặc vị trí dự kiến của một FOWT riêng lẻ hoặc trong một trang trại gió.

3.20

Độ ổn định nổi (floating stability)

khả năng của một kết cấu phụ nổi tạo ra mô men phục hồi sau khi lệch khỏi vị trí nổi cân bằng.

...

...

...

3.21

Kết cấu phụ nổi (floating substructure)

Một phần của kết cấu đỡ FOWT, nổi trên bề mặt đáy biển, kết nối với tháp và hệ thống giữ vị trí, và bao gồm một kết cấu nổi để hỗ trợ tải hoạt động.

Chú thích 1: Kết cấu nổi cũng có thể được gọi là thân tàu. Các khái niệm về kết cấu phụ nổi khác nhau được thể hiện trong Hình 1 cùng với các bộ phận khác của FOWT.

3.22

Chuyển động thẳng (theo trục Z) (heave)

Chuyển động tịnh tiến lên hoặc xuống của kết cấu phụ nổi.

Chú thích 1: Sáu bậc tự do chuyển động cứng của kết cấu nổi - Heave: Chuyển động thẳng (theo trục Z), Sway: Chuyển động ngang (theo trục Y), Surge: Chuyển động dọc (theo trục X), Yaw: Chuyển động quay (ngang, quanh trục Z), Pitch: Chuyển động quay (ngẩng, quanh trục Y), Roll: Chuyển động quay (lăn, quanh trục X) - được minh họa trên Hình 2.

...

...

...

Chú thích 2: Hệ tọa độ hiển thị trong Hình 2 chỉ mang tính chất tham khảo và có thể được đơn vị thiết kế xác định.

3.23

Thủy triều thiên văn cao nhất (highest astronomical tide)

Mực nước tĩnh cao nhất có thể xuất hiện trong mọi tổ hợp của các điều kiện thiên văn và điều kiện khí tượng trung bình.

Chú thích 1: Các đợt sóng dâng do bão, được tạo ra bởi yếu tố khí tượng và về cơ bản là không đều, xếp chồng lên các biến đổi thủy triều, vì vậy một mực nước tĩnh tổng cao hơn thủy triều thiên văn cao nhất có thể xuất hiện.

3.24

Mô phỏng ngược (hindcasting)

Phương pháp sử dụng mô hình số để mô phỏng dữ liệu lịch sử (metocean) cho một khu vực.

3.25

...

...

...

Độ cao của tâm diện tích quét của rôto tuabin gió trên mực nước biển trung bình.

3.26

Gò băng (hummocked ice)

Băng vụn nổi và các tảng băng nổi chồng lên nhau tạo thành các rặng băng khi các tảng băng lớn va chạm với nhau hoặc với một vật cản cứng, ví dụ như kết cấu phụ nổi.

3.27

Tảng băng nổi (ice floe)

Tấm băng có kích thước từ hàng mét đến vài kilomet, không đóng băng cố định vào bờ biển, có thể đứng yên hoặc chuyển động.

3.28

Đóng băng (icing)

...

...

...

3.29

Vùng nước kín (land-locked waters)

Vùng nưlocked waters)c hoàn toàn đưaters) quanh boàn đưaters.

3.30

Tác động của tải (Load effect)

Ảnh hưởng của một tải đơn lẻ hoặc kết hợp của các tải lên một thành phần kết cấu hoặc hệ thống, ví dụ như nội lực, ứng suất, lực căng, chuyển động, v.v...

3.31

Thủy triều thiên văn thấp nhất (lowest astronomical tide)

Mực nước tĩnh thấp nhất có thể xuất hiện trong mọi tổ hợp điều kiện thiên văn và điều kiện khí tượng trung bình.

...

...

...

3.32

Nhà chế tạo (manufacturer)

Bên hoặc các bên chịu trách nhiệm về việc chế tạo và xây dựng FOWT.

3.33

Điều kiện biển (marine conditions)

Đặc điểm của môi trường biển (sóng, dòng hải lưu, mực nước, băng biển/hồ, mảng bám sinh vật biển, chuyển động và xói mòn của đáy biển, v.v...) có thể ảnh hưởng đến đáp ứng của FOWT.

3.34

Mảng bám sinh vật biển (marine growth)

Lớp phủ bề mặt trên các thành phần kết cấu do thực vật, động vật và vi khuẩn gây ra.

...

...

...

Mực nước biển trung bình (mean sea level)

Mực nước biển trung bình trong một khoảng thời gian đủ dài để loại bỏ các biến động do sóng, thủy triều và đợt sóng bão.

3.36

Khoảng thời gian qua điểm không trung bình (mean zero crossing period)

Khoảng thời gian trung bình của các sóng qua điểm không (lên hoặc xuống) trong một trạng thái biển.

Chú thích 1: Có mối liên hệ giữa khoảng thời gian qua điểm không trung bình và khoảng thời gian đỉnh.

3.37

Metocean (metocean)

Viết tắt của khí tượng học và hải dương học.

...

...

...

Không thẳng hàng (đối với gió và sóng) (misaligned (for wind and waves))

Tác động từ các hướng khác nhau.

3.39

Hệ thống neo (mooring system)

Loại hệ thống giữ vị trí thụ động thường bao gồm dây neo, mỏ neo, đầu nối và linh kiện cơ khí và có thể bao gồm các thành phần khác như phao, tạ kẹp, trục xoay neo, hệ thống ngắt đấu nối, v.v...

3.40

Băng trôi (moving ice)

Phần của băng biển/hồ di chuyển dưới tác động của gió và/hoặc dòng chảy.

3.41

...

...

...

Tác động theo nhiều hướng.

3.42

Xoay vỏ tuabin (nacelle yaw)

Đối với tuabin có cơ chế điều khiển xoay vỏ tuabin chủ động hoặc thụ động, bậc tự do xác định hướng của RNA so với tháp (và bằng cách mở rộng kết cấu phụ nổi).

3.43

Mớn nước vận hành (operational draft)

Mớn nước của kết cấu phụ nổi, được đo từ đáy sống tàu đến SWL mà không có tác động của môi trường (không có gió, không có sóng và không có dòng chảy), trong điều kiện hoạt động, nghĩa là đã lắp đặt hoàn chỉnh đối với tua bin gió, hệ thống giữ vị trí và cáp điện động và có tải để vận hành.

Chú thích 1: Mớn nước vận hành thường là một giá trị cố định cho một thiết kế FOWT nhất định. Tuy nhiên, trong một số thiết kế FOWT, giá trị này có thể dao động nhẹ , ví dụ, do thay đổi mức thủy triều đối với TLP hoặc do mảng bám sinh vật biển

3.44

...

...

...

Giá trị của một tham số vật lý nhất định được xác định trong cơ sở thiết kế như gia tốc, độ nghiêng, độ dốc, độ dịch chuyển, độ lệch, tần số, vòng/min, điện áp, độ biến dạng, áp suất, tốc độ gió, chiều cao sóng, v.v... đáp ứng các tiêu chí vận hành khắt khe nhất được quy định cho một FOWT cụ thể để đảm bảo hoạt động của nó trong phạm vi các tiêu chí độ tin cậy và độ an toàn được chấp nhận.

3.45

Chu kỳ sóng đỉnh (peak wave period)

Chu kỳ của năng lượng đỉnh trong phổ sóng.

3.46

Chuyển động quay (ngẩng, quanh trục Y) (Pitch)

Chuyển động quay của kết cấu phụ nổi theo một trục thẳng hàng với hướng trục Y.

Chú thích 1: Sáu bậc tự do chuyển động cứng của kết cấu nổi - Heave: Chuyển động thẳng (theo trục Z), Sway: Chuyển động ngang (theo trục Y), Surge: Chuyển động dọc (theo trục X), Yaw: Chuyển động quay (ngang, quanh trục Z), Pitch: Chuyển động quay (ngẩng, quanh trục Y), Roll: Chuyển động quay (lăn, quanh trục X) - được minh họa trên Hình 2.

3.47

...

...

...

Hệ thống điện thu thập công suất từ một hoặc nhiều FOWT.

Chú thích 1: Hệ thống thu gom điện bao gồm tất cả các thiết bị điện được kết nối giữa các đầu nối của tuabin gió và điểm đấu nối mạng lưới. Đối với các trang trại gió ngoài khơi, hệ thống thu gom điện có thể bao gồm thiết bị đấu nối đến bờ.

3.48

Bức xạ (thủy động lực học) (radiation (hydrodynamic))

Hiện tượng vật lý mô tả trường sóng được tạo ra bởi sự dao động của một kết cấu phụ nổi trong nước.

Chú thích 1: Bức xạ phụ thuộc vào mức độ tự do của kết cấu phụ nổi và tần số dao động. Các thành phần tải thủy động phổ biến nhất của bức xạ là khối lượng bổ sung và giảm chấn bức xạ.

3.49

Tổ chức phân loại được công nhận (recognized classification society)

Thành viên của Hiệp hội phân loại quốc tế (IACS), có năng lực và kinh nghiệm phù hợp, đã được công nhận trong lĩnh vực kết cấu nổi.

...

...

...

Dự phòng (cho hệ thống giữ vị trí) (redundancy (for stationkeeping system))

Trạng thái của hệ thống giữ vị trí FOWT khi mất một dây neo hoặc dây căng neo, FOWT sẽ được giữ trong một khu vực giới hạn bởi hệ thống giữ vị trí bị hỏng và sẽ không ảnh hưởng đến các kết cấu khác, do đỏ sẽ không xảy ra hậu quả nào khác do mất dây neo hoặc dây căng neo.

Chú thích 1: Việc đứt cáp điện đồng bên trong trang trại và mất điện do dòng điện FOWT trôi đi có thể là giải pháp được chấp nhận dựa trên sự chấp thuận của chủ sở hữu/nhà phát triển.

3.51

Chu kỳ tham chiếu (reference period)

Khoảng thời gian mà một quá trình ngẫu nhiên cho trước, ví dụ như tốc độ gió, mực nước biển hoặc đáp ứng, được giả định là ổn định.

3.52

Khúc xạ (retraction)

Quá trình phân bố lại năng lượng sóng do sự thay đổi về vận tốc lan truyền sóng do biến đổi trong độ sâu nước và/hoặc vận tốc dòng chảy.

...

...

...

Chuyển động quay (lăn, quanh trục X) (roll)

Chuyển động của kết cấu phụ nổi quay quanh một trục thẳng hàng với hướng trục X.

Chú thích 1: Sáu bậc tự do chuyển động cứng của kết cấu nổi - Heave: Chuyển động thẳng (theo trục Z), Sway: Chuyển động ngang (theo trục Y), Surge: Chuyển động dọc (theo trục X), Yaw: Chuyển động quay (ngang, quanh trục Z), Pitch: Chuyển động quay (ngẩng, quanh trục Y), Roll: Chuyển động quay (lăn, quanh trục X) - được minh họa trên Hình 2.

3.54

Cụm rôto-vỏ tuabin (rotor-nacelle assembly)

Bộ phận của FOWT được mang bởi kết cấu đỡ.

3.55

Kích thước (scantling)

Kích thước của các tấm, dầm và thanh gia cố của các kết cấu phụ nổi.

...

...

...

Thềm đáy biển (sea floor)

Tiếp giáp giữa biển và đáy biển.

3.57

Độ dốc thềm đáy biển (sea floor slope)

Độ dốc cục bộ của thềm đáy biển, ví dụ như được kết hợp với một bãi biển.

3.58

Băng biển/hồ (sea/lake ice)

Nước biển hoặc nước ngọt hồ đóng băng.

3.59

...

...

...

Điều kiện của biển trong đó các thông số thống kê của nó duy trì tính ổn định.

3.60

Đáy biển (seabed)

Vật liệu ở dưới thềm đáy biển mà tại đó kết cấu đỡ được neo móng.

3.61

Chuyển động đáy biển (seabed movement)

Chuyển động của đáy biển do các quá trình địa chất tự nhiên.

3.62

Xói mòn (scour)

...

...

...

3.63

Bán chìm (semisubmersible)

Kết cấu phụ nổi thường bao gồm một kết cấu trên cùng với một số cột đỡ có mặt cắt ngang lớn, cách xa nhau, được kết nối với các phao chìm hoặc các tấm nhô.

Chú thích 1: Hình dạng phao/cột thường được chọn để giảm thiểu chuyển động toàn cục trong một phạm vi rộng các tần số sóng.

3.64

Nước nông (shallow water)

Vùng nước có độ sâu mà đáy biển ảnh hưởng rõ rệt đến thủy động lực của sóng.

3.65

Chiều cao sóng đáng kể (significant wave height)

...

...

...

Chú thích 1: Chiều cao trước đó được gọi là chiều cao sóng đáng kể thống kê (thường được biểu thị là H_1/3^2 trong khi chiều cao sau được gọi là chiều cao sóng đáng kể phổ (được ký hiệu là H_s hoặc H_m0).

3.66

Chu kỳ sóng đáng kể (significant wave period)

Thước đo thống kê khoảng thời gian của các sóng trong một trạng thái biển, được xác định là khoảng thời gian trung bình của một phần ba cao nhất của của những cơn sóng vượt qua điểm không, được ký hiệu là T_1/3.

Chú thích 1: Có mối liên quan giữa chu kỳ đỉnh T_p và T_1/3.

3.67

Kết cấu trụ (spar)

Kết cấu phụ nổi có độ mớn nước sâu, diện tích bề mặt nước nhỏ.

3.68

...

...

...

Vùng bên ngoài của kết cấu đỡ FOWT thường xuyên bị ướt do vận hành của tuabin, sóng, biến động thủy triều và chuyển động của kết cấu phụ nổi.

Chú thích 1: Để xác định giới hạn trên và giới hạn dưới của vùng bắn toé, các thông số sau đây sẽ được xem xét khi áp dụng cho loại kết cấu đỡ FOWT cụ thể:

- mực nước tĩnh cao nhất có chu kỳ lặp lại là 1 năm tăng theo chiều cao đỉnh sóng có chiều cao bằng chiều cao sóng đáng kể có chu kỳ lặp lại là 1 năm,

- mực nước tĩnh thấp nhất có chu kỳ lặp lạl là 1 năm trừ đi độ sâu của máng sóng có chiều cao bằng chiều cao sóng đáng kể có chu kỳ lặp lại là 1 năm,

- mớn nước vận hành tại mức nông nhất và sâu nhất, và

- góc nghiêng trung bình theo mỗi hướng của kết cấu phụ nổi trong quá trình vận hành tuabin bình thường.

Các khu vực của kết cấu đỡ chỉ bị ướt trong những cơn bão lớn (vượt quá chu kỳ lặp lại là 1 năm) không được coi là nằm trong vùng nước bắn toé.

3.69

Hệ thống giữ vị trí (stationkeeping system)

...

...

...

Chú thích 1: Hệ thống giữ vị trí có thể khác với hệ thống neo trong trường hợp sử dụng các thiết bị như hệ thống đẩy chủ động, cáp căng thẳng đứng, v.v...

3.70

Mực nước tĩnh (still water level)

Mực nước trừu tượng được tính bằng cách bao gồm các hiệu ứng của thủy triều và đợt sóng bão nhưng loại trừ các biến đổi do sóng.

Chú thích 1: Mực nước tĩnh có thể cao hơn, bằng hoặc thấp hơn mực nước biển trung bình.

3.71

Sóng bão (storm surge)

Sự thay đổi mực nước do sự thay đổi khí quyển và/hoặc gió kèm theo bão gây ra.

3.72

...

...

...

Mô hình hoặc chuỗi mô hình số được sử dụng để tính toán đáp ứng dựa trên vật lý của kết cấu FOWT, bao gồm sự kích thích của môi trường (gió, sóng, dòng chảy), các tác động điều khiển và đáp ứng kết cấu toàn hệ thống (rôto, hệ thống truyền động, vỏ tuabin, tháp, kết cấu phụ nổi và hệ thống giữ vị trí).

3.73

Kết cấu đỡ (support structure)

Bộ phận của FOWT bao gồm tháp, kết cấu phụ nổi và hệ thống giữ vị trí.

XEM: Hình 1.

3.74

Chuyển động dọc (theo trục X) (surge)

Chuyển động tịnh tiến về phía trước hoặc phía sau của kết cấu phụ nổi.

Chú thích 1: Sáu bậc tự do chuyển động cứng của kết cấu nổi - Heave: Chuyển động thẳng (theo trục Z), Sway: Chuyển động ngang (theo trục Y), Surge: Chuyển động dọc (theo trục X), Yaw: Chuyển động quay (ngang, quanh trục Z), Pitch: Chuyển động quay (ngẩng, quanh trục Y), Roll: Chuyển động quay (lăn, quanh trục X) - được minh họa trên Hình 2.

...

...

...

Chuyển động ngang (theo trục Y) (sway)

Chuyển động tịnh tiến từ bên này sang bên kia của kết cấu phụ nổi.

Chú thích 1: Sáu bậc tự do chuyển động cứng của kết cấu nổi - Heave: Chuyển động thẳng (theo trục Z), Sway: Chuyển động ngang (theo trục Y), Surge: Chuyển động dọc (theo trục X), Yaw: Chuyển động quay (ngang, quanh trục Z), Pitch: Chuyển động quay (ngẩng, quanh trục Y), Roll: Chuyển động quay (lăn, quanh trục X) - được minh họa trên Hình 2.

3.76

Sóng lừng (swell)

Trạng thái biển trong đó các sóng được tạo ra bởi gió ở xa vị trí, di chuyển đến vị trí đó, thay vì được hình thành tại chỗ.

3.77

Dây căng (tendon)

Tập hợp các thành phần của hệ thống giữ vị trí tạo thành một liên kết căng thẳng đứng hoặc gần thẳng đứng giữa kết cấu nổi kiểu TLP và mỏ neo trên hoặc dưới đáy biển, nhằm mục đích duy trì vị trí và ổn định nổi cho FOWT.

...

...

...

Giàn chân căng (tension leg platform)

Hệ thống kết cấu neo thẳng đứng, nổi và thích ứng trong đó, lực nổi dư của kết cấu phụ nổi (vượt quá trọng lượng tải và độ căng) duy trì độ căng trong hệ thống neo.

3.79

Dòng thủy triều (tidal current)

Dòng chảy do thủy triều tạo ra.

3.80

Biên độ thủy triều (tidal range)

Khoảng cách thẳng đứng giữa thủy triều thiên văn cao nhát và thủy triều thiên văn thấp nhất.

3.81

...

...

...

Chuyển động đều đặn và dự đoán được của biển được tạo ra bởi các lực thiên văn.

3.82

Tháp (tower)

Bộ phận của kết cấu đỡ FOWT kết nối kết cấu phụ nổi với cụm rôto-vỏ tuabin.

3.83

Sóng thần (tsunami)

Các sóng biển có chu kỳ dài do các chuyển động nhanh theo chiều thẳng đứng của thềm đáy biển.

3.84

Đơn hướng (đối với gió và sóng) (uni-directional (for wind and waves))

...

...

...

3.85

Nước dâng (upwell)

Độ cao của sóng so với kết cấu phụ nổi.

3.86

Độ sâu của nước (water depth)

Khoảng cách theo chiều thẳng đứng giữa thềm đáy biển và mực nước tĩnh.

Chú thích 1: Vì có nhiều định nghĩa về mực nước tĩnh (xem 3.70) nên có thể có nhiều giá trị độ sâu của nước.

3.87

Độ cao đỉnh sóng (wave crest elevation)

...

...

...

3.88

Hướng sóng (wave direction)

Hướng trung bình từ nơi mà sóng đang di chuyển.

3.89

Chiều cao sóng (wave height)

Khoảng cách theo chiều thẳng đứng giữa điểm cao nhất và điểm thấp nhất trên bề mặt nước của một sóng riêng rẽ đi lên qua điểm không.

3.90

Chu kỳ sóng (wave period)

Khoảng thời gian giữa hai lần đi lên qua điểm không, tạo thành một sóng qua điểm không.

...

...

...

Tần số đỉnh phổ sóng (wave spectral peak frequency)

Tần số của năng lượng đỉnh trong phổ sóng, nghịch đảo của chu kỳ đỉnh sóng.

3.92

Phổ sóng (wave spectrum)

Mô tả miền tần số của độ cao bề mặt nước biển trong một trạng thái biển.

3.93

Độ dốc sóng (wave steepness)

Tỷ lệ giữa chiều cao sóng và chiều dài sóng.

3.94

...

...

...

Một hoặc nhiều khoảng thời gian trong đó điều kiện môi trường quá khắc nghiệt để thực hiện một hoạt động hàng hải cụ thể.

3.95

Khung thời tiết (weather window)

Khoảng thời gian trong đó điều kiện môi trường cho phép thực hiện một hoạt động biển cụ thể.

3.96

Biên dạng gió - Định luật trượt gió (wind profile - wind shear law)

Biểu thức toán học xác định sự thay đổi tốc độ gió giả định theo độ cao so với mực nước tĩnh.

Chú thích : Các biên dạng thường được sử dụng là biên dạng logarit (công thức (1)) và biên dạng định luật lũy thừa (công thức (2)).

...

...

...

(2)

trong đó

V(z) là tốc độ gió tại độ cao z;

z là độ cao trên mực nước tĩnh;

z_r là độ cao tham chiếu trên mực nước tĩnh được sử dụng để điều chỉnh biên dạng;

z₀ là độ dài nhám;

α là hệ số trượt gió (hoặc lũy thừa).

3.97

...

...

...

Trạng thái biển do gió cục bộ tạo ra.

3.98

Chuyển động quay (ngang, quanh trục Z) (yaw)

Chuyển động quay của kết cấu phụ nổi quanh một trục thẳng hàng với trục Z.

Chú thích 1: Sáu bậc tự do chuyển động cứng của kết cấu nổi - Heave: Chuyển động thẳng (theo trục Z), Sway: Chuyển động ngang (theo trục Y), Surge: Chuyển động dọc (theo trục X), Yaw: Chuyển động quay (ngang, quanh trục Z), Pitch: Chuyển động quay (ngẩng, quanh trục Y), Roll: Chuyển động quay (lăn, quanh trục X) - được minh họa trên Hình 2.

3.99

Sóng đi lên qua điểm “không” (zero up-crossing wave)

Phần của lịch sử thời gian của độ cao của sóng giữa các lần đi lên qua điểm “không”.

Chú thích 1: Qua điểm “không” xảy ra khi mặt biển dâng lên (thay vì hạ xuống) qua mực nước tĩnh.

...

...

...

4.1  Quy định chung

Trong tiêu chuẩn này, các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt được cho trong IEC 61400-1 và các ký hiệu thuật ngữ viết tắt sau đây:

4.2  Ký hiệu và đơn vị

A_C

hằng số Charnock

[-]

d

độ sâu của nước

[m]

...

...

...

giá trị trên của dải tần số thấp

[Hz]

f_p

tần số đỉnh phổ sóng

[Hz]

g

gia tốc trọng trường

[m/s^2]

H

...

...

...

[m]

độ cao của sóng vỡ

[m]

H_N

độ cao của sóng riêng rẽ có chu kỳ lặp lại là N năm

[m]

H_s

độ cao sóng đáng kể theo phổ

...

...

...

H_sN

độ cao sóng đáng kể theo phổ với chu kỳ lặp lại là N năm

[m]

H_1/3

độ cao sóng đáng kể theo thống kê

[m]

k

số sóng

[-]

...

...

...

nhiệt độ đóng băng tích lũy theo ngày

[°C]

L_k

thành phần vận tốc tích hợp tham số tỷ lệ

[m]

p(V_hub)

hàm mật độ xác suất của chiều cao trục tốc độ gió

H

R_d

...

...

...

[-]

R_k

giá trị đặc trưng cho điện trở thành phần

H

S_d

giá trị thiết kế cho hiệu ứng tải

[-]

S.F.

hệ số an toàn

...

...

...

S_k

giá trị đặc trưng cho hiệu ứng tải

[-]

S_η

phổ sóng một mặt

[m^2 /Hz]

t

thời gian

[S]

...

...

...

chu kỳ sóng

[S]

T_p

chu kỳ phổ đỉnh

[S]

T_z

chu kỳ sóng trung bình qua điểm “không”

[S]

U_N

...

...

...

[m/s]

U_ss

vận tốc dòng chảy bên dưới bề mặt

[m/s]

U_w

vận tốc dòng sinh ra bởi gió

[m/s]

V_N

tốc độ gió cực đoan dự kiến (trung bình trong 10 min), với chu kỳ lặp [m/s] lại sau N năm

...

...

...

V_eN

tốc độ gió cực đoan dự kiến (trung bình trong 3 s), với chu kỳ lặp lại [m/s] sau N năm

z

khoảng cách thẳng đứng trên SWL

[m]

α

độ dốc thềm đáy biển, tính bằng radian

[-]

...

...

...

độ cao của bề mặt biển so với SWL

[m]

к

hằng số von Karman

[-]

λ

chiều dài sóng

[m]

θ_c

...

...

...

[°]

θ_w

hướng sóng

[°]

θ_wm

hướng sóng trung bình

[°]

σ_allowable

ứng suất cho phép

...

...

...

σ_buckling

ứng suất uốn cong cho phép do nén

[N/m ^2 hoặc Pa]

σ_y

ứng suất chảy tối thiểu quy định của vật liệu

[N/m ^2 hoặc Pa]

σ_cr

ứng suất uốn cong tới hạn do nén

[N/m ^2 hoặc Pa]

...

...

...

độ lệch chuẩn ở độ cao mặt biển

[m]

τ

nhiệt độ

[°C]

4.3  Chữ viết tắt

COD

co-directional

cùng hướng

...

...

...

cone penetration test

thử nghiệm xuyên tĩnh

DLC

design load case

trường hợp tải thiết kế

ECD

extreme coherent gust with direction change

gió giật gắn kết cực đoan có đổi hướng

ECM

...

...

...

mô hình dòng chảy cực đoan

EDC

extreme direction change

đổi hướng cực đoan

EOG

extreme operating gust

gió giật hoạt động cực đoan

ESS

extreme sea state

...

...

...

EWLR

extreme water level range

dải mực nước cực đoan

EWM

extreme wind speed model

mô hình tốc độ gió cực đoan

EWS

extreme wind shear

độ trượt gió cực đoan

...

...

...

failure modes and effects analysis

phân tích các mô hình và ảnh hưởng của hỏng hóc

FOWT

floating offshore wind turbine

tua bin gió nổi ngoài khơi

HAT

highest astronomical tide

thủy triều thiên văn cao nhất

IACS

...

...

...

hiệp hội quốc tế các tổ chức phân cấp tàu biển

IMO

International Maritime Organization

tổ chức hàng hải quốc tế

ITTC

International Towing Tank Conference

hội nghị quốc tế về bể kéo thủy lực

LAT

lowest astronomical tide

...

...

...

MIC

microbiologically influences corrosion

ăn mòn do ảnh hưởng của vi sinh vật ảnh hưởng

MIS

misaligned

không thẳng hàng/lệch

MODU

mobile offshore drilling unit

giàn khoan di động ngoài khơi

...

...

...

mean sea level

mực nước biển trung bình

MUL

multi-directional

đa hướng

NCM

normal current model

mô hình dòng chảy bình thường

NSS

...

...

...

trạng thái biển bình thường

NTM

normal turbulence model

mô hình luồng xoáy bình thường

NWLR

normal water level range

dải mực nước bình thường

NWP

normal wind profile model

...

...

...

RCS

recognized classification society

tổ chức phân loại được công nhận

RNA

rotor-nacelle assembly

cụm rôto-vỏ tuabin

sss

severe sea state

trạng thái biển khắc nghiệt

...

...

...

still water level

mực nước tĩnh

TLB

tension-leg buoy

phao chân căng

TLP

tension-leg platform

bệ chân căng

UNI

...

...

...

đơn hướng

WSD

working stress design

thiết kế ứng suất làm việc

5  Các yếu tố chính

5.1  Quy định chung

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu kỹ thuật và công nghệ để đảm bảo an toàn cho các hệ thống kết cấu, cơ khí, điện và điều khiển của một FOWT. Các yêu cầu này áp dụng cho việc thiết kế, sản xuất, lắp đặt và tài liệu hướng dẫn vận hành và bảo trì FOWT và quá trình quản lý chất lượng đi kèm. Ngoài ra, các quy trình an toàn, được thiết lập trong các hoạt động khác nhau được sử dụng trong việc lắp đặt, vận hành và bảo trì FOWT cũng được xem xét.

5.2  Phương pháp thiết kế

Tiêu chuẩn này yêu cầu sử dụng mô hình kết cấu động để dự đoán các ảnh hưởng của tải thiết kế. Mô hình này phải được sử dụng để xác định các ảnh hưởng của tải trọng cho mọi tổ hợp có liên quan của điều kiện bên ngoài và tình huống thiết kế như được định nghĩa trong Điều 6 và Điều 7 tương ứng. Một tập hợp tối thiểu các tổ hợp này đã được định nghĩa là các trường hợp tải trong tiêu chuẩn này.

...

...

...

Trong trường hợp của cụm rôto-vỏ tuabin, ban đầu có thể đã được thiết kế dựa trên cấp tuabin tiêu chuẩn theo 6.2 của IEC 61400-1:2019, phải chứng minh rằng kết cấu đỡ FOWT và các điều kiện của vị trí cụ thể ngoài khơi không ảnh hưởng đến sự toàn vẹn kết cấu RNA. Việc chứng minh phải bao gồm so sánh giữa các tải trọng và độ lệch được tính toán cho các điều kiện ở vị trí cụ thể của FOWT với những tải và độ lệch được tính toán trong thiết kế ban đầu.

Thiết kế của hệ thống điều khiển và bảo vệ (xem Điều 8), các hệ thống cơ (xem Điều 9) và hệ thống điện (xem Điều 10) phải được kiểm tra, xem xét đến đáp ứng động của FOWT.

Quá trình thiết kế cho một FOWT được minh họa trên Hình 3. Hình vẽ chỉ ra các yếu tố chính của quá trình thiết kế và xác định các điều tương ứng có liên quan trong tiêu chuẩn này. Quá trình này là lặp lại và kết hợp tính toán tải và tác động của tải cho cả tuabin bao gồm kết cấu đỡ tích hợp và cụm rôto-vỏ tuabin. Thiết kế kết cấu của một FOWT có thể được coi là hoàn thành khi sự toàn vẹn kết cấu của nó đã được kiểm tra xác nhận dựa trên các phân tích trạng thái giới hạn được xác định trong 7.6.

Dữ liệu từ các thử nghiệm tỷ lệ thực của RNA phải được sử dụng để tăng độ tin cậy trong các giá trị thiết kế dự đoán và để kiểm tra xác nhận các mô hình động lực học kết cấu và các tình huống thiết kế. Dữ liệu từ thử nghiệm tỷ lệ thực của kết cấu đỡ FOWT cũng có thể được sử dụng tương tự, nếu có. Hướng dẫn liên quan đến việc đo tải cơ học để thử nghiệm tuabin gió tỷ lệ thực có sẵn trong IEC 61400-13. Dữ liệu từ thử nghiệm tỷ lệ mô hình sẽ được sử dụng để xác nhận đáp ứng của một cấu hình kết cấu phụ nổi cụ thể, để xác nhận các mô hình động lực học kết cấu và các tình huống thiết kế, và để xác nhận rằng không xảy ra đáp ứng bất thường hoặc không mong đợi nào của cấu hình được thử nghiệm (xem Phụ lục I).

Kiểm tra xác nhận tính thích hợp của thiết kế phải được thực hiện bằng tính toán và nên được hỗ trợ bằng thử nghiệm. Xem hướng dẫn ở Phụ lục I về cách sử dụng các thử nghiệm mô hình trong quá trình thiết kế

Hình 3 - Quy trình thiết kế cho tua bin gió ngoài khơi nổi (FOWT)

5.3  Mức độ an toàn cho FOWT

Mức độ an toàn của FOWT được thiết kế theo tiêu chuẩn này phải ở mức hoặc vượt quá mức quy định trong IEC 61400-1.

...

...

...

5.4  Cấp an toàn cho RNA và tháp

RNA phải được thiết kế theo một trong hai cấp an toàn sau:

• Cấp an toàn thông thường áp dụng khi một sự cố dẫn đến rủi ro chấn thương cá nhân hoặc hậu quả xã hội hoặc kinh tế khác;

• Cấp an toàn đặc biệt áp dụng khi các yêu cầu về an toàn được xác định bởi quy định hiện hành và/hoặc các yêu cầu về an toàn được thỏa thuận giữa nhà chế tạo và khách hàng.

Đối với các RNA cấp an toàn thông thường, các hệ số an toàn từng phần được quy định trong IEC 61400-1.

Đối với các RNA cắp an toàn đặc biệt, các hệ số an toàn từng phầnphải được thỏa thuận giữa nhà chế tạo và khách hàng. RNA được thiết kế theo cấp an toàn đặc biệt phải là cấp S như xác định trong IEC 61400-1.

IEC 61400-1 xác định các cấp an toàn phù hợp với mức độ an toàn được xác định trong điều 5.3 cho FOWT. Các cấp an toàn từ IEC 61400-1 có thể được áp dụng cho tháp.

5.5  Đảm bảo chất lượng

Đảm bảo chất lượng là một phần không tách rời của thiết kế, mua sắm, chế tạo, lắp đặt, chạy thử, vận hành và bảo trì các FOWT và tất cả các thành phần của chúng.

...

...

...

Các thông tin tối thiểu dưới đây phải được hiển thị một cách bền và rõ ràng trên tắm nhãn của cụm rôto- vỏ tuabin:

• nhà chế tạo và quốc gia chế tạo RNA;

• model và số seri;

• năm sản xuất;

• công suất danh định;

• tốc độ gió tham chiếu, V_ref;

• dải tốc độ gió làm việc tại độ cao hub, V_in - V_out;

• dải nhiệt độ môi trường làm việc;

• cấp tuabin gió (xem IEC 61400-1);

...

...

...

• tần số tại các đầu nối tuabin gió hoặc dải tần số trong trường hợp biến động danh nghĩa lớn hơn 2 %.

5.7  Ghi nhãn kết cấu đỡ

Các thông tin tối thiểu dưới đây phải được hiển thị một cách bền và rõ ràng trên tấm nhãn của kết cấu đỡ tuabin gió nổi (bao gồm cả kết cấu nổi):

• dấu mực nước (vạch tải trọng kết hợp dùng cho hoạt động trên biển);

• nhận dạng thiết bị;

• nhận dạng của công ty và chủ sở hữu đã đăng ký;

• các ghi nhãn được yêu cầu bởi địa phương.

6  Điều kiện bên ngoài - Xác định và đánh giá

6.1  Quy định chung

...

...

...

Các điều kiện môi trường được chia thành các điều kiện gió, điều kiện biển (sóng, dòng chảy biển, mực nước, băng biển/hồ, Mảng bám sinh vật biển, chuyển động và xói mòn đáy biển) và các điều kiện môi trường khác. Các điều kiện về điện đề cập đến các điều kiện lưới điện. Các đặc tính của đất có liên quan đến thiết kế hệ thống neo FOWT và hệ thống giữ vị trí.

Tính toàn vẹn của kết cấu phải được chứng minh bằng cách tính đến các điều kiện môi trường tại mỗi vị trí cụ thể mà FOWT sẽ được lắp đặt sau đó.

Quá trình thiết kế cho FOWT được nêu trên Hình 3. Việc đánh giá các điều kiện bên ngoài của vị trí cụ thể là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế và là cơ sở cho quá trình thiết kế. Do đó, điều này đưa ra cả việc xác định và đánh giá của các điều kiện bên ngoài.

Các điều kiện bên ngoài được chia thành các loại bình thường và loại cực đoan. Các điều kiện bên ngoài bình thường nói chung liên quan đến các điều kiện tải thường xuyên của kết cấu, trong khi các điều kiện cực đoan bên ngoài thể hiện các điều kiện thiết kế bên ngoài rất hiếm. Các trường hợp tải thiết kế phải bao gồm các kết hợp tiềm ẩn quan trọng của các điều kiện bên ngoài này với các chế độ vận hành của tuabin gió và các tình huống thiết kế khác.

Các định nghĩa và đánh giá về các điều kiện bên ngoài thông thường và cực đoan cần được xem xét trong thiết kế được quy định trong các điều từ 6.2 đến 6.4.

Các chữ viết tắt được thêm vào trong ngoặc đơn trong các tiêu đề trong phần còn lại của điều này được sử dụng để mô tả các điều kiện bên ngoài cho các trường hợp tải thiết kế được xác định trong 7.4.

6.2  Phân cấp tuabin gió

Các điều kiện bên ngoài cần xem xét khi thiết kế phụ thuộc vào vị trí hoặc loại vị trí dự kiến để lắp đặt FOWT. Trong IEC 61400-1, các cấp tuabin gió được xác định theo các tham số tốc độ gió và luồng xoáy. Mục đích của phân cấp là nhằm bao quát hầu hết các ứng dụng trên bờ. IEC 61400-1 bao gồm một cấp cụ thể cho các điều kiện gió bão nhiệt đới (cấp T). Hướng dẫn bổ sung về điều kiện gió bão nhiệt đới có sẵn trong Phụ lục G của tiêu chuẩn này.

Có một số sự khác biệt chính giữa điều kiện gió ngoài khơi và trên bờ. Tuy nhiên, đối với FOWT, việc định nghĩa các cấp tuabin gió dựa trên tham số tốc độ gió và luồng xoáy vẫn thích hợp là cơ sở của thiết kế của cụm rôto-vỏ tuabin (RNA). Như đã nói ở 5.2, sau đó phải được chứng minh rằng các điều kiện bên ngoài của vị trí cụ thể không làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn kết cấu của cụm rôto-vỏ tuabin.

...

...

...

6.3  Xác định các điều kiện bên ngoài tại một vị trí FOWT

6.3.1  Quy định chung

Một FOWT phải được thiết kế để chịu được các điều kiện gió và điều kiện biển được chấp nhận làm cơ sở thiết kế.

Những điều kiện về cơ chế gió và môi trường biển để xem xét về tải và an toàn được chia thành các điều kiện bình thường xảy ra thường xuyên trong quá trình hoạt động bình thường của một tuabin gió ngoài khơi, và các điều kiện cực đoan được xác định là có chu kỳ lặp lại 1 năm hoặc 50 năm. Chu kỳ lặp lại 500 năm cũng được sử dụng để kiểm tra độ bền của kết cấu đỡ FOWT.

CHÚ THÍCH: Tuy nhiên, dải mực nước bình thường được định nghĩa trong tiêu chuẩn này là sự thay đổi mực nước theo chu kỳ lặp lại là 1 năm, tham khảo 6.3.3.4.2.

Các điều kiện cực đoan được thiết kế để tạo ra các ảnh hưởng của tải theo chu kỳ lặp lại N năm (N = 1, 50 hoặc 500) (tải cắt ngang, biến dạng, v.v...). Kết hợp các sự kiện theo chu kỳ N năm trực tiếp thì nói chung sẽ tạo ra các ảnh hưởng của tải có chu kỳ lặp lại lâu hơn so với N năm. Càng kết hợp nhiều tham số môi trường theo cách này, thiết kế càng có thể thận trọng hơn. Đối với việc đánh giá môi trường gió và biển kết hợp, một số tham số là liên quan đến ảnh hưởng của tải của FOWT. Do đó, đối với thiết kế FOWT, việc đánh giá các điều kiện môi trường kết hợp bằng cách xác định các điều kiện liên quan thay vì kết hợp trực tiếp các điều kiện biên của cùng một chu kỳ lặp lại là thích hợp. Đáp ứng Nnăm cũng có thể được xác định bằng cách sử dụng phân tích dài hạn dựa trên đáp ứng, trong đó tất cả các tham số metocean thực tế được tính đến tại mỗi bước thời gian của một cơn bão. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng sự kết hợp hiếm hoi của các sự kiện có thể khó ngoại suy. Có thể sử dụng API RP 2MET để có hướng dẫn.

Để xác định các điều kiện môi trường kết hợp cho thiết kế, các tiếp cận các đường bao môi trường có thể được sử dụng. Các điều kiện môi trường kết hợp cần được thiết kế được xác định như những điều kiện trong tất cả các điều kiện trên đường bao môi trường gây ra đáp ứng cực đoan đối với chu kỳ lặp lại đã cho. Đáp ứng động có thể xảy ra nên phải xem xét trong quá trình đánh giá. Theo cách tiếp cận này, có thể xác định được kết hợp của các tốc độ gió, chiều cao sóng, chu kỳ sóng, mực nước biển, các mối quan hệ về hướng v.v...

Việc áp dụng phương pháp của các đường bao môi trường, hoặc các phương pháp xác suất khác, thông thường yêu cầu thông tin xác định các phân bố xác suất kết hợp dài hạn của điều kiện gió và biển. Trong thực tế, không phải lúc nào cũng có tất cả các điều kiện môi trường được đo đồng thời. Thay vào đó, các đường bao môi trường được phát triển cho các tập hợp con của các tham số - ví dụ như chiều cao sóng và mực nước biển, chiều cao sóng và chu kỳ sóng, v.v...

Các điều tiếp theo xác định các điều kiện cực đoan biên chiếm ưu thế cần xem xét tối thiểu, ví dụ như điều kiện gió với chu kỳ lặp lại N năm. Các điều kiện kết hợp với những điều kiện này sẽ được xác định. Trong trường hợp thiếu thông tin đủ để phát triển các đường bao môi trường cho vị trí cụ thể, các phương pháp thay thế thận trọng cần được cung cấp.

...

...

...

Các tham số gió được xác định trong IEC 61400-1 phù hợp cho môi trường tuabin gió ngoài khơi. Các điều kiện về vị trí cụ thể đại diện cho vị trí lắp đặt FOWT phải được đánh giá theo yêu cầu được nêu trong 6.4.3.

Cần đảm bảo rằng việc biểu diễn phổ công suất của luồng xoáy và việc lấy mẫu luồng xoáy của rôto trong dải tần số thấp là đủ để có được sự kích thích phù hợp cho các chế độ tần số thấp của FOWT.

6.3.3  Điều kiện biển

6.3.3.1  Quy định chung

Cần cẩn thận khi xác định kết hợp gió và sóng vào mô phỏng tải để không bỏ qua các trạng thái biển quan trọng.

Hiệu ứng của sóng lừng không được thể hiện rõ ràng trong phổ sóng chuẩn dựa trên một chiều cao sóng đáng kể và chu kỳ duy nhất, nhưng không được bỏ qua trong khu vực có sóng lừng và được coi là thích hợp. Hiệu ứng của sóng lừng có thể ảnh hưởng đến đáp ứng của FOWT kết hợp với đáp ứng tần số thấp của FOWT và tính đa hướng của phổ sóng, tức là hướng sóng chủ đạo có thể khác nhau đối với sóng gió và sóng lừng. Các trường hợp sóng gió không thẳng hàng dẫn đến tải sóng hai chiều có thể cần được chú ý cụ thể đối với FOWT và phải được tính đến. Điều này có thể đặc biệt quan trọng đối với các trường hợp tải gây ra mỏi chân tháp.

Các điều kiện biển mô tả trong điều này bao gồm sóng, dòng hải lưu, mực nước, băng biển, mảng bám sinh vật biển, xói mòn và chuyển động của đáy biển. Các điều kiện môi trường khác liên quan đến môi trường ngoài khơi được xác định trong 6.3.5.

6.3.3.2  Sóng

6.3.3.2.1  Quy định chung

...

...

...

Mô hình sóng ngẫu nhiên biểu diễn trạng thái biển là kết hợp của nhiều thành phần tần số nhỏ, mỗi thành phần đó là một sóng chu kỳ với biên độ, tần số và hướng lan truyền riêng: các thành phần này có mối quan hệ ngẫu nhiên với nhau. Trạng thái biển thiết kế sẽ được mô tả bằng một phổ sóng, S_η, cùng với chiều cao sóng đáng kể, H_s, một chu kỳ phổ đỉnh, T_p, và hướng sóng trung bình, θ_wn, hoặc hướng sóng đỉnh, θ_wp. Khi cần thiết, phổ sóng có thể được bổ sung bằng một hàm phân bố hướng. Các công thức phổ sóng tiêu chuẩn được cho trong ISO 19901-1.

Các sóng chu kỳ hoặc đều có thể được sử dụng nhằm trừu tượng hóa biền thực tế cho mục đích thiết kế có điều chỉnh thích hợp. Một sóng thiết kế cần xác định bằng chiều cao, chu kỳ và hướng.

Mối tương quan giữa điều kiện gió và sóng phải được xem xét cho việc thiết kế FOWT. Mối tương quan này phải được xem xét dựa trên phân bố xác suất kết hợp dài hạn của các tham số liên quan, ví dụ như:

• Tốc độ gló trung bình, V;

• Chiều cao sóng đáng kể, H_s,

• Chu kỳ phổ đỉnh, T_p; và

• Độ sâu của nước, d.

Phân bố xác suất kết hợp của các tham số này bị ảnh hưởng bởi điều kiện vị trí cục bộ như khoảng cách gió, độ sâu của nước, độ sâu đáy biển, v.v... Do đó, phân bố sẽ được xác định từ các phép đo dài hạn thích hợp và/hoặc bằng cách sử dụng các kỹ thuật số mô phỏng, tùy theo phương pháp nào phù hợp, xem 6.4.4.

Sự tương quan giữa các điều kiện gió và sóng thông thường cũng xem xét sự không thẳng hàng giữa gió và sóng, tức là xem xét hướng gió và sóng trung bình (phân tách của gió biển và sóng lừng cũng có thể được xem xét). Phân bố đa hướng của hướng gió và hướng sóng có thể ảnh hưởng đáng kể đến các tải tác động lên kết cấu đỡ. Mức độ ảnh hưởng này sẽ phụ thuộc vào tính chất của hướng gió và sóng và các đặc tính của kết cấu đỡ, ví dụ như tần số riêng, độ cản dao động, dạng dao động và tính đối xứng hình học. Trong một số trường hợp, đơn vị thiết kế có thể chứng minh bằng phân tích thích hợp rằng việc giả định giỏ và sóng thẳng hàng (cùng hướng) và tác động từ một hướng duy nhất, bất lợi nhất (đơn hướng) là thận trọng và do đó có thể chấp nhận được.

...

...

...

Khi tính đến sự không thẳng hàng của gió và sóng, cần đặc biệt chú ý để đảm bảo dữ liệu hướng và kỹ thuật mô hình hóa tuabin gió là đáng tin cậy, xem 7.5.

Sự kiện cực đoan kết hợp của gió, sóng, mực nước và các tham số liên quan khác phải đảm bảo rằng các tác động môi trường cực đoan toàn bộ với chu kỳ lặp lại 1 năm và 50 năm phải được xem xét. Các đặc tính hình học và động học của kết cấu đỡ có thể bao hàm phải quy định một số sự kiện kết hợp.

Các mô hình sóng được xác định trong các điều từ 6.3.3.2.2 đến 6.3.3.2.5 về mặt biểu diễn trạng thái biển bao gồm các mô hình sóng tuyến tính ngẫu nhiên và sóng thiết kế phi tuyến đều. Các mô hình sóng ngẫu nhiên phải dựa trên một phổ sóng thích hợp với vị trí dự kiến cho FOWT.

Miễn là trạng thái biển là ổn định thì H_s và T_p là độc lập với chu kỳ tham chiếu. Để xác định phân bố xác suất kết hợp của V_hub, H_s và T_p, khoảng thời gian trung bình một giờ phải được sử dụng để xác định tốc độ gió trung bình so với chiều cao sóng đáng kể và chu kỳ sóng đỉnh.

Trong mọi trường hợp, sự lan truyền của sóng có thể quan trọng đối với tính toán tải của FOWT và cần được xem xét. Việc bỏ qua sự lan truyền có thể dẫn đến kết quả kém thận trọng hơn, ví dụ, đánh giá thấp chuyển động lệch hướng dao động của kết cấu phụ nổi, khác với các tuabin gió cố định. Xem Phụ lục O, Phụ lục P và IS019901-1 để biết thông tin chi tiết hơn về sự lan truyền của sóng.

6.3.3.2.2  Trạng thái biển bình thường (NSS)

Chiều cao sóng đáng kể, chu kỳ phổ đỉnh và hướng cho từng trạng thái biển bình thường phải được lựa chọn, cùng với tốc độ gió trung bình tương ứng, dựa trên phân bố xác suất kết hợp dài hạn của các tham số metocean thích hợp với vị trí dự kiến.

Đối với phép tính tải mỏi, nhà thiết kế phải đảm bảo số lượng và độ phân giải của các trạng thái biển bình thường được xem xét đủ để tính đến hỏng hóc do mỏi liên quan đến phân bố dài hạn đầy đủ của các tham số metocean.

Đối với phép tính tải giới hạn, trạng thái biển bình thường được xem xét phải là những trạng thái biển đặc trưng bởi giá trị kỳ vọng của chiều cao sóng đáng kể, H_s, và chu kỳ phổ đỉnh, T_p, được ổn định theo một giá trị cụ thể của tốc độ gió trung bình. Nhà thiết kế sẽ tính đến phạm vi của chu kỳ phổ đỉnh, T_p, thích hợp với từng chiều cao sóng đáng kể. Các tính toán thiết kế phải được dựa trên các giá trị của chu kỳ phổ đỉnh mà dẫn đến các tải cao nhất tác động lên FOWT.

...

...

...

Mô hình trạng thái biển khắc nghiệt phải được xem xét trong phối hợp các điều kiện gió bình thường để tính toán tải tối đa của một FOWT trong quá trình sản xuất điện. Mô hình trạng thái biển khắc nghiệt kết hợp một trạng thái biển khắc nghiệt với từng tốc độ gió trung bình trong từng dải tương ứng với sản xuất điện. Chiều cao sóng đáng kể, H_s,SSS(V), đối với từng trạng thái biển khắc nghiệt, thông thường sẽ được xác định thông qua ngoại suy của dữ liệu metocean thích hợp tại vị trí cụ thể sao cho sự kết hợp giữa chiều cao sóng đáng kể và tốc độ gió trung bình có chu kỳ lặp lại là 50 năm. Nên thực hiện ngoại suy dữ liệu khí tượng đại dương bằng cách sử dụng phương pháp độ tin cậy bậc nhất nghịch đảo (IFORM). Phương pháp này được mô tả trong Phụ lục D, trong đó cũng hướng dẫn cách xác định H_s,SSS(V) từ các điều kiện môi trường tại vị trí cụ thể. Các phương pháp thay thế cho đường bao môi trường cũng được giới thiệu trong Phụ lục D.

Để cải thiện sự hội tụ, trạng thái biển khắc nghiệt có thể tùy chọn bao gồm chiều cao sóng riêng lẻ cực đoan mà, kết hợp với chu kỳ sóng đi kèm và tốc độ gió trung bình, có chu kỳ lặp lại 50 năm. Trong trường hợp này, đơn vị thiết kế sẽ xem xét dải của chu kỳ sóng, T, thích hợp với từng chiều cao sóng cực đoan. Trong trường hợp thiếu thông tin để thực hiện một đánh giá xác suất phức tạp hơn, việc tính toán thiết kế sẽ giả định các giá trị của chu kỳ sóng trong dải này sẽ dẫn đến các tải cao nhất tác động lên FOWT.

Đối với tất cả các tốc độ gió trung bình, chiều cao sóng đáng kể tối đa không điều kiện, H_s50, với chu kỳ lặp lại là 50 năm có thể được sử dụng như một giá trị bảo toàn cho H_s,SSS(V). Tương tự, việc chấp nhận chiều cao sóng cực đoan riêng lẻ H₅₀ cho sóng cực đoan riêng lẻ trong trạng thái biển khắc nghiệt cũng là một phương pháp thận trọng. Phương pháp này có thể được sử dụng trong trường hợp thiếu thông tin xác định phân bố xác suát kết hợp dài hạn của gió và sóng.

6.3.3.2.4  Trạng thái biển cực đoan (ESS)

Mô hình trạng thái biển cực đoan phải được xem xét cho các tác động môi trường toàn bộ kết hợp với chu kỳ lặp lại là 1 năm, 50 năm và 500 năm. Đơn vị thiết kế có thể cần khảo sát một số trạng thái biển cực đoan kết hợp với, ví dụ, các mực nước khác nhau để xác định trạng thái biển cực đoan thích hợp cho thiết kế, xem 6.3.3.4.3 và 6.3.3.3.5. Cả chiều cao sóng đáng kể cực đoan (H_s500, H_s50 hoặc H_s1) và chiều cao sóng cực đoan riêng lẻ (H_s500, H_s50 hoặc H_s1) đều phải được bao gồm trong trạng thái biển để cải thiện sự hội tụ. Trong trường hợp này, đơn vị thiết kế sẽ phải xem xét phạm vi của chu kỳ sóng phù hợp với mỗi chiều cao sóng cực đoan. Các phép tính thiết kế sẽ giả định các giá trị của chu kỳ sóng trong phạm vi này để đạt được tải cao nhất tác động lên một FOWT.

Các trạng thái biển cực đoan sẽ được xác định từ phân tích dữ liệu metocean cho vị trí cụ thể lắp đặt tuabin gió ngoài khơi, tham khảo 6.4.4.

Trong trường hợp thiếu thông tin xác định phân bố xác suất tổng thể dài hạn của gió và sóng cực đoan, sẽ được giả định rằng tốc độ gió trung bình cực đoan trong 10 min với chu kỳ lặp lại là 50 năm xảy ra trong trạng thái biển cực đoan trong 3 h với chu kỳ lặp lại là 50 năm. Cùng một giả định sẽ được áp dụng đối với sự kết hợp của tốc độ gió cực đoan trong 10 min và trạng thái biển cực đoan trong 3 h từng trạng thái có chu kỳ lặp lại là 1 năm. Khi được sử dụng, chiều cao sóng cực đoan riêng lẻ sẽ được giả định xảy ra vào thời gian ngẫu nhiên trong quá trình mô phỏng trạng thái biển cực đoan.

6.3.3.2.5  Sóng vỡ

Ảnh hưởng của các sóng vỡ phải được đánh giá trong quá trình thiết kế tuabin gió ngoài khơi. Các cơn sóng vỡ được phân loại thành các loại như sóng tràn, sóng nhào và sóng dâng, trong đó sóng tràn và sóng nhào liên quan đến các vị trí phù hợp cho tuabin gió ngoài khơi. Độ sâu của nước, độ dốc thềm đáy biển và chu kỳ sóng xác định xem hình dạng của cơn sóng vỡ dự kiến sẽ là loại sóng tràn hay sóng nhào.

...

...

...

6.3.3.3  Dòng hải lưu

6.3.3.3.1  Quy định chung

Mặc dù dòng hải lưu có thể thay đổi theo không gian và thời gian, nhưng thường được xem như một trường dòng đồng đều theo chiều ngang với vận tốc và hướng không đổi, chỉ thay đổi theo chiều sâu. Các thành phần sau của vận tốc dòng hải lưu cần được xem xét:

• dòng hải lưu dưới mặt nước do thủy triều, sóng bão và biến đổi áp suất khí quyển, v.v...;

• dòng hải lưu gàn mặt nước do giỏ tạo ra.

Tổng vận tốc dòng hải lưu là tổng của các thành phần này theo vectơ. Vận tốc của giọt nước được tạo ra bởi sóng và vận tốc dòng hải lưu cũng được thêm vào theo cách tương tự. Ảnh hưởng của dòng hải lưu đối với mối quan hệ giữa độ dài sóng và chu kỳ sóng thường rất nhỏ và có thể bỏ qua, xem thêm hướng dẫn trong ISO 19901-1:2015, A.8.4.3 để biết thêm chi tiết. Có thể có các thành phần dòng hải lưu cụ thể cho từng vị trí, như dòng hải lưu gần bờ, do sóng tạo ra chạy song song với bờ.

6.3.3.3.2  Dòng hải lưu dưới mặt nước

Biên dạng dòng hải lưu dưới mặt nước có thể được đặc trưng bởi luật lũy thừa đơn giản theo độ sâu của nước d, trong đó vận tốc dòng chảy dưới mặt nước U_ss(z) được xác định như một hàm số của độ cao z trên SWL:

...

...

...

Giá trị của vận tốc bề mặt biển U_ss(0) với chu kỳ lặp lại 1 năm và 50 năm có thể được xác định từ phân tích các giá trị đo thích hợp tại vị trí FOWT, xem 6A4.3.

Nói chung, việc giả định rằng dòng hải lưu dưới mặt nước thẳng hàng với hướng sóng là một cách thận trọng.

6.3.3.3.3  Dòng hải lưu dưới mặt nước, được tạo ra bởi gió

Dòng hải lưu được tạo ra bởi gió có thể được mô tả như một hàm phân bố tuyến tính của vận tốc U_w(z) giảm từ vận tốc bề mặt U_w(0) xuống “không” ở độ sâu 20 m dưới mặt nước biển:

(4)

Ở các vị trí mà độ sâu nước nhỏ hơn 20 m, vận tốc dòng hải lưu được tạo ra bởi gió tại đáy biển sẽ khác “không”.

Vận tốc dòng hải lưu được tạo ra bởi gió trên mặt nước có thể được giả định là được căn chỉnh theo hướng gió, và có thể được ước tính từ:

...

...

...

Trong đó V_1-hour (z = 10 m) được xác định là giá trị trung bình trong 1 h của tốc độ gió ở độ cao 10 m trên SWL.

Các giá trị trở lại sau 1 năm và 50 năm của Fi-hour (z = 10 m) có thể được xác định từ phân tích các phép đo thích hợp tại vị trí tuabin gió ngoài khơi. Sau đó, các tốc độ gió này có thể được sử dụng với công thức (5) để ước tính các giá trị trở lại sau 1 năm và 50 năm của vận tốc dòng hải lưu gần bề mặt do gió tạo ra.

6.3.3.3.4  Mô hình dòng hải lưu bình thường (NCM)

Mô hình dòng hải lưu bình thường được xác định là sự kết hợp thích hợp tại vị trí cụ thể của các dòng hải lưu do gió tạo ra và dòng thủy triều. Mô hình dòng hải lưu bình thường loại trừ các dòng hải lưu dưới bề mặt được tạo ra bởi cơn bão. Dòng thủy triều bình thường sẽ được tính là trung bình của tốc độ dòng thủy triều.

Mô hình dòng hải lưu bình thường phải được giả định cho những trường hợp tải cuối cùng liên quan đến điều kiện sóng bình thường và khắc nghiệt (NSS, SSS), và đối với mỗi trường hợp tải, tốc độ của dòng hải lưu do gió tạo ra có thể được ước tính từ tốc độ gió trung bình tương ứng, xem 6.3.3.3.3.

6.3.3.3.5  Mô hình dòng hải lưu cực đoan (ECM)

Mô hình dòng hải lưu cực đoan phải được xem xét cho những trường hợp tải cuối cùng liên quan đến điều kiện sóng cực đoan (ESS). Các dòng hải lưu liên quan đến ESS sẽ dẫn đến các tác động môi trường toàn bộ kết hợp với chu kỳ lặp lại là 1 năm, 50 năm và 500 năm và được ký hiệu là U₁, U₅₀ và U₅₀₀, tương ứng. Các tính toán tải phải được thực hiện dựa trên các dòng hải lưu tạo ra các tải cao nhất đang tác động lên một FOWT.

Các giá trị cực đoan này phải được xác định từ phân tích của dữ liệu metocean cho vị trí cụ thể thích hợp (tức là các số đo và/hoặc dữ liệu mô phỏng) cho vị trí FOWT, xem 6.4.4.

Trong trường hợp thiếu thông tin xác định phân bố xác suất kết hợp dài hạn của các giá trị cực đoan, việc sử dụng dòng hải lưu với chu kỳ lặp lại là 1 năm và 50 năm và giả định rằng dòng hải lưu cùng hướng với hướng sóng là thận trọng.

...

...

...

6.3.3.4.1  Quy định chung

Dải độ sâu của nước phải được xác định trong trường hợp liên quan để thiết kế FOWT.

Các mực nước khác nhau được minh họa trên Hình 4.

CHÚ DẪN:

HSWL

mực nước tĩnh cao nhất

A

sóng bão tăng

...

...

...

mực nước cao nhất thiên văn

B

biên độ thủy triều

MSL

mực nước biển trung bình

C

sóng bão giảm

LAT

mực nước thấp nhất thiên văn

...

...

...

độ cao so với mực nước biển tối đa của đỉnh sóng

LSWL

mực nước tĩnh thấp nhất

E

độ cao so với mực nước biển tối thiểu của đáy sóng

Hình 4 - Xác định mực nước

6.3.3.4.2  Phạm vi mực nước bình thường (NWLR)

Phạm vi mực nước bình thường phải được giả định là bằng với chênh lệch dài hạn giữa thủy triều thiên văn cao nhất (HAT) và thủy triều thiên văn thấp nhất (LAT).

NWRL phải được giả định cho những trường hợp tải mỏi và tải tối đa liên quan đến mô hình biển bình thường (NSS) dựa trên phân bố xác suất kết hợp của điều kiện trạng thái biển và tốc độ gió (H_s, T_p, V_hub). Phạm vi NWLR cũng sẽ được giả định cho các trường hợp tải tối đa liên quan đến:

...

...

...

• điều kiện sóng có chu kỳ lặp lại 1 năm.

Các phép tính tải cực hạn phải được thực hiện dựa trên mực nước trong phạm vi NWLR mà gây ra các tải cao nhất, hoặc thông qua xem xét phân bố xác suất của mực nước trong phạm vi NWLR.

Đối với các trường hợp tải cực hạn liên quan đến mô hình biển khắc nghiệt ngẫu nhiên (SSS), các mực nước tương ứng với NWLR có thể khiến chiều cao sóng bị giới hạn bởi độ sâu. Nếu điều này xảy ra, và để tránh việc chiều cao sóng bị giới hạn bởi độ sâu, một mực nước cao hơn trong phạm vi mực nước cực đoan (EWLR) phải được giả định.

Để tính toán tải mỏi động học, đơn vị thiết kế có thể trong một số trường hợp chứng minh thông qua một phân tích thích hợp rằng ảnh hưởng của biến động mực nước đối với các tải mỏi là không đáng kể hoặc có thể được tính toán một cách thận trọng bằng cách giả định một mực nước không đổi lớn hơn hoặc bằng mực nước biển trung bình.

6.3.3.4.3  Phạm vi mực nước cực đoan (EWLR)

Phạm vi mực nước cực đoan (EWLR) phải được giả định cho các trường hợp tải cuối cùng liên quan đến điều kiện sóng có chu kỳ lặp lại 50 năm (ESS). Kết hợp với ESS sẽ dẫn đến các tác động môi trường toàn bộ kết hợp với chu kỳ lặp lại 50 năm. Đơn vị thiết kế có thể cần phải khảo sát một số đại diện của ESS kết hợp với các mực nước khác nhau. Các phép tính tải phải được thực hiện dựa trên các mực nước tạo ra các tải cao nhất tác động lên một FOWT. Các mực nước chạy thiết kế liên quan phải được xác định để tính tải động học, tải băng và lực nổi của kết cấu phụ nổi.

Trong trường hợp thiếu thông tin về phân bố xác suất kết hợp dài hạn của các tham số metocean bao gồm mực nước, đơn vị thiết kế ít nhất cũng phải thực hiện các phép tính dựa trên các mực nước sau đây:

• Mực nước tĩnh cao nhất với chu kỳ lặp lại 50 năm, dựa trên sự kết hợp thích hợp của thủy triều thiên văn cao nhất và sóng bão tăng.

• Mực nước tĩnh thấp nhất với chu kỳ lặp lại 50 năm, dựa trên sự kết hợp thích hợp của thủy triều thiên văn thấp nhất và sóng bão giảm.

...

...

...

6.3.3.5  Băng biển/hồ

Tại một số địa điểm, tải của kết cấu đỡ của FOWT do băng biển/hồ có thể là quan trọng. Các tải băng có thể là tải tĩnh từ một lớp băng cố định, hoặc tải động do chuyển động của các tảng băng nổi do gió và dòng chảy gây ra. Tảng băng nổi di chuyển tác động vào kết cấu đỡ trong một khoảng thời gian đáng kể có thể gây ra tải mỏi đáng kể. Đánh giá vị trí cụ thể về sự xuất hiện và các đặc tính của băng biển/hồ cần được thực hiện như được nêu trong 6.4.4.5.

6.3.3.6  Mảng bám sinh vật biển

Mảng bám sinh vật biển ảnh hưởng đến khối lượng, hình học và độ nhám bề mặt của kết cấu đỡ của một FOWT. Do đó, mảng bám sinh vật biển có thể ảnh hưởng đến các tải thủy động lực, đáp ứng động, tính tiếp cận và tốc độ ăn mòn của kết cấu.

Mảng bám sinh vật biển có thể đáng kể tại một số địa điểm và phải được tính đến trong thiết kế của kết cấu đỡ của FOWT.

Mảng bám sinh vật biển được phân chia rộng rãi thành "cứng" (thường là động vật như con trai và sò) và "mềm" (tảo biển và rong), trong đó mảng bám cứng thường mỏng hơn nhưng độ nhám cao hơn so với mảng bám mềm. Các sinh vật biển thường bám vào kết cấu ngay sau khi lắp đặt nhưng tốc độ tăng trưởng sẽ giảm dần sau vài năm.

Tính chất và độ dày của mảng bám sinh vật biển phụ thuộc vào vị trí của thành phần kết cấu so với mực nước biển, hướng so với dòng chảy chủ đạo, tuổi và chiến lược bảo trì; nhưng cũng phụ thuộc vào các điều kiện vị trí khác như độ mặn, nồng độ oxy, giá trị pH, dòng chảy và nhiệt độ.

Môi trường ăn mòn thường bị thay đổi bởi mảng bám sinh vật biển ở vùng ngâm phía trên và phần thấp hơn của vùng bắn tóe của kết cấu đỡ của FOWT. Tùy thuộc vào loại mảng bám sinh vật biển và các điều kiện cục bộ khác, tác động tổng thể có thể là tăng hoặc giảm quá trình ăn mòn. Hiện tượng tăng quá trình ăn mòn do mảng bám sinh vật biển (ví dụ, qua các chất chuyển hóa ăn mòn) thường được gọi là ăn mòn do vi sinh vật (MIC). Mảng bám sinh vật biển có thể gây cản trở thêm cho các hệ thống kiểm soát ăn mòn, bao gồm lớp phủ/vỏ bảo vệ và bảo vệ catốt.

Do các độ không đảm bảo trong các giả định về mảng bám sinh vật biển, một chiến lược để kiểm tra và loại bỏ có thể của mảng bám sinh vật biển cần được lên kế hoạch như một phần của thiết kế kết cấu đỡ. Tần suất, phương pháp kiểm tra và tiêu chí loại bỏ tăng trưởng phải dựa trên tác động của mảng bám sinh vật biển đối với độ tin cậy kết cấu của một FOWT, và phạm vi kinh nghiệm với mảng bám sinh vật biển dưới các điều kiện cụ thể hiện có tại vị trí.

...

...

...

Các neo của FOWT phải được thiết kế có tính đến ảnh hưởng của chuyển động đáy biển và xói mòn. Phân tích về chuyển động đáy biển và xói mòn, cùng với thiết kế các biện pháp bảo vệ thích hợp, phải tuân thủ các yêu cầu của ISO 19901-4. Các yêu cầu liên quan đến đánh giá điều kiện đáy biển được nêu trong 6.4.4.7.

6.3.4  Điều kiện lưới điện

Các điều kiện tại các đầu nối của FOWT phải được xác định cho việc lắp đặt cụ thể như mô tả trong 6.4.6.

6.3.5  Các điều kiện môi trường khác

Các điều kiện môi trường (khí hậu) khác ngoài điều kiện về gió và môi trường biển có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn và an toàn của một FOWT, thông qua tác động nhiệt, quang, ăn mòn, cơ, điện hoặc tác động vật lý khác. Ngoài ra, sự kết hợp của các tham số khí hậu có thể tăng cường ảnh hưởng của chúng.

Các điều kiện môi trường khác nhau dưới đây ít nhất phải được xem xét và hành động được thực hiện được nêu trong tài liệu thiết kế:

• nhiệt độ không khí;

• độ ẩm;

• khối lượng riêng của không khí;

...

...

...

• mưa, mưa đá, tuyết và băng;

• tích lũy băng và tuyết;

• các chất hoạt động hóa học;

• các hạt hoạt động cơ học;

• độ mặn gây ăn mòn;

• sét;

• địa chấn gây ra động đất và/hoặc sóng thần;

• khối lượng riêng của nước;

• nhiệt độ nước.

...

...

...

Các biến đổi trong các điều kiện khí hậu trong giới hạn bình thường tương ứng với chu kỳ lặp lại 1 năm, hoặc thường xuyên hơn, không được phép làm ảnh hưởng đến hoạt động bình thường đã thiết kể của FOWT.

Trừ khi có tương quan tồn tại, các điều kiện môi trường cực đoan khác theo 6.4.5.3 phải được kết hợp với điều kiện gió bình thường theo IEC 61400-1 và điều kiện biển bình thường theo 6.3.3.

Cần đặc biệt chú ý đến việc đánh giá phân tích địa chấn trong trường hợp các kết cấu nỗi loại TLP/TLB, xem Phụ lục H.

6.4  Đánh giá điều kiện bên ngoài của một vị trí FOWT

6.4.1  Quy định chung

Các điều kiện bên ngoài tại một vị trí FOWT phải được đánh giá theo các yêu cầu của các điều dưới đây.

Các hệ số an toàn từng phần cho các tải được viện dẫn trong 7.6.2.2 giả định rằng việc đánh giá điều kiện metocean bình thường và cực đoan của môi trường làm việc đã được thực hiện theo yêu cầu tối thiểu của 6.4.

6.4.2  Cơ sở dữ liệu metocean

Cơ sở dữ liệu metocean của vị trí cụ thể phải được thiết lập có chứa thông tin về:

...

...

...

• chiều cao sóng đáng kể, chu kỳ sóng và hướng sóng;

• sự tương quan giữa thống kê gió và sóng;

• tốc độ và hướng dòng chảy;

• mực nước;

• sự xuất hiện và đặc điểm của băng biển/hồ và sự xuất hiện của hướng và tốc độ trôi của chúng;

• sự xuất hiện của đóng băng trên tuabin và kết cấu đỡ FOWT;

• các tham số metocean khác đáng chú ý như nhiệt độ và khối lượng riêng của không khí và nước, độ mặn của nước, địa hình biển của vị trí, mảng bám sinh vật biển, v.v...

Cơ sở dữ liệu có thể được thiết lập từ các phép đo ở vị trí cụ thể, được hỗ trợ, khi cần thiết, bởi các mô phỏng ngược (hindcasts). Nếu sử dụng các phép đo ở vị trí cụ thể thì kết quả cần được đối chiếu với dữ liệu dài hạn từ một vị trí lân cận, trừ khi kết quả có thể được chứng minh là thận trọng theo cách khác. Thời gian quan trắc phải đủ dài để cung cấp số liệu thống kê đáng tin cậy cho từng tham số và phân bố xác suất đồng thời của chúng. Nếu chỉ thực hiện phân tích tương quan của dữ liệu đã đo, địa điểm của các phép đo dài hạn phải cách địa điểm FOWT triển vọng dưới 50 km và độ sâu của nước, độ sâu lấy mẫu và độ sâu đáy biển phải tương tự nhau tại hai địa điểm. Khi lấy tương quan dữ liệu dài hạn với dữ liệu ngắn hạn cụ thể tại địa điểm tuabin gió, cần lưu ý rằng tương quan là đủ và độ không đảm bảo của phép phân tích có thể được ước tính. Nếu vị trí của các phép đo dài hạn cách xa hơn 50 km so với vị trí FOWT triển vọng, thì cũng nên thực hiện các mô phỏng ngược (hindcast) để ước tính số liệu thống kê metocean của vị trí. Thông thường, không yêu cầu đo dài hạn tại vị trí nếu có thể tương quan với dữ liệu dài hạn từ vị trí lân cận hoặc sử dụng công cụ số để chuyển đổi dữ liệu dài hạn đến vị trí tuabin một cách đáng tin cậy.

Các phép đo chuỗi thời gian có thể rất quan trọng để xác định chiều cao sóng, chu kỳ và phổ sóng tại các vị trí nước nông.

...

...

...

6.4.3  Đánh giá điều kiện gió

6.4.3.1  Quy định chung

Các tham số gió tại vị trí lắp đặt cần được ước tính bằng cách sử dụng các phương pháp thích hợp, bao gồm đo và ngoại suy hoặc tính toán (ví dụ như các phép đo thực hiện tại vị trí, các ghi chép dài hạn từ các trạm khí tượng địa phương, mô hình mô phỏng hoặc các tiêu chuẩn và quy định hiện hành). Các phương pháp mô tả ở 11.3 của IEC 61400-1:2019 và IEC 61400-15-1 áp dụng với các điều chỉnh dưới đây.

Các giá trị của các tham số dưới đây cần được ước tính tại vị trí tuabin gió ngoài khơi, bên cạnh các tham số được quy định trong IEC 61400-1:

• tốc độ gió cực đoan trung bình 10 min V_1,hub tại độ cao hub có chu kỳ lặp lại là 1 năm;

• độ lệch chuẩn của tốc độ gió  từ luồng xoáy không khí (ước tính là giá trị trung bình của độ lệch chuẩn của thành phần dọc) và độ lệch chuẩn  của  ở V_hub giữa V_out và V_hub bằn với V_ref.

Các giá trị độ trượt gió cao đã được báo cáo trong một khoảng thời gian kéo dài cho một số khu vực do luồng không khí phân tầng cao hoặc sự thay đổi khắc nghiệt về độ nhám. Tuy nhiên, đối với các mô hình gió giật sử dụng biên dạng gió trung bình (tức là EOG, ECD, EWS như được xác định trong IEC 61400-1), độ trượt gió có thể được giả định bằng với độ trượt gió trung bình. Điều này đã được chứng minh vì các mô hình này liên quan đến các cơn gió giật được tạo ra do luồng xoáy, điều này bao hàm giá trị độ trượt gió được liên kết với mức cường độ luồng xoáy cao là thích hợp.

Khoảng bin tốc độ gió bất kỳ được sử dụng ở trên phải nhỏ hơn hoặc bằng 2 m/s,và các phân khu vực hướng gió phải nhỏ hơn hoặc bằng 30°. IEC 61400-1 yêu cầu tất cả các tham số, ngoại trừ khối lượng riêng của không khí, phải có sẵn dưới dạng hàm số của hướng gió và được biểu diễn dưới dạng trung bình 10 min. Do môi trường ngoài khơi thường ít biến thiên hướng gió hơn so với môi trường trên đất liền, việc cung cấp thông tin đa hướng về các tham số như độ trượt gió và luồng xoáy được chấp nhận trừ khi bị loại trừ bởi các tác động ven biển cho các khu vực gần bờ.

Các tham số gió cực đoan tại vị trí được xác định bằng một trong các cách sau:

...

...

...

• được suy ra từ phân tích sự tương quan của các phép đo giám sát ngắn hạn được thực hiện tại vị trí và các bản ghi dài hạn từ các trạm khí tượng địa phương, hoặc từ các tiêu chuẩn và quy định hiện hành, hoặc

• dựa trên kinh nghiệm từ các vị trí gần đó. Trong trường hợp này, giả định về sự tương đồng giữa các vị trí phải được chứng minh.

Trong trường hợp tốc độ gió trung bình cực đoan tại vị trí cụ thể có sẵn cho các khoảng thời gian trung bình lớn hơn 10 min thì các hệ số chuyển đổi được nêu trong Bảng 1 có thể được sử dụng để ước lượng tốc độ gió trung bình 10 min cực đoan. Các hệ số trong bảng này cho tỷ lệ giữa tốc độ gió cực đoan cho một khoảng thời gian trung bình đã cho và tốc độ gió trung bình 10 min cực đoan.

Bảng 1 - Chuyển đổi giữa tốc độ gió cực đoan của các khoảng thời gian trung bình khác nhau

Khoảng thời gian trung bình

10 min

1 h

3 h

Hệ số tương quan liên quan đến tốc độ gió cực đoan trung bình trong 10 min

...

...

...

0,95

0,90

Phân bố xác suất dài hạn của tốc độ gió trung bình, V_hub, có thể được giả định là độc lập với khoảng thời gian trung bình cho các khoảng thời gian trong khoảng từ 10 min đến 3 h 3).

6.4.3.2  Các điều kiện gió trong IEC 61400-1 áp dụng cho thiết kế cụm rôto-vỏ tuabin

Trong trường hợp điều kiện gió được quy định trong IEC 61400-1 được sử dụng làm cơ sở để thiết kế cụm rôto-vỏ tuabin, các biến đổi sau đây của các giá trị tham số có thể được giả định:

• độ nghiêng của dòng chảy trung bình so với mặt phẳng nằm ngang bằng 0;

• biên dạng gió, V(z), biểu thị tốc độ gió trung bình là hàm của độ cao, z, trên mực nước tĩnh. Trong trường hợp các cấp tuabin gió tiêu chuẩn, đặc tính tốc độ gió bình thường được tính theo định luật lũy thừa:

(6)

...

...

...

6.4.3.3  Đánh giá luồng xoáy của luồng gió tự do trong không khí

Giá trị độ lệch chuẩn của luồng xoáy của luồng gió tự do trong không khí phải được xác định bằng cách sử dụng các kỹ thuật thống kê thích hợp được áp dụng cho dữ liệu đo và ưu tiên là dữ liệu đã khử xu hướng. Nếu tác động của các yếu tố địa lý (đường bờ biển) hoặc các yếu tố cục bộ khác có thể ảnh hưởng đến độ lệch chuẩn của luồng xoáy, thì những tác động này phải được thể hiện trong dữ liệu. Các đặc tính của cảm biến gió, tốc độ lấy mẫu và thời gian trung bình được sử dụng để có được dữ liệu đo phải tính đến khi khi đánh giá độ lệch chuẩn của luồng xoáy.

Trong trường hợp không có dữ liệu tại vị trí đối với luồng xoáy, độ lệch chuẩn của luồng xoáy σ₁ có thể được ước lượng bằng cách sử dụng tham số độ nhám bề mặt z₀ được suy ra từ biểu thức Charnock cho điều kiện không khí gần trung tính:

Trong đó

g là gia tốc trọng trường;

 0,4 là hằng số von Karman, và

A_C là hàm số Charnock.

A_C 0,011 là giá trị khuyến cáo cho khu vực biển mở và có thể sử dụng A_C = 0,034 cho các vị trí gần bờ biển. Tham số độ nhám bề mặt và độ lệch chuẩn luồng xoáy kết quả được tính toán bằng công thức Charnock áp dụng cho điều kiện biển mở. Cần thận trọng trong trường hợp ảnh hưởng của địa hình bờ biển và độ nhám trên bờ có thể dẫn đến giá trị độ lệch chuẩn luồng xoáy cao hơn. Khuyến nghị sử dụng giá trị hệ số cao hơn trừ khi dữ liệu cụ thể của vị trí được xác nhận khác.

...

...

...

Tham số độ nhám được tìm bằng cách giải công thức ẩn ở trên và, lần lượt, độ lệch chuẩn của thành phần tốc độ gió theo chiều dọc có thể được tính từ:

               (8)

Trong đó  là giá trị trung bình của cường độ luồng xoáy ở độ cao hub được xác định tại  = 15 m/s. Việc sử dụng giả thiết về điều kiện gần trung tính (như công thức (7)) thường cho giá trị trung bình thấp đối với độ lệch chuẩn của thành phần tốc độ gió theo chiều dọc và không phù hợp để đại diện cho điều kiện của cơn bão nhiệt đới. 4)

Các mô hình tính toán cho điều kiện khí quyển không trung tính ngoài khơi đã được đề xuất. Các mô hình trong tài liệu số [15] của Thư mục tài liệu tham khảo có thể được áp dụng nếu không có thông tin khác. Chúng đại diện cho ba mức cường độ luồng xoáy khác nhau trải dài từ xa bờ đến rất gần bờ với địa hình phức tạp trên bờ. Phải cẩn thận khi chứng minh mức độ chấp nhận.

Trong trường hợp thiếu dữ liệu tại vị trí cụ thể thích hợp để ước tính độ lệch chuẩn của luồng xoáy với thời gian trung bình 1 h, có thể giả định rằng nó liên quan đến độ lệch chuẩn của luồng xoáy trung bình trong 10 min bởi:

6.4.3.4  Đánh giá các ảnh hưởng của luồng rẽ khí từ các tuabin gió lân cận

Việc đánh giá các ảnh hưởng của luồng rẽ khí từ các tuabin gió lân cận phải được thực hiện theo yêu cầu được quy định trong IEC 61400-1. Hướng dẫn cụ thể được cho trong Phụ lục E của IEC 61400-1:2019 về các điều kiện tại vị trí cụ thể.

6.4.4  Đánh giá các điều kiện biển

...

...

...

Các tham số trạng thái biển cực đoan dưới đây phải được ước tính:

• chiều cao sóng đáng kể với chu kỳ lặp lại 500 năm, giả sử chu kỳ tham chiếu là 3 h, H_s,500;

• chiều cao sóng đáng kể với chu kỳ lặp lại 50 năm, giả sử chu kỳ tham chiếu là 3 h, H_s,50;

• chiều cao sóng đáng kể với chu kỳ lặp lại 1 năm, giả sử chu kỳ tham chiếu là 3 h, H_s,1;

• chiều cao sóng cực đoan riêng rẽ với chu kỳ lặp lại 500 năm, H₅₀₀ và phạm vi chu kỳ sóng đi kèm;

• chiều cao sóng cực đoan riêng rẽ với chu kỳ lặp lại 50 năm, H₅₀ và phạm vi chu kỳ sóng đi kèm;

• chiều cao sóng cực đoan riêng rẽ với chu kỳ lặp lại 1 năm, H₁ và phạm vi chu kỳ sóng đi kèm;

• chiều cao đỉnh sóng cực đoan với chu kỳ lặp lại 50 năm.

Chiều cao của sóng đáng kể cực đoan và chiều cao sóng riêng rẽ cực đoan có thể được xác định theo một số cách khác nhau. Phương pháp phù hợp nhất dựa trên phân tích thống kê của chiều cao sóng đáng kể đỉnh bão trong cơ sở dữ liệu metocean vượt qua một ngưỡng nhất định. Chiều cao sóng riêng rẽ cực đoan có thể được xác định bằng cách tích chập của phân bố dài hạn của chiều cao sóng đáng kể H_s và chu kỳ phổ sóng cao nhất T_p, với phân bố ngắn hạn điều kiện của chiều cao sóng riêng rẽ H dựa trên chiều cao sóng đáng kể H_s. Tham khảo ISO 19901-1. Tuy nhiên, các chiều cao sóng cực đoan có thể bị giới hạn bởi độ sâu của nước.

...

...

...

Phụ lục F đưa ra hướng dẫn về đánh giá các điều kiện sóng cực đoan trong các điều kiện bão nhiệt đới.

Trong trường hợp dữ liệu metocean không đủ để đánh giá chiều cao sóng cực đoan và phạm vi của các chu kỳ sóng liên quan, đối với nước sâu có thể giả định rằng:

H = 1,86 H_s                              (10)

được xác định là sóng cực đoan có khả năng cao nhất trong một trạng thái biển có chu kỳ tham chiếu là 3 h với chiều cao sóng đáng kể H_s, giả sử một phân bố Rayleigh của các chiều cao sóng và 1 000 sóng, tức là phân vị vượt qua 0,1 % của phân bố Rayleigh. Liên kết với chiều cao sóng này, phạm vi chu kỳ sóng sau đây có thể được áp dụng:

Lưu ý rằng công thức trên là mối quan hệ đối với sóng do gió tạo ra. Có thể lắp đặt FOWT tại các vị trí mà sóng lừng có thể có tác động đáng kể đến đáp ứng của FOWT. Tại các vị trí như vậy, có thể quan sát thấy các khoảng thời gian dài hơn giá trị được chỉ định trong công thức (11). Để biết chi tiết, xem Phụ lục R.

Đối với một chiều cao sóng nhất định, chu kỳ sóng có một giới hạn dưới phụ thuộc vào độ sâu, được xác định từ giới hạn chiều cao sóng vỡ. Lưu ý rằng ở nước sâu, tỷ lệ H₅₀/H_s50 và H₁/Hs₁ thường nằm trong khoảng từ 1,9 đến 2,0. Đối với các điểm nước nông mà không có dữ liệu đo, H₅₀ và H₁ phải được giả định bằng chiều cao sóng vỡ trong trường hợp chiều cao sóng vỡ nhỏ hơn 2,0 lần giá trị của H_s thích hợp.

6.4.4.2  Đánh giá các điều kiện sóng bình thường

Đối với các trạng thái biển bình thường, cơ sở dữ liệu metocean của vị trí cụ thể phải được phân tích để xác định phân bố xác suất kết hợp dài hạn của các tham số sau:

...

...

...

• chiều cao sóng đáng kể, H_s;

• chu kỳ phổ cực đoan, T_p.

Lưu ý rằng đây là yêu cầu tối thiểu và trong trường hợp sử dụng phổ sóng chuẩn không phù hợp, có thể xem xét thêm các tham số sóng hoặc phổ sóng rời rạc bao gồm phổ hai chiều về tần số và hướng. Ví dụ, trong trường hợp sóng lừng và sóng do gió đều chiếm ưu thế và phổ có hai đỉnh được sử dụng để thiết kế, cần có thêm các tham số.

Điều 6.3.3.2.2 xác định NSS, một khoảng thời gian trung bình 1 h được yêu cầu để thiết lập phân bố xác suất kết hợp dài hạn của , H_s, và T_p. Nếu dữ liệu thống kê kết hợp có sẵn cho , H_s, và T_p được dựa trên một khoảng thời gian trung bình khác, dữ liệu sẽ được chuyển đổi để dựa trên khoảng thời gian trung bình 1 h cho tốc độ gió. Mối tương quan giữa , H_s, và T_p có thể tăng lên với một khoảng thời gian trung bình dài hơn vì sự hình thành sóng dưới tác động của gió diễn ra trong vài giờ. Tuy nhiên, tùy thuộc vào các đặc điểm cụ thể của vị trí, mối tương quan có thể không thay đổi đáng kể với khoảng thời gian trung bình nên có thể giả định phân bố xác suất kết hợp dài hạn của , H_s, và T_p không phụ thuộc vào thời gian trung bình.

Nếu cần thiết, phân bố xác suất kết hợp phải được mở rộng để bao gồm hướng gió và hướng sóng mặc dù các phép đo tại vị trí cụ thể cho phép suy ra sự xuất hiện kết hợp của năm tham số này thường không có sẵn 5). Độ phân giải của phân bố xác suất kết hợp phải sao cho khoảng của bất kỳ bin tốc độ gió nào phải nhỏ hơn hoặc bằng 2 m/s, khoảng của bất kỳ bin chiều cao sóng đáng kể nào phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 m và khoảng của bất kỳ bin chu kỳ sóng nào phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 s. Nếu có sẵn dữ liệu định hướng thì độ rộng của các phần hướng gió và hướng sóng phải bằng 30° hoặc nhỏ hơn.

6.4.4.3  Đánh giá dòng chảy

Ngoài ảnh hưởng của dòng chảy lên tải của kết cấu đỡ của FOWT, dòng chảy còn ảnh hưởng đến vị trí và hướng của bến tàu và đệm chắn và có thể tạo ra hiện tượng xói mòn đáy biển.

Dòng hải lưu phải được đánh giá dựa trên các thành phần liên quan đến thủy triều, sóng bão và dòng chảy do gió tạo ra, nếu những thành phần này có liên quan đến vị trí của tuabin gió. Đặc điểm về vận tốc và hướng của từng thành phần đáng kể của dòng hải lưu tại vị trí phải được đánh giá riêng biệt.

Vận tốc dòng hải lưu bề mặt cực đoan có chu kỳ lặp lại là 1 năm, 50 năm và 500 năm phải được xác định từ phân tích của cơ sở dữ liệu metocean của vị trí cụ thể.

...

...

...

6.4.4.4  Đánh giá mực nước, thủy triều và sóng bão

Mức trung bình và dao động của mực nước tại vị trí tuabin gió phải được đánh giá để xác định các tham số sau:

• mực nước biển trung bình (MSL);

• thủy triều thiên văn cao nhất (HAT) và thủy triều thiên văn thấp nhất (LAT);

• mực nước tĩnh cao nhất (HSWL) bao gồm cả sóng bão tăng;

• mực nước tĩnh thấp nhất (LSWL) bao gồm cả sóng bão giảm.

Những tham số này phải được xác định từ cơ sở dữ liệu metocean tại vị trí cụ thể. Ước lượng chính xác về sóng bão đòi hỏi một tập dữ liệu lớn. Các phép đo dài hạn hoặc mô phỏng ngược từ các địa điểm gần kề có thể được sử dụng cùng với kỹ thuật tương quan để suy ra các đặc tính về sóng bão tại vị trí cụ thể.

6.4.4.5  Đánh giá về băng biển/ hồ

Ở những vị trí dự kiến có băng, tính chất vật lý của băng phải được xem xét khi thiết kế các kết cấu đỡ của FOWT.

...

...

...

Có một vài tham số cần đánh giá, một số trong số đó có thể được đo, một số khác được tính từ các công thức kinh nghiệm và một số khác được xác định từ các nguồn dữ liệu lịch sử như bản đồ băng.

Dưới đây là các tham số liên quan nhất:

• độ dày của tảng băng với chu kỳ lặp lại 50 năm, h₅₀;

• kích thước của các phần băng dày có diện tích hữu hạn (như các rặng băng) mà bị cuốn vào trong băng có thể va chạm với kết cấu, bao gồm độ dày lớp băng kết khối h_c, với chu kỳ lặp lại 50 năm;

• hệ số cường độ băng C_R;

• khối lượng riêng của băng;

• tốc độ dòng chảy ở 1 m dưới bề mặt dưới của băng;

• tốc độ gió ở độ cao 10 m trên bề mặt, tác động vào các tảng băng và rặng băng;

• dao động mực nước;

...

...

...

• khối lượng riêng của nước;

• khối lượng riêng của không khí;

• độ đông theo ngày;

• hệ số cản gió C_W;

• hệ số cản dòng C_C;

• tần suất tập trung băng.

6.4.4.6  Đánh giá mảng bám sinh vật biển

Độ dày mảng bám sinh vật biển và sự phụ thuộc vào độ sâu dưới mực nước biển phải được đánh giá dựa trên các khuyến nghị hiện hành, kinh nghiệm và các dữ liệu đo có sẵn. Các nghiên cứu cho vị trí cụ thể có thể cần thiết để xác định tính chất, khả năng phụ thuộc vào độ dày và độ sâu của mảng bám sinh vật biển.

CHÚ THÍCH: Thông tin liên quan đến sự phát triển của sinh vật biển có sẵn ở một số khu vực (Biển Bắc, Vịnh Ba Tư, bờ biển Tây Phi, Vịnh Mexico, bờ biển California, bờ biển phía Đông Canada), tham khảo ISO 19901-1.

...

...

...

Độ ổn định của đáy biển phải được đánh giá. Cần xác định xem địa hình và kết cấu đất tại vị trí có đòi hỏi cần xem xét khả năng xảy ra các hiện tượng sụt lún, trượt, sụp hố hoặc xói mòn. Nhìn chung, phải tính đến hiện tượng lún và hóa lỏng đất khi thiết kế neo đế trọng lực.

Dựa trên quan sát, biến đổi của thềm đáy biển thường có thể được đặc trưng bởi kết hợp của các yếu tố sau:

• sự xói mòn cục bộ được đặc trưng bởi các hố mòn với các bờ dốc xung quanh các phần tử kết cấu như cọc và nhóm cọc khi được sử dụng như neo;

• sự xói mòn toàn bộ được đặc trưng bởi các hố mòn nông có phạm vi rộng xung quanh một kết cấu, có thể do ảnh hưởng tổng thể của kết cấu, tương tác giữa nhiều kết cấu, hoặc tương tác sóng-đất-kết cấu;

• chuyển động tổng thể dưới đáy biển của sóng cát, rặng băng và bãi cạn có thể xảy ra khi không có công trình. Những chuyển động như vậy có thể dẫn đến việc thềm đáy biển hạ xuống hoặc nâng lên hoặc lặp lại theo chu kỳ. Việc có thêm các công trình nhân tạo có thể làm thay đổi dòng vận chuyển trầm tích cục bộ, có thể làm tăng thêm tình trạng xói mòn, tích tụ trầm tích hoặc không có ảnh hưởng.

Sự dịch chuyển và xói mòn đáy biển có thể dẫn đến việc mất đi sự hỗ trợ theo chiều thẳng đứng và chiều ngang của móng, gây ra lún và dịch chuyển không mong muốn của móng nông, gây ứng suất quá mức cho các bộ phận móng và thay đổi đặc tính động của FOWT. Khi có khả năng xảy ra xói mòn thì phải tính đến và/hoặc giảm thiểu khi thiết kế. Nhìn chung, các đánh giá sẽ tuân theo các thủ tục được nêu trong ISO 19901-4, 6.3.4 và 6.3.5.

Phạm vi xói mòn và biện pháp bảo vệ khỏi xói mòn cần thiết tại vị trí FOWT phải được xác định:

• trên cơ sở các hồ sơ trước đây từ các vị trí ở gần hoặc các vị trí có đặc điểm thềm đáy biển tương tự;

• từ các thử nghiệm mô hình; hoặc

...

...

...

6.4.5  Đánh giá các điều kiện môi trường khác

6.4.5.1  Quy định chung

Phải đánh giá các tham số quy định tại 6.3.5.

6.4.5.2  Các điều kiện môi trường bình thường khác

Giá trị bình thường của các tham số môi trường được đưa ra dưới đây có thể được giả định như sau:

• dải nhiệt độ không khí xung quanh từ -10 °C đến +30 °C;

• độ ẩm tương đối lên tới 100 %;

• cường độ bức xạ mặt trời 1 000 W/m^2;

• khối lượng riêng của không khí 1,225 kg/m^3;

...

...

...

• dải nhiệt độ nước từ 0 °C đến +30 °C.

Khi không có dữ liệu về khối lượng riêng của không khí tại vị trí thì phải giả định rằng khối lượng riêng của không khí nhất quán với ISO 2533:1975, được hiệu chỉnh thích hợp với nhiệt độ trung bình hàng năm.

Khi đơn vị thiết kế quy định các điều kiện bên ngoài bổ sung thì các tham số và giá trị của chúng cũng phải được nêu trong tài liệu thiết kế và phải phù hợp với các yêu cầu của IEC 60721-2-1.

6.4.5.3  Các điều kiện môi trường cực đoan khác

6.4.5.3.1  Quy định chung

Các điều kiện môi trường cực đoan khác phải được xem xét khi thiết kế FOWT bao gồm nhiệt độ, sét, băng và động đất.

6.4.5.3.2  Nhiệt độ

Trong trường hợp không có dữ liệu tại vị trí cụ thể, dải nhiệt độ không khí xung quanh cực đoan đối với các tuabin gió ngoài khơi có thể được giả định là từ -15 °C đến +40 °C.

Trong trường hợp không có dữ liệu tại vị trí cụ thể, dải nhiệt độ nước cực đoan đối với các tuabin gió ngoài khơi có thể được giả định là từ -2 °C đến +35 °C.

...

...

...

Các quy định về chống sét được yêu cầu trong IEC 61400-24 có thể được coi là đầy đủ đối với các FOWT.

6.4.5.3.4  Đóng băng

Không có yêu cầu tối thiểu nào về đóng băng được đưa ra đối với FOWT thuộc các cấp tuabin gió tiêu chuẩn. Sự tích tụ băng trên các bộ phận của tuabin gió phải được xem xét từ:

• độ ẩm và mảnh vụn ở nhiệt độ khoảng 0°C và dưới 0°C;

• tia nước của đỉnh sóng ở nhiệt độ dưới 0°C.

6.4.5.3.5  Động đất

Trong trường hợp có liên quan, việc đánh giá điều kiện động đất phải được thực hiện; xem Phụ lục H.

6.4.6  Đánh giá điều kiện lưới điện

Để đánh giá các điều kiện của lưới điện, tham khảo 11.7 của IEC 61400-1:2019. Trong trường hợp không có dữ liệu vị trí, việc mất kết nối điện trong thời gian 3 tháng liên tục phải được coi là điều kiện cực đoan.

...

...

...

Việc khảo sát đất phải được thực hiện để cung cấp thông tin đầy đủ nhằm mô tả các đặc tính của đất theo chiều sâu và khu vực sẽ ảnh hưởng hoặc bị ảnh hưởng bởi neo. Các cuộc khảo sát nói chung sẽ bao gồm những nội dung sau:

• khảo sát địa chất của vị trí;

• khảo sát độ sâu của thềm đáy biển bao gồm việc đăng ký các đá tảng, sóng cát hoặc vật cản dưới thềm đáy biển;

• khảo sát địa vật lý;

• khảo sát địa kỹ thuật bao gồm thử nghiệm tại chỗ và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Để xây dựng các tham số thiết kế neo cần thiết, dữ liệu thu được trong quá trình khảo sát phải được xem xét kết hợp với đánh giá địa chất nông của khu vực. Nếu có thể, chương trình lấy mẫu và thử nghiệm đất cần được xác định sau khi xem xét các kết quả địa vật lý.

Việc khảo sát đất sẽ bao gồm một hoặc nhiều lỗ khoan đất để cung cấp mẫu đất cho các thử nghiệm tại chỗ và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm nhằm xác định dữ liệu phù hợp cho việc xác định các đặc tính kỹ thuật. Số lượng và độ sâu của các lỗ khoan cần thiết sẽ phụ thuộc vào số lượng và vị trí của neo tuabin gió trong trang trại gió ngoài khơi, sự biến đổi của đất ở vùng lân cận vị trí, loại neo và kết quả của bất kỳ cuộc khảo sát địa vật lý sơ bộ nào. Thử nghiệm xuyên tĩnh (CPT) và lỗ khoan lõi rung nông có thể được sử dụng để bổ sung cho việc khoan đất trong khảo sát đất. Về nguyên tắc, dữ liệu đất tại vị trí cụ thể phải được thiết lập cho từng neo trong trang trại gió. CPT có thể được sử dụng cho mục đích này tại các vị trí đặt tuabin gió nơi không thực hiện việc khoan đất. Để hiệu chuẩn CPT, một CPT phải được thực hiện ở lân cận của một trong các lỗ khoan đất.

CHÚ THÍCH: Hướng dẫn thêm về thiết bị và quy trình khảo sát đất biển được cung cấp trong ISO 19901-8. ISO 19901-10 cung cấp hướng dẫn về khảo sát địa vật lý biển.

Việc khảo sát đất sẽ cho các dữ liệu dưới đây làm cơ sở cho thiết kế neo:

...

...

...

• các tham số cường độ cắt, bao gồm cả hiệu ứng suy thoái đất, nếu liên quan đến kiểu neo;

• đặc tính biến dạng, bao gồm các tham số kết hợp, nếu liên quan đến kiểu neo;

• độ thẩm thấu, nếu liên quan đến kiểu neo;

• các tham số độ cứng và giảm chấn để dự đoán các đặc tính động của FOWT, nếu liên quan đến kiểu neo;.

Đối với từng lớp đất, các thuộc tính kỹ thuật này phải được đánh giá kỹ lưỡng bằng thử nghiệm thích hợp tại hiện trường và thử nghiệm tại phòng thí nghiệm.

Việc đánh giá điều kiện đất cũng phải xem xét khả năng hóa lỏng đất, lún dài hạn, dịch chuyển của móng và đất xung quanh, cũng như tính ổn định thủy lực và ổn định đất.

7  Thiết kế Kết cấu

7.1  Quy định chung

FOWT phải được thiết kế theo điều này. Các yêu cầu bổ sung liên quan đến thiết kế các kết cấu phụ nổi phải tuân theo các điều áp dụng của ISO 19904-1 có tính đến mức độ phơi nhiễm được xác định trong 5.3.

...

...

...

Tính toàn vẹn của các thành phần mang tải của kết cấu FOWT phải được kiểm tra xác nhận và phải khẳng định được mức an toàn chấp nhận được. Độ bền mỏi và độ bền tới hạn của các thành phần kết cấu phải được kiểm tra xác nhận bằng các tính toán, thử nghiệm hoặc cả hai để chứng minh tính toàn vẹn kết cấu của FOWT với mức an toàn thích hợp.

Thực hiện các tính toán bằng cách sử dụng các phương pháp thích hợp. Mô tả về các phương pháp tính toán phải được nêu trong tài liệu thiết kế. Các mô tả phải có bằng chứng về tính hợp lệ của các phương pháp tính toán hoặc tham khảo các nghiên cứu kiểm tra xác nhận thích hợp. Mức tải trong thử nghiệm bất kỳ để kiểm chuẩn độ bền phải tương ứng với các hệ số an toàn thích hợp đối với các tải đặc trưng theo 7.6.

Kết cấu đỡ FOWT, rôto và cộng hưởng của hệ thống truyền động phải được xác định đối với dải tần tăng dần và có gồm cả 2 lần tần số kích thích đi qua cánh. Các cộng hưởng có thể xảy ra phải được kiểm tra ở mức cường độ luồng xoáy bằng 30 % cường độ luồng xoáy thiết kế NTM cấp C đối với DLC 1.2. Nếu tải cộng hưởng cao được phát hiện ở cường độ luồng xoáy thấp thì phải áp dụng các biện pháp để tránh cộng hưởng hoặc chúng phải được tính vào tải thiết kế.

7.2  Phương pháp thiết kế

Phải kiểm tra xác nhận rằng các trạng thái giới hạn không bị vượt quá đối với thiết kế FOWT.

Việc tính toán thiết kế phải dựa trên các phương pháp đã được xác nhận và các quy định được công nhận.

Theo IEC 61400-1, mô hình tính toán thiết kế phải được xác nhận bằng các phép đo tải. Các phép đo như vậy phải được thực hiện trên tuabin gió trên bờ hoặc ngoài khơi có kết cấu và động lực tương tự nhưng có thể khác nhau về chi tiết (chẳng hạn như kết cấu đỡ thay thế) so với tuabin được thiết kế. Các yêu cầu đối với phép đo tải trọng được nêu trong IEC 61400-13.

7.3  Tải

7.3.1  Quy định chung

...

...

...

7.3.2  Tải trọng lực và quán tính

Tải trọng lực và quán tính là các tải tĩnh và động do trọng lực, rung, quay và nếu có, địa chấn gây ra.

Tải quán tính, bao gồm tải con quay hồi chuyển, có tầm quan trọng đặc biệt đối với FOWT do khả năng tuân thủ bổ sung và đáp ứng động tăng lên từ tải khí động học và thủy động lực học.

7.3.3  Tải khí động học

Tải khí động học là các tải tĩnh và động gây ra bởi luồng không khí và tương tác của nó với các bộ phận tĩnh tại và chuyển động của các tuabin gió.

Luồng không khí phụ thuộc vào tốc độ gió trung bình và luồng xoáy ngang qua mặt phẳng rôto, tốc độ quay của rôto, khối lượng riêng của không khí, các dạng khí động học của các thành phần tuabin gió và các hiệu ứng tương tác của chúng, bao gồm cả các hiệu ứng đàn hồi không khí.

Tương tác khí động học giữa luồng khí và FOWT có tầm quan trọng đặc biệt do tính tuân thủ bổ sung và đáp ứng động tăng lên của chúng. Khả năng tương tác của các chuyển động tịnh tiến và quay lớn của kết cấu phụ nổi với tải khí động học của RNA và tháp sẽ được xem xét, bao gồm các hiệu ứng khí động học đàn hồi và các hiệu ứng khí động học tổng thể và cục bộ liên quan và không ổn định (ví dụ như luồng không khí vào động, luồng không khí vào xiên, luồng rẽ khí lệch, khí động học cánh không ổn định bao gồm cả sự trễ động, tương tác xoay cánh). Tải gió trên kết cấu phụ nổi cũng sẽ được xem xét, khi có liên quan.

7.3.4  Tải truyền động

Tải truyền động sinh ra do vận hành và điều khiển FOWT. Chúng ở nhiều dạng khác nhau gồm cả điều khiển mômen xoắn của máy phát/biến tần, các tải trọng từ cơ cấu điều khiển góc quay, góc ngẩng và tải phanh cơ khí. Trong mỗi trường hợp, điều quan trọng trong tính toán đáp ứng và tải trọng là xem xét phạm vi của các lực thao tác hiện có. Đặc biệt, đối với các phanh cơ khí, phạm vi ma sát, lực lò xo hoặc áp lực khi bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và quá trình lão hóa phải được tính đến trong việc kiểm tra đáp ứng và mang tải trong khi phanh.

...

...

...

Tải thủy động là các tải động gây ra bởi dòng nước và sự tương tác của nó với kết cấu đỡ của FOWT.

Tải thủy động phụ thuộc vào động học của dòng nước, khối lượng riêng của nước, độ sâu của nước, hình dạng của kết cấu đỡ và các ảnh hưởng tương tác của chúng, bao gồm cả các hiệu ứng đàn hồi thủy động.

Khi dòng chảy được đưa vào đánh giá thiết kế, gia tốc đối lưu của chất lỏng có dòng chảy cũng có thể ảnh hưởng đến tải quán tính chất lỏng của kết cấu phụ nổi.

Khoảng hở không khí dương phải được đảm bảo cho các kết cấu chính của kết cấu đỡ FOWT không được thiết kế để chịu tải thủy động học. Khoảng hở không khí đủ cho điểm thấp nhất của cánh tuabin gió cũng phải được đảm bảo. Đánh giá khoảng hở không khí phải nắm bắt được đáp ứng với chu kỳ lặp lại 50 năm. Chuyển động của phao sẽ được tính đến trong đánh giá ngoài sự bất đối xứng của sóng, hiệu ứng nhiễu xạ/bức xạ và mực nước tĩnh. Các phương pháp được công nhận và hiệu chuẩn để đánh giá khoảng hở không khí đã được phát triển và có thể được sử dụng nếu được chứng minh là hợp lệ (xem Phụ lục B). Các phương pháp được chọn phải được hỗ trợ bởi các thử nghiệm mô hình thích hợp. Khoảng hở không khí cũng có thể được ước tính trực tiếp dựa trên bảng các trường hợp tải DLC (Bảng 2). Khoảng hở không khí cho phương pháp thay thế phải lớn hơn hoặc bằng 0,2 x H_s50, với giá trị nhỏ nhất là 1,5 m. Có thể sử dụng các bước sau để đánh giá khoảng hở không khí cho phương pháp thay thế:

• Tìm đáp ứng tối đa (nước trồi lên) từ chuỗi thời gian đáp ứng cho từng lần mô phỏng (theo từng giá trị khởi tạo ngẫu nhiên) ứng với điều kiện sóng/gió/hướng truyền nhất định.

• Tính giá trị trung bình của tất cả các đáp ứng tối đa được xác định bằng cách sử dụng các lần mô phỏng khác nhau cho cùng một điều kiện sóng/gió/hướng

• Tìm giá trị trung bình lớn nhất trong tất cả các điều kiện gió/sóng/hướng được đánh giá

• Đánh giá khoảng hở không khí dựa trên ước tính tối đa

Đối với những vị trí có điều kiện cực đoan do bão nhiệt đới gây ra, cần xem xét các hướng dẫn của khu vực để xác định khoảng hở không khí.

...

...

...

Ngoài ra, tải tác động của sóng bao gồm đập và vỗ (tham khảo Phụ lục B để biết định nghĩa), nước dao động và nước tràn lên theo ISO 19904-1 cần được đánh giá khi có liên quan, có tính đến mức độ tiếp xúc được xác định trong 5.3. Để rõ ràng hơn, chú ý rằng trong ISO 19904-1, cả tải "đập" và "vỗ" hiện tại đều thuộc loại "va đập".

7.3.6  Tải băng biển/hồ

Tải băng biển/hồ phải được xem xét, nếu có liên quan. Xem 7.5.4.

7.3.7  Các tải khác

Các tải khác như tải do luồng rẽ khí, các tải va đập vào tàu, rung do xoáy nước, v.v... có thể xuất hiện và phải được tính đến khi thích hợp. Đối với các tải khác liên quan đến khí hậu lạnh, xem Điều 14 và Phụ lục L của IEC 61400-1:2019.

Luồng rẽ khí từ các FOWT lân cận trong quá trình sản xuất điện phải được xem xét đối với tất cả các hướng và tốc độ gió xung quanh có liên quan. Đánh giá tính thích hợp của FOWT tại một vị trí trong trang trại điện gió ngoài khơi phải tính đến các đặc điểm quyết định và luồng xoáy liên quan đến một hoặc nhiều luồng rẽ khí từ các máy móc ngược dòng. Cần xem xét các hiệu ứng sau đây đối với kết cấu, khả năng phục hồi và phạm vi hình học của các luồng rẽ khí ngược dòng:

• sự thay đổi khoảng cách giữa các máy móc do chuyển động của kết cấu phụ nổi;

• độ nghiêng tĩnh và chuyển động tạm thời của các máy móc chạy ngược gió theo các bậc tự do.

Luồng rẽ khí sau tuabin gió tạo ra sự thiếu hụt vận tốc gió có xu hướng uốn khúc cộng với luồng xoáy bổ sung từ những gì có trong luồng gió tự do tự nhiên. Khi luồng rẽ khí từ một hoặc nhiều máy ngược gió tác động một phần vào rôto xuôi gió, tải không đối xứng lớn (bao gồm tải lệch) có thể được tạo ra trên rôto xuôi gió. Các tải này và đáp ứng do chuyển động động có thể đặc biệt quan trọng trong các FOWT mềm khi lệch do cấu hình hệ thống giữ vị trí của chúng. Chuyển động của kết cấu phụ nổi nên được xem xét khi áp dụng các mô hình luồng rẽ khí được mô tả trong IEC 61400-1.

...

...

...

Tải thủy tĩnh tác động lên kết cấu phụ nổi do áp suất tĩnh bên trong và bên ngoài và lực nổi gây ra sẽ được tính đến khi thích hợp, bao gồm cả phần thay đổi theo thời gian từ áp suất thủy tĩnh do chuyển động nhô lên, nghiêng và lắc của kết cấu phụ nổi so với vị trí trung bình của nó.

Về tác động của tải động đất đối với các kết cấu nổi, xem Phụ lục H.

Đối với các vị trí dễ xảy ra sóng thần, sóng thần thường được coi là sự thay đổi độ cao mặt nước và dòng chảy ngang; xem Phụ lục J để có hướng dẫn. Nếu hệ thống cảnh báo sóng thần phù hợp được trang bị để dừng tuabin gió, tình trạng sóng thần có thể được phân tích mà không cần xem xét thêm tải từ tuabin đang vận hành.

7.4  Các tình huống thiết kế và các trường hợp tải

7.4.3  Quy định chung

Điều này mô tả các trường hợp tải thiết kế cho FOWT và quy định một số lượng tối thiểu cần xem xét.

Đối với các mục đích thiết kế, tuổi thọ của FOWT có thể được biểu diễn bằng một tập hợp các tình huống thiết kế bao quát các điều kiện quan trọng nhất mà FOWT có thể trải qua.

Các trường hợp tải phải được xác định từ việc kết hợp các mô hình vận hành hoặc các tình huống thiết kế khác, ví dụ như các điều kiện lắp ráp, lắp đặt hoặc bảo trì cụ thể, với các điều kiện bên ngoài. Phải xem xét tất cả các trường hợp tải liên quan có xác suất xuất hiện chấp nhận được, cùng với đáp ứng của hệ thống điều khiển. Các trường hợp tải thiết kế được sử dụng để kiểm tra xác nhận tính toàn vẹn về kết cấu của FOWT phải được tính toán bằng cách kết hợp:

• các tình huống thiết kế bình thường và điều kiện bên ngoài bình thường hoặc cực đoan thích hợp;

...

...

...

• các tình huống thiết kế vận chuyển, lắp đặt và bảo trì và các điều kiện bên ngoài thích hợp.

Nếu có tương quan giữa điều kiện bên ngoài cực đoan và tình huống sự cố, việc kết hợp thực tế của cả hai phải được xem xét như một trường hợp tải thiết kế.

Trong mỗi tình huống thiết kế, phải xem xét một vài trường hợp tải thiết kế. Tối thiểu phải xem xét các trường hợp tải thiết kế trong Bảng 2. Trong bảng này, các trường hợp tải thiết kế được quy định đối với mỗi tình huống thiết kế bằng cách mô tả gió, biển, điện và các điều kiện bên ngoài khác. Ngoài ra, nếu FOWT được lắp đặt ở vị trí có thể có băng biển/hồ thì xem 7.5.4.

Phải xem xét các trường hợp tải thiết kế khác nếu có liên quan đến tính toàn vẹn kết cấu của thiết kế tuabin gió cụ thể.

Đơn vị thiết kế phải đảm bảo đường bao tải trọng bao gồm tất cả các yếu tố biến đổi có thể làm tăng tải, ví dụ như góc phương vị, chiều cao sóng, sự thay đổi độ sâu của nước, v.v...

Đơn vị thiết kế phải xem xét tác động của việc giảm tải đối với việc giảm các giá trị của các tham số trạng thái tuabin gió và môi trường xuống dưới các giá trị giới hạn được xác định trong tiêu chuẩn này và trong IEC 61400-1.

Đơn vị thiết kế có thể chỉ ra rằng sự thay đổi trong các giá trị tham số nhất định là không đáng kể và do đó việc loại bỏ hoặc giảm bớt mức độ xem xét các tham số này trong mô phỏng trường hợp tải. Thông thường, điều này yêu cầu thực hiện một số lượng mô phỏng hạn chế để chứng minh rằng sự thay đổi của tham số là không đáng kể. Phương pháp này cũng có thể áp dụng để loại bỏ một số tác động bên ngoài nếu được chứng minh là không đáng kể, như dòng chảy, sóng hoặc các phần tử của quá trình này như động học sóng đối với thiết kế RNA liên quan và/hoặc cơ chế tải khí động học đối với thiết kế hệ thống giữ vị trí và thiết kế kết cấu phụ nổi.

Trong FOWT, kết cấu đỡ có khả năng chuyển động lớn hơn, kết hợp với việc thiếu giảm chấn khí động học theo hướng từ bên này sang bên kia, có thể khiến hướng gió, sóng và dòng chảy tác động mạnh hơn đến cả tải cực hạn và tải mỏi.

Tác động của gió và sự không thẳng hàng của sóng/dòng chảy (MIS) có thể là mối quan tâm đặc biệt đối với kết cấu đỡ FOWT và sẽ được xem xét cho từng DLC, khi được quy định. Tuy nhiên, nếu thấy rằng tác động của sự không thẳng hàng giữa gió, sóng và dòng chảy không đáng kể, thì sự không thẳng hàng có thể được bỏ qua đối với các DLC khi Bảng 2 chỉ định sự không thẳng hàng (MIS).

...

...

...

Đối với mỗi trường hợp tải thiết kế, loại phân tích thích hợp được công bố là "F" và "U" trong Bảng 2. Loại "F" đề cập đến phân tích các tải mỏi, được sử dụng trong việc đánh giá độ bền mỏi. Loại "U" đề cập đến phân tích các tải cực hạn, liên quan đến độ bền vật liệu, độ uốn đầu cánh và ổn định của kết cấu.

Có thể chuẩn bị danh sách DLC "F" dựa trên chuỗi thời gian dữ liệu môi trường, thường là từ một điểm lưới mô phỏng ngược. Với độ phân giải không gian của mô phỏng ngược theo thứ tự phạm vi chuyển động của FOWT hoặc cao hơn, một điểm hindcast duy nhất có thể được coi là đại diện cho vị trí FOWT. Không giống như biểu đồ phân tán, chuỗi thời gian dữ liệu môi trường chứa thông tin phân bố đa biến liên tục và mở khỏa các khả năng sau:

• tính đến các điều kiện tự nhiên, theo dõi các hướng của thành phần môi trường đồng thời (gió, sóng, nước dâng, dòng chảy);

• ấn định các tham số DLC bằng cách sử dụng số liệu thống kê đại diện thay vì một tâm bin tùy ý;

• kiểm tra xác nhận tính đại diện của danh sách rời rạc so với phân bố ban đầu.

Khi áp dụng chuỗi thời gian dữ liệu môi trường, sự thay đổi thống kê phải nhất quán với biểu đồ phân tán thống kê dài hạn tương ứng.

Các trường hợp tải thiết kế loại "U", được phân loại là bình thường (N) hoặc bất thường (A). Các trường hợp tải thiết kế bình thường dự kiến sẽ xảy ra thường xuyên. Tuabin ở trạng thái bình thường hoặc có thể có các lỗi hoặc bất thường nhỏ. Các tình huống thiết kế bất thường ít có khả năng xảy ra. Chúng thường tương ứng với các tình huống thiết kế với các sự cố nghiêm trọng dẫn đến kích hoạt các chức năng bảo vệ hệ thống. Loại tình huống thiết kế, N hoặc A xác định các hệ số an toàn từng phần  được áp dụng cho các tải cực hạn. Các hệ số này được cho trong Bảng 3 của IEC 61400-1:2019.

Hướng dẫn về số lượng và thời lượng mô phỏng cần thiết được đề cập ở 7.5.6.

Bảng 2 - Các trường hợp tải thiết kế

...

...

...

DLC

Điều kiện gió

Sóng

Hướng Metocean (Gió, sóng, dòng chảy)

Dòng biển

Mực nước

Điều kiện khác

Kiểu phân tích

Hệ số an toàn từng phần

...

...

...

1.1

NTM

Cụm rôto-vỏ tuabin

NSS

MIS, MUL

NCM

MSL

...

...

...

U

N

(1,25)

1.2

NTM

Phân bố xác suất kết hợp NSS của H_s, T_p, V_hub

MIS, MUL

NCM

...

...

...

F

*

1.3

ETM

NSS

COD, MUL

...

...

...

MSL

U

N

1.4

ECD

NSS

...

...

...

NCM

MSL

U

N

1.5

EWS

NSS

...

...

...

COD, MUL

NCM

MSL

U

N

1.6

NTM

...

...

...

MIS, MUL

NCM

NWLR

U

N

2) Sản xuất điện cộng với có sự cố

2.1

...

...

...

NSS

COD, MUL

NCM

MSL

Sự cố hệ thống điều khiển bình thường hoặc mất kết nối lưới điện hoặc sự cố chức năng điều khiển lớp chính (xem 7.4.3)

U

N

...

...

...

NTM

Phân bố xác suất kết hợp NSS của H_s, T_p, V_hub

COD, MUL

NCM

MSL

Sự cố hệ thống điều khiển bất thường hoặc sự cố liên quan chức năng bảo vệ lớp phụ (xem 7.4.3)

U

A

...

...

...

EOG

 và V_out

NSS

COD, MUL

NCM

MSL

Sự cố điện bên ngoài hoặc bên trong kể cả mất kết nối lưới điện

U

...

...

...

2.4

NTM

NSS

COD, MUL

NCM

NWLR hoặc ≥ MSL

Sự cố hệ thống điều khiển, sự cố điện hoặc mất kết nối lưới điện

...

...

...

*

2.5

NWP

NSS

COD, MUL

NCM

MSL

...

...

...

U

N

2.6

NTM

SSS

MIS, MUL

NCM

NWLR

...

...

...

U

A

3) Khởi động

3.1

NWP

NSS

COD, MUL

...

...

...

NWLR hoặc ≥ MSL

F

*

3.2

EOG

 và V_out

NSS

...

...

...

NCM

MSL

U

N

3.3

EDC

 và V_out

NSS

...

...

...

MIS, thay đổi hướng gió, MUL

NCM

MSL

U

N

4) Dừng bình thường

4.1

NWP

...

...

...

NSS

COD, MUL

NCM

NWLR hoặc ≥ MSL

F

*

...

...

...

EOG

và V_out

NSS

COD, MUL

NCM

MSL

...

...

...

N

4.3

NTM

SSS hoặc điều kiện khắc nghiệt nhất thấp hơn SSS mà khởi động các giới hạn an toàn của hệ thống điều khiển và bảo vệ

MIS, MUL

NCM

MSL

...

...

...

U

N

5) Dừng khẩn cấp

5.1

NTM

 và V_out

NSS

COD, MUL

...

...

...

MSL

U

N

6) Dừng (đứng yên hoặc không tải)

6.1

EWM Mô hình luồng gió xoáy

ESS

...

...

...

MIS, MUL

ECM

EWLR

U

N

6.2

EWM Mô hình luồng gió xoáy

...

...

...

ESS

MIS, MUL

ECM

EWLR

Mất kết nối lưới điện

U

A

...

...

...

EWM Mô hình luồng gió xoáy

ESS

MIS, MUL

ECM

NWLR

Độ lệch hướng quay vỏ tuabin cực đoan

...

...

...

N

6.4

NTM

Phân bố xác suất kết hợp NSS của H_s, T_p, V_hub

MIS, MUL

NCM

NWLR hoặc ≥ MSL

...

...

...

*

6.5

EWM Mô hình luồng gió xoáy ^a)

ESS ^a)

MIS, MUL

ECM ^a)

...

...

...

Chỉ cho kết cấu đỡ FOWT

U

1,0

7) Dừng cộng với các điều kiện sự cố

7.1

EWM

ESS

...

...

...

ECM

NWLR

U

A

7.2

NTM

...

...

...

MIS, MUL

NCM

NWLR hoặc ≥ MSL

F

*

8) Vận chuyển, lắp ráp, bảo trì và sửa chữa

8.1

Xem 7.4.9 để có hướng dẫn. Các điều kiện thiết kế phải được chỉ ra trong cơ sở thiết kế.

...

...

...

N

8.2

EWM

ESS

MIS, MUL

ECM

...

...

...

U

N

8.3

NTM

Phân bố xác suất kết hợp NSS của H_s, T_p, V_hub

MIS, MUL

NCM

...

...

...

Không nối lưới trong thời gian lắp đặt

F

*

8.4

Xem 7.4.9 để có hướng dẫn. Các điều kiện thiết kế phải được chỉ ra trong cơ sở thiết kế.

F

*

F1) Kiểm tra dự phòng và ổn định khi hỏng - Sản xuất điện

F.1.1

...

...

...

NSS

MIS, MUL

NCM

MSL

Điều kiện quá độ giữa điều kiện nguyên vẹn và kiểm tra dự phòng

U

A

...

...

...

NTM

NSS

MIS, MUL

NCM

MSL

Điều kiện kiểm tra dự phòng

U

...

...

...

F.1.3

NTM

NSS

MIS, MUL

NCM

MSL

Rò rỉ (ổn định khi bị hư hại)

...

...

...

A

F2) Kiểm tra dự phòng và ổn định khi hỏng - Dừng (đứng yên hoặc không tải)

F.2.1

EWM

ESS

MIS, MUL

ECM

...

...

...

Điều kiện quá độ giữa điều kiện nguyên vẹn và kiểm tra dự phòng

U

A

F.2.2

EWM

ESS

MIS, MUL

...

...

...

EWLR

Điều kiện kiểm tra dự phòng

U

A

F.2.3

EWM

ESS

...

...

...

ECM

EWLR

Rò rỉ (ổn định khi bị hư hại)

U

A

^a^) Chu kỳ lặp lại là 500 năm phải được xem xét cho từng điều kiện môi trường bằng các tổ hợp dưới đây (trừ khi áp dụng cách tiếp cận đường bao dựa trên các phân bố chung):

- 500 năm gió, 50 năm sóng, 5 năm dòng chảy

- 50 năm gió, 500 năm sóng, 5 năm dòng chảy

- 5 năm gió, 5 năm sóng, 500 năm dòng chảy.

...

...

...

COD: cùng hướng (xem 6.3.3.2)

DLC: trường hợp tải thiết kế

ECD: gió giật liên tục cực đoan có đổi hướng (xem IEC 61400-1)

ECM: mô hình dòng chảy cực đoan (xem 6.3.3.3.5)

EDC: đổi hướng cực đoan (xem IEC 61400-1)

EOG: gió giật hoạt động cực đoan (xem IEC 61400-1)

ESS: trạng thái biển cực đoan (xem 6.3.3.2.4)

EWLR: phạm vi mực nước cực đoan (xem 6.3.3.4.3)

EWM: mô hình tốc độ gió cực đoan (xem IEC 61400-1)

...

...

...

MIS: không thẳng hàng (xem 6.3.3.2)

MSL: mực nước biển trung bình (xem 6.3.3.4)

MUL: đa hướng (xem 6.3.3.2)

NCM: mô hình động chảy bình thường (xem 6.3.3.3.4)

NTM: mô hình luồng xoáy bình thường (xem IEC 61400-1)

NWLR: phạm vi mực nước bình thường (6.3.3.4.2)

NWP: mô hình biên dạng gió bình thường (xem IEC 61400-1)

NSS: trạng thái biển bình thường (xem 6.3.3.2.2)

SSS: trạng thái biển khắc nghiệt (xem 6.3.3.2.3)

...

...

...

V_r ± 2 m/s:nhạy đối với tất cả các tốc độ gió trong phạm vi phải được phân tích

F: độ mỏi (xem 7.6.3)

U: độ bền tới hạn (xem 7.6.2)

N: bình thường

A: bất thường

*: hệ số an toàn từng phần đối với mỏi (xem 7.6.3)

Khi một phạm vi tốc độ gió được chỉ ra trong Bảng 2, phải xem xét tốc độ gió dẫn đến điều kiện bất lợi nhất cho thiết kế tuabin gió. Phạm vi tốc độ gió có thể được thể hiện bởi tập hợp các giá trị rời rạc, trong trường hợp đó độ phân giải phải đủ để đảm bảo độ chính xác của các tính toán. Liên quan đến định nghĩa các trường hợp tải thiết kế, tham khảo các điều kiện gió mô tả trong Điều 6.

CHÚ THÍCH 1: Nói chung, độ phân giải 2 m/s được coi là đủ. Tuy nhiên, trong dải tốc độ gió mà đường cong công suất tăng nhanh, có thể cần độ phân giải tốt hơn về tốc độ gió để đảm bảo độ chính xác.

Trong các quy định chi tiết về các trường hợp tải thiết kế (DLC) trong các điều từ 7.4.2 đến 7.4.10, một số DLC cho phép các công thức thay thế. Khi đề cập đến các lựa chọn, đơn vị thiết kế theo tiêu chuẩn này phải quyết định lựa chọn nào sẽ được sử dụng trong toàn bộ phân tích của DLC.

...

...

...

CHÚ THÍCH 2: Đối với DLC 1.4 và 3.3, có thể giả định rằng gió và sóng đều cùng hướng và chỉ hướng trước sự thay đổi tạm thời trong hướng gió trung bình.

Độ lệch hướng quay vỏ tuabin trung bình hoặc cực đại cần xem xét cho mỗi trường hợp tải thiết kế phải như đã nêu trong IEC 61400-1. Độ lệch hướng quay vỏ tuabin được định nghĩa là độ lệch theo phương ngang của trục rôto tua bin gió so với hướng gió. Do chuyển động xoay của kết cấu phụ nổi và thiếu khả năng kiểm soát xoay vỏ tuabin trong các công cụ mô phỏng thông thường, độ lệch hướng quay vỏ tuabin trung bình nhận ra trong mô phỏng có thể lệch so với đầu vào dự định, ví dụ, do độ cứng xoay nhỏ của hệ thống giữ vị trí hoặc chuyển động quay-xoay kết hợp. Một ví dụ về sự không khớp được cho trên Hình 5. Điều này có thể chấp nhận được nhưng cần đánh giá một cách thận trọng. Nếu cần, có thể thực hiện sửa đổi xoay vỏ tuabin đầu vào.

Hình 5 - Góc nhìn từ trên xuống của độ lệch vỏ tuabin và độ lệch vỏ tuabin trong mô phỏng

7.4.2  Sản xuất điện (DLC 1.1 đến 1.6)

Trong tình huống thiết kế này, FOWT đang vận hành và được nối với phụ tải điện. Cấu hình tuabin gió giả định phải tính đến sự mất cân bằng rôto. Khối lượng tối đa và sự mất cân bằng khí động học (ví dụ như độ xoay của cánh và độ lệch xoắn) quy định trong chế tạo rôto phải được sử dụng trong các tính toán thiết kế.

Ngoài ra, các độ lệch với các tình huống vận hành tối ưu về lý thuyết như độ quay tuabin và các lỗi theo dõi hệ thống điều khiển phải được tính đến trong phân tích các tải vận hành.

Các trường hợp tải thiết kế (DLC) 1.1 và 1.2 đưa ra các yêu cầu đối với các tải do luồng xoáy khí quyển (NTM) và trạng thái biển ngẫu nhiên (NNS) xảy ra trong quá trình vận hành bình thường của FOWT trong suốt tuổi thọ.

Phân tích của DLC 1.1 chỉ được yêu cầu cho việc tính toán các tải cực hạn tác động lên cụm rôto-vỏ tuabin. Các tính toán cho DLC 1.1 sẽ dựa trên việc ngoại suy thống kê của các kết quả đáp ứng tải từ nhiều mô phỏng của trạng thái biển ngẫu nhiên và dòng không khí nhiễu động cho tất cả các tốc độ gió trung bình vận hành.

...

...

...

Nếu các giá trị thiết kế cực đoan của mômen gốc cánh suy ra từ DLC 1.1 không vượt quá các giá trị thiết kế cực đoan được suy ra cho DLC 1.3, hệ số c cho mô hình luồng xoáy cực đoan sử dụng trong DLC 1.3 (xem IEC 61400-1) có thể được tăng lên cho đến khi các giá trị thiết kế cực đoan của mômen gốc cánh tính toán trong DLC 1.3 bằng hoặc vượt qua các giá trị tương ứng. Các giá trị đặc trưng của các tải liên quan cho các thành phần tuabin khác có thể được xác định từ phân tích này dựa trên DLC 1.3 với giá trị c tăng lên. Như một lựa chọn thay thế cho phân tích này, các giá trị đặc trưng của tất cả các thành phần tải liên quan cho mỗi thành phần tuabin cụ thể khác nhau có thể được xác định hoặc ngoại suy trực tiếp từ phép mô phỏng.

Đối với DLC 1.2, điều kiện biển bình thường (NSS) phải được giả định. Một giá trị duy nhất của chiều cao sóng đáng kể có thể được xem xét cho mỗi tốc độ gió trung bình có liên quan. Tuy nhiên, đơn vị thiết kế cần đảm bảo rằng số lượng và độ phân giải của các trạng thái biển bình thường được xem xét là đủ để tính hỏng hóc do mỏi cùng với phân bố dài hạn của các tham số metocean. Chiều cao sóng đáng kể, chu kỳ phổ đỉnh, hướng sóng và mực nước đối với từng trạng thái biển bình thường phải được xem xét, cùng với tốc độ gió trung bình liên quan, dựa trên phân bố xác suất kết hợp dài hạn của các tham số metocean. Xem 7.6.3 liên quan đến tính khả dụng của tuabin.

DLC 1.3 đưa ra các yêu cầu về tải cực hạn được tạo ra từ các điều kiện luồng xoáy cực đoan. Trạng thái biển bình thường (NSS) phải được giả định cho trường hợp tải thiết kế này (theo 7.4.1). Chiều cao sóng đáng kể cho mỗi trạng thái biển riêng rẽ phải được xem như là giá trị kỳ vọng của chiều cao sóng đáng kể được ổn định theo tốc độ gió trung bình tương ứng.

Các ảnh hưởng của luồng rẽ khí phải được xem xét cho DLC 1.2 và DLC 1.3 - xem hướng dẫn ở Phụ lục E của IEC 61400-1:2019.

DLC 1.4 và 1.5 quy định các trường hợp quá độ đã được lựa chọn là các sự kiện tiềm năng quan trọng trong vòng đời của một tuabin gió ngoài khơi. Đối với các trường hợp tải này, trạng thái biển bình thường (NSS) phải được giả định (theo 7.4.1). Chiều cao sóng đáng kể cho mỗi trạng thái biển riêng rẽ phải được xem như là giá trị kỳ vọng của chiều cao sóng đáng kể được ổn định theo tốc độ gió trung bình tương ứng.

Đối với DLC 1.4, có thể giả định rằng gió và sóng cùng hướng trước sự thay đổi quá độ trong hướng gió.

DLC 1.6 đưa ra các yêu cầu về tải cực hạn được tạo ra từ các điều kiện luồng xoáy bình thường (NTM) và trạng thái biển khắc nghiệt (SSS). Việc tính đáp ứng phải xem xét đầy đủ về đáp ứng động của tuabin gió đối với tải gió, sóng và dòng chảy cũng như động học sóng phi tuyến. Để đảm bảo điều này, trường hợp tải phải được phân tích bằng cách sử dụng các mô phỏng về luồng xoáy vào kết hợp với các trạng thái biển ngẫu nhiên. Nếu được chứng minh là thận trọng, việc đưa vào một con sóng có chiều cao bằng chiều cao sóng cực đại phù hợp với SSS nhúng vào các con sóng không đều có thể tùy chọn được sử dụng để cải thiện sự hội tụ của hiệu ứng tải đặc trưng; xem Phụ lục D để biết thêm chi tiết về quy trình này và Phụ lục N để biết các cảnh báo và phương án thay thế. Các tham số trạng thái biển được xác định như mô tả trong 6.3.3.2.3. Điều 7.5.6 đưa ra cách thực hiện các mô phỏng để đáp ứng các yêu cầu của DLC 1.6.

Đơn vị thiết kế được phép giới hạn hoạt động của tuabin gió trong điều kiện khắc nghiệt với các chức năng cụ thể của hệ thống điều khiển và bảo vệ. Chức năng của hệ thống điều khiển và bảo vệ sẽ được mô tả theo các yêu cầu trong Điều 8 và giới hạn hoạt động có thể được xác định bởi trạng thái biển hoặc bằng tín hiệu đo khác. Có thể hệ thống điều khiển và bảo vệ sẽ không cho phép hoạt động ở các điều kiện được mô tả trong DLC 1.6. Khi điều này có thể được chứng minh, DLC 1.6 có thể được chạy ở các điều kiện khắc nghiệt nhất mà hệ thống điều khiển và bảo vệ cho phép.

7.4.3  Phát điện có xuất hiện sự cố hoặc mất kết nối điện lưới (DLC 2.1 - 2.6)

...

...

...

Tình huống thiết kế này liên quan đến một sự kiện quá độ được kích hoạt bởi sự cố hoặc mất kết nối lưới điện khi tuabin đang phát điện. Mọi sự cố trong hệ thống kiểm soát và bảo vệ, hoặc sự cố nội bộ trong hệ thống điện, đáng kể đối với tải của tuabin gió (như ngắn mạch máy phát) phải được xem xét. Tình huống thiết kế này cũng được coi là quan trọng cho phân tích mỏi, xem DLC 2.4.

Chế độ lỗi và phân tích tác động (FMEA) hoặc phân tích sự cố tương đương phải được thực hiện để xác định các sự kiện sự cố liên quan đến mang tải của tuabin gió.

Vị trí góc phương vị của rôto tại thời điểm sự cố có thể ảnh hưởng đáng kể đến mức tải. Vị trí góc phương vị tại thời điểm xảy ra sự cố cần được chọn ngẫu nhiên.

Các sự cố trong hệ thống điều khiển phải được xem là DLC 2.1 và DLC 2.2 như được mô tả ở 7.4.3.2. Đối với các kiến trúc trong đó sự an toàn của tuabin được đảm bảo bởi hai tập hợp chức năng độc lập (qua chức năng điều khiển lớp chính và chức năng bảo vệ lớp phụ), có thể sử dụng phương pháp mô tả ở 7.4.3.3.

Xem IEC 61400-1:2019, Điều 8 về hướng dẫn xác định các chế độ lỗi, đánh giá các chu kỳ lặp lại của chế độ lỗi, loại bỏ lỗi và biện pháp để tránh các lỗi có nguyên nhân chung.

Để xác định các trường hợp lỗi bổ sung trong DLC 2.1, hệ số tải cục bộ có thể được tính toán bằng cách xem xét thời gian trung bình giữa các lần lỗi, theo Bảng 3 trong IEC 61400-1:2019.

Nếu sự kiện hỏng hóc không liên quan trực tiếp đến điều kiện tại vị trí, điều kiện tại vị trí trong 1 năm có thể được sử dụng để xác định trường hợp tải.

Đối với FOWT có hệ thống điều khiển trong kết cấu đỡ (ví dụ: hệ thống điều khiển chủ động hoặc hệ thống lăn kết cấu đỡ thụ động (neo một điểm), hệ thống dằn chủ động hoặc hệ thống giữ vị trí với bộ đẩy chủ động), lỗi của các hệ thống đó phải được xem xét.

7.4.3.2  Lỗi hệ thống điều khiển (DLC 2.1 và DLC 2.2) - Tiếp cận định lượng

...

...

...

a) các sự kiện liên quan đến lỗi chức năng điều khiển có chu kỳ lặp lại chế độ lỗi dự kiến bằng hoặc nhỏ hơn 50 năm,

b) các sự kiện liên quan đến lỗi chức năng điều khiển mà không có chu kỳ lặp lại chế độ lỗi dự kiến,

c) mất kết nối lưới điện.

Đối với các sự kiện có chu kỳ lặp lại chế độ lỗi dự kiến trong khoảng từ 10 năm đến 50 năm, hệ số tải cục bộ được áp dụng được coi là hàm số của chu kỳ lặp lại chế độ lỗi như nêu trong Bảng 3 của IEC 61400-1:2019.

Đối với DLC 2.2, các sự kiện lỗi chức năng điều khiển hoặc lỗi hệ thống cơ và điện bên trong với chu kỳ lặp lại chế độ lỗi dự kiến lớn hơn 50 năm phải được coi là bất thường.

Các sự kiện sự cố có chu kỳ lặp lại vượt quá 2 000 năm và các sự kiện sự cố không liên quan đến tải tuabin gió có thể được bỏ qua. Chu kỳ lặp lại sự kiện sự cố dựa trên tính toán thống kê về xác suất xảy ra sự kiện trong đó bộ phận điều khiển hoặc hệ thống điện bên trong đang lỗi hoặc bắt đầu tình trạng lỗi đến mức có thể xảy ra hỏng hóc về kết cấu.

7.4.3.3  Lỗi hệ thống điều khiển (DLC 2.1 và DLC 2.2) - Tiếp cận hai lớp

Cách tiếp cận này có thể được sử dụng cho các kiến trúc hệ thống điều khiển bao gồm hai lớp độc lập. Trong cách tiếp cận này:

• các chức năng điều khiển và bảo vệ lớp chính nhằm mục đích giữ cho các tham số vận hành của tuabin nằm trong giới hạn vận hành bình thường và giới hạn thiết kế của chúng một cách tương ứng, và

...

...

...

Đối với DLC 2.1, các lỗi chức năng điều khiển lớp chính, kích hoạt chức năng bảo vệ lớp chính hoặc mất kết nối lưới điện phải được coi là sự kiện bình thường. Các lỗi chức năng điều khiển dẫn đến vượt quá giới hạn và kích hoạt các chức năng bảo vệ lớp phụ phải được đưa vào DLC 2.2.

Các lỗi chức năng điều khiển lớp chính được xem xét trong DLC 2.1 thường bao gồm các lỗi liên quan đến tốc độ rôto, góc quay và góc ngẩng của cánh quạt.

Đối với DLC 2.2, các sự kiện hiếm gặp liên quan đến tải tuabin gió, bao gồm các sự cố liên quan đến kích hoạt chức năng bảo vệ lớp phụ phải được coi là bất thường. Những sự cố như vậy có thể bao gồm việc kích hoạt sai cơ cấu chấp hành, không kích hoạt hệ thống phanh và chặn hệ thống nghiêng. Trường hợp tải này ít nhất phải giải quyết các vấn đề sau: bảo vệ quá tốc độ độc lập, bảo vệ quá tải/sự cố máy phát, bảo vệ cánh quạt nghiêng không kiểm soát được (cánh nghiêng tự do), bảo vệ quay không kiểm soát được và bảo vệ chống rung hoặc xóc quá mức.

7.4.3.4  Phát điện có xuất hiện sự cố hoặc mất kết nối điện lưới (DLC 2.3 - 2.6)

Đối với DLC 2.3, sự kiện gió khắc nghiệt tiềm ẩn, cơn gió giật cực đoan (EOG), kết hợp với việc mất một hoặc nhiều pha trong kết nối lưới điện nhiều pha và được coi là sự kiện bất thường. Trong trường hợp này, thời điểm của hai sự kiện này phải được chọn để đạt được tải xấu nhất.

Một lựa chọn thay thế cho quy định kỹ thuật của DLC 2.3 ở trên và trong Bảng 2, DLC 2.3 có thể được coi là một sự kiện bình thường (tức là hệ số an toàn một phần cho tải là 1,35) để được phân tích bằng cách sử dụng mô phỏng sóng và gió ngẫu nhiên (NTM - ) kết hợp với sự cố hệ thống điện bên trong hoặc bên ngoài (bao gồm cả việc mất kết nối lưới điện). Trong trường hợp này, phải thực hiện 12 mô phỏng đáp ứng cho từng tốc độ gió trung bình được xem xét. Đối với mỗi mô phỏng đáp ứng, lấy mẫu đáp ứng cực đoan sau khi xảy ra sự cố điện. Sự cố phải được đưa vào sau khi ảnh hưởng của các điều kiện ban đầu đã trở nên không đáng kể. Đối với mỗi tốc độ gió trung bình, đáp ứng cực đoan danh nghĩa được đánh giá là trung bình của 12 đáp ứng cực đoan được lấy mẫu cộng với ba lần độ lệch chuẩn của 12 mẫu. Giá trị đáp ứng đặc trưng đối với DLC 2.3 được xác định là giá trị cực đoan trong các đáp ứng cực đoan danh nghĩa.

Nếu một sự cố hoặc mất kết nối lưới điện không gây ra dừng ngay lập tức và việc tải sau đó có thể dẫn đến hư hại đáng kể do mỏi thì khoảng thời gian có thể xảy ra của tình huống này cùng với hư hại do mỏi gây ra trong điều kiện luồng xoáy bình thường (NTM) phải được đánh giá trong DLC 2.4.

Nhà chế tạo sẽ ước tính tần suất/thời gian dự kiến cho các sự kiện. Nếu không có dữ liệu/thông tin liên quan, có thể áp dụng các tần suất/thời gian dưới đây cho các sự kiện được liệt kê dưới đây:

• 10 lần dừng máy mỗi năm cho sự kiện quá tốc độ,

...

...

...

• 24 h vận hành mỗi năm cho các sự kiện có lỗi quay cánh,

• 20 lần mỗi năm với mất kết nối lưới điện.

Đối với DLC 2.5, sự kiện vượt qua điện áp thấp (LVRT) được coi là bình thường. Sự kiện vượt qua điện áp thấp trong thiết kế phải được xác định bằng độ sụt điện áp và thời gian.

CHÚ THÍCH: Các tình huống bỏ qua điện áp thấp thường được các công ty điện lực xác định là các tình huống nhiễu lưới điện hoặc lỗi lưới điện mà tuabin gió có thể xử lý mà không cần tắt. Nguyên nhân dẫn đến nhu cầu bỏ qua điện áp thấp là nếu các tuabin gió (đặc biệt là ở các trang trại gió) ngừng hoạt động, có thể dẫn đến sập lưới điện.

Đối với DLC 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 và 2.5, giả định rằng các điều kiện trạng thái biển bình thường (NSS) (theo 7.4.1). Chiều cao sóng đáng kể đối với từng trạng thái biển riêng rẽ phải được lấy bằng giá trị dự kiến của chiều cao sóng đáng kể được ổn định dựa trên tốc độ gió trung bình liên quan.

Lỗi tiềm ẩn của hệ thống giới hạn trạng thái biển ngăn cản tuabin hoạt động ở điều kiện khắc nghiệt sẽ được mô phỏng trong DLC 2.6. DLC 2.6 được coi là bất thường.

7.4.4  Khởi động (DLC 3.1 đến 3.3)

Tình huống thiết kế này bao gồm tất cả các sự kiện dẫn đến các tải trên FOWT trong các quá trình quá độ chuyển từ trạng thái đứng yên hoặc không tải sang phát điện. Số lần xuất hiện được ước lượng dựa trên đáp ứng của hệ thống điều khiển.

Nếu không có dữ liệu lịch sử về quá trình khởi động các tuabin gió tương tự thì có thể giả định tần suất hàng năm đối với DLC 3.1 như sau:

...

...

...

• 50 lần khởi động tại V_r và

• 50 lần khởi động ở tốc độ gió khởi động tối đa.

Đối với DLC 3.2, ít nhất bốn sự kiện tính thời gian khác nhau giữa EOG và sự kiện khởi động phải được xem xét cho từng tốc độ gió. Thời điểm đầu tiên phải được chọn sao cho thời điểm bắt đầu EOG xảy ra khi công suất phát đạt tới 50 % công suất tối đa. Thời điểm cuối cùng phải được chọn sao cho thời điểm bắt đầu EOG xảy ra khi công suất phát đạt tới 95 % công suất tối đa. Phải chọn ít nhất hai thời điểm bổ sung, phân bố đều trong khoảng từ 50 % đến 95 % công suất lớn nhất.

Đối với mỗi tốc độ gió, giá trị đặc trưng của tải có thể được tính bằng giá trị trung bình của giá trị cực đoan quá độ được tính toán cho từng điểm trong số 4 điểm phân biệt được xác định.

Một lựa chọn thay thế cho gió giật EOG, DLC 3.2 có thể được phân tích bằng cách sử dụng ít nhất 12 mô phỏng gió ngẫu nhiên cho mỗi tốc độ gió trung bình bằng ETM. Đối với mỗi tốc độ gió trung bình, đáp ứng cực đoan danh nghĩa được đánh giá là giá trị trung bình của các cực đoan mô phỏng.

Đối với DLC 3.1, 3.2 và 3.3, giả định rằng các điều kiện trạng thái biển bình thường (NSS) (theo 7.4.1). Chiều cao sóng đáng kể đối với từng trạng thái biển riêng rẽ phải được lấy bằng giá trị dự kiến của chiều cao sóng đáng kể được ổn định dựa trên tốc độ gió trung bình liên quan.

Đối với DLC 3.3, có thể giả định rằng gió và sóng là cùng hướng trước khi có sự thay đổi quá độ về hướng gió.

7.4.5  Dừng bình thường (DLC 4.1 đến 4.2)

Tình huống thiết kế này bao gồm tất cả các sự kiện dẫn đến các tải trên tuabin gió ngoài khơi trong các quá trình quá độ chuyển từ trạng thái phát điện sang trạng thái đứng yên hoặc không tải. Số lần xuất hiện được ước lượng dựa trên đáp ứng của hệ thống điều khiển.

...

...

...

• 1 000 lần dừng theo quy trình tại V_in,

• 50 lần dừng theo quy trình tại V_r và

• 50 lần dừng theo quy trình tại V_out.

Đối với DLC 4.2, thời gian của gió giật và sự kiện dừng phải được chọn sao cho gió giật EOG bắt đầu ở các thời điểm khác nhau so với thời điểm dừng, với tối thiểu sáu sự kiện phân bổ đều từ 10 s trước khi bắt đầu dừng cho đến thời điểm tại đó công suất đạt 50 % mức công suất phát ban đầu.

Tối thiểu 4 vị trí góc phương vị rôto phân bố đều phải được đặt vào cho từng thời điểm riêng biệt. Đối với mỗi tốc độ gió, giá trị đặc trưng của tải có thể được tính là giá trị trung bình của các tải tính toán cực đoan trong số tất cả các vị trí thời gian và góc phương vị được xem xét.

Nếu, do hệ thống an toàn và điều khiển, sự kiện dừng được kích hoạt tự động trong thời gian gió giật EOG thì sự kiện đó cũng phải được xem xét trong phân tích.

Một lựa chọn thay thế cho gió giật EOG, DLC 4.2 có thể được phân tích bằng cách sử dụng ít nhất 12 mô phỏng gió ngẫu nhiên cho mỗi tốc độ gió trung bình bằng ETM. Đối với mỗi tốc độ gió trung bình, đáp ứng cực đoan danh nghĩa được đánh giá là giá trị trung bình của các cực đoan mô phỏng.

Đối với DLC 4.1 và 4.2, giả định rằng các điều kiện trạng thái biển bình thường (NSS) (theo 7.4.1). Chiều cao sóng đáng kể đối với từng trạng thái biển riêng rẽ phải được lấy bằng giá trị dự kiến của chiều cao sóng đáng kể được ổn định dựa trên tốc độ gió trung bình liên quan.

Trong trường hợp hệ thống điều khiển và bảo vệ sẽ ngăn chặn hoạt động ở các điều kiện được mô tả trong DLC 1.6, DLC 4.3 phải được mô phỏng. DLC 4.3 là mô phỏng quá trình dừng máy tạm thời trong SSS hoặc trạng thái biển khắc nghiệt nhất mà việc dừng máy sẽ xảy ra, tuy nhiên không cao hơn SSS được xác định trong DLC 1.6 có thể kích hoạt các giới hạn an toàn của hệ thống điều khiển và bảo vệ.

...

...

...

Phải xem xét các tải sinh ra do kích hoạt nút dừng khẩn cấp.

Vị trí góc phương vị của rôto tại thời điểm kích hoạt có thể có ảnh hưởng đáng kể đến mức tải. Vị trí góc phương vị tại thời điểm xảy ra sự cố cần là ngẫu nhiên.

Đối với DLC 5.1, giả định rằng các điều kiện trạng thái biển bình thường (NSS) (theo 7.4.1). Chiều cao sóng đáng kể đối với từng trạng thái biển riêng rẽ phải được lấy bằng giá trị dự kiến của chiều cao sóng đáng kể được ổn định dựa trên tốc độ gió trung bình liên quan.

7.4.7  Dừng (đứng yên hoặc không tải) (DLC 6.1 đến 6.5)

Trong tình huống thiết kế này, rôto của tuabin gió dừng là ở trạng thái đứng yên hoặc chạy không tải. DLC 6.1, 6.2, 6.3 và 6.5 phải được phân tích để xác định tải cực hạn cho điều kiện này, trong khi DLC 6.4 liên quan đến tải mỏi.

Đối với DLC 6.1 và 6.2, sự kết hợp giữa các điều kiện sóng và gió cực đoan phải sao cho tác động môi trường khắc nghiệt toàn bộ có chu kỳ lặp lại kết hợp là 50 năm.

Đối với các tính toán đáp ứng DLC 6.1, 6.2, 6.3 và 6.5 phải tính toán thích hợp đáp ứng động đối với tải gió, sóng và dòng chảy cũng như động học sóng phi tuyến tính. Để đảm bảo điều này, DLC phải được phân tích bằng cách sử dụng các mô phỏng của luồng xoáy chảy vào kết hợp với các trạng thái biển ngẫu nhiên. Nếu được chứng minh là thận trọng, việc đưa vào một con sóng có chiều cao bằng chiều cao sóng cực đại phù hợp với ESS nhúng vào các con sóng không đều có thể tùy ý sử dụng để cải thiện sự hội tụ của hiệu ứng tải đặc trưng; xem Phụ lục D để biết thêm chi tiết về quy trình này và Phụ lục N để biết các cảnh báo và phương án thay thế. Các tham số trạng thái biển được xác định như mô tả trong 6.3.3.2.4, 6.3.3.3.5 và 6.3.3.4.3. IEC 61400-1 cho phép sử dụng mô hình gió ổn định cho các DLC này trong khi IEC 61400-3-2 yêu cầu sử dụng EWM nhiễu loạn.

Đối với DLC 6.1, 6.2, 6.3 và 6.5, sự không thẳng hàng của các hướng gió và sóng phải được xem xét để tính toán tải tác dụng lên kết cấu đỡ. Trong trường hợp các phép đo thích hợp tại vị trí cụ thể của các hướng gió và sóng là có sẵn thì phải sử dụng để tính phạm vi góc lệch liên quan đến sự kết hợp của các điều kiện sóng và gió cực đoan liên quan đến các trường hợp tải thiết kế này. Sau đó, việc tính toán tải phải dựa trên các giá trị độ lệch trong phạm vi này dẫn đến tải cao nhất tác động lên FOWT.

Trong trường hợp không có dữ liệu hướng sóng và gió thích hợp tại vị trí cụ thể thì phải xem xét độ lệch trong phạm vi ± 30° mà gây ra ở tải cao nhất tác động lên FOWT.

...

...

...

Trong DLC 6.1, đối với tuabin gió ngoài khơi có hệ thống quay chủ động, độ lệch hướng quay trung bình bằng ± 8° khi sử dụng mô hình luồng gió xoáy cực đoan phải được áp dụng với điều kiện là chắc chắn rằng không có hiện tượng trượt trong hệ thống quay. Lưu ý rằng bộ mô phỏng trường hợp tải thiết kế này (DLC 6.1) không xem xét mô hình gió cực kỳ ổn định.

Đáp ứng phải được ước tính bằng cách sử dụng mô phỏng động đầy đủ. Điều 7.5.6 quy định cách thực hiện mô phỏng để đáp ứng các yêu cầu đối với DLC 6.1.

Trong DLC 6.2, giả định mất điện lưới ở giai đoạn đầu trong một cơn bão có tình trạng gió cực đoan. Trừ khi nguồn điện dự phòng được cung cấp cho hệ thống điều khiển và hệ thống quay có khả năng căn chỉnh xoay trong thời gian ít nhất là 6 h, phải phân tích ảnh hưởng của sự thay đổi hướng gió lên tới ± 180°. Đối với hệ thống quay vỏ tuabin thụ động hoặc hệ thống xoay theo hướng gió, cần tiến hành phân tích hướng để xác định độ lệch hướng quay vỏ tuabin tối đa dự kiến.

Trong DLC 6.3, gió cực đoan có chu kỳ lặp lại 1 năm phải được kết hợp với độ lệch hướng quay cực đoan. Giả định độ lệch hướng quay cực đoan lên tới ± 20° khi sử dụng mô hình luồng gió xoáy.

Đối với DLC 6.2 và 6.3, các yêu cầu về mô hình có thể được đáp ứng bằng cách sử dụng các phương pháp tương tự như được mô tả ở trên đối với DLC 6.1, xem 7.5.6.

Nếu đối với các trường hợp DLC 6.1, DLC 6.2, DLC 6.3 và DLC 6.5, độ lệch hướng quay được đánh giá bằng cách sử dụng các giá trị rời rạc, độ tăng của độ lệch hướng quay không được vượt quá 10° trong khu vực của lực nâng tối đa trên các cánh quạt.

Trong DLC 6.4, số giờ dự kiến của thời gian không phát điện ở mức tải dao động thích hợp cho từng tốc độ gió trong trường hợp hư hại do mỏi đáng kể có thể xảy ra cho bất kỳ thành phần nào (ví dụ từ trọng lượng của các cánh quạt đang đứng yên) cũng phải được xem xét. Phải đặc biệt tính đến tải cộng hưởng của FOWT do kích thích từ các sóng và ảnh hưởng của sự giảm của khí động học thấp từ rôto trong điều kiện đứng yên hoặc không tải. Trạng thái biển bình thường (NSS) phải được giả định. Chiều cao sóng đáng kể, chu kỳ phổ đỉnh, hướng cho từng trạng thái biển bình thường phải được chọn, cùng với tốc độ gió trung bình kết hợp, dựa trên phân bố xác suất liên tục dài hạn của các tham số metocean thích hợp với vị trí dự kiến. Đơn vị thiết kế phải đảm bảo rằng số lượng và độ phân giải của các trạng thái biển bình thường xem xét là đủ để tính đến hư hại do mỏi liên quan đến phân bố xác suất dài hạn đầy đủ của các tham số metocean.

DLC 6.5 là kiểm tra độ bền của kết cấu đỡ FOWT nhằm phát hiện đáp ứng hệ thống phi tuyến tính mạnh đối với điều kiện metocean cực đoan. Kết hợp môi trường 500 năm đối với gió, sóng và dòng chảy sẽ được áp dụng mà không cần các yếu tố an toàn. Phân tích DLC 6.5 chỉ được yêu cầu để đánh giá tải cực đại tác động lên kết cấu đỡ FOWT.

Đối với các FOWT được lắp đặt trong các khu vực bị ảnh hưởng bởi các cơn bão nhiệt đới, có thể cần phải xem xét thêm các yếu tố thiết kế để duy trì cùng một mức độ an toàn như đối với các FOWT được lắp đặt thêm cho các khu vực nhiệt đới. Phụ lục G đề xuất một phương pháp dựa trên phân tích mức độ chắc chắn và mô tả thêm hai trường hợp tải để nghiên cứu đáp ứng của một FOWT đang dừng đối với các điều kiện metocean của cơn bão.

...

...

...

Các độ lệch so với hoạt động bình thường của tuabin gió đang dừng do các sự cố trên lưới điện hoặc trong tuabin gió phải được phân tích. Tối thiểu, các lỗi trong các hệ thống sau phải được đánh giá: hệ thống phanh, hệ thống điều chỉnh góc nghiêng cánh và hệ thống quay.

Trong trường hợp sự cố trong hệ thống quay thì phải xem xét độ lệch hướng quay ± 180°. Nếu đối với các trường hợp DLC 7.1 có sự cố trong hệ thống quay thì phải đánh giá độ lệch hướng quay bằng các giá trị rời rạc thì mức tăng độ lệch hướng quay không được lớn hơn 10° trong khu vực của lực nâng lớn nhất lên các cánh. Đối với bất kỳ các sự cố nào khác, độ lệch hướng quay phải nhất quán với DLC 6.1.

Trong DLC 7.1, điều kiện sự cố phải được kết hợp với các điều kiện sóng và gió cực đoan, sao cho tác động môi trường cực đoan trên toàn bộ có chu kỳ lặp lại tổng hợp là 1 năm. Các tham số trạng thái biển được xác định như mô tả trong 6.3.3.2.4, 6.3.3.3.5 và 6.3.3.4.2.

Đối với các yêu cầu về mô hình DLC 7.1 có thể được đáp ứng bằng cách sử dụng các phương pháp tương tự như được mô tả ở trên đối với DLC 6.1, xem 7.5.6.

Trong DLC 7.1, độ lệch hướng gió và hướng sóng phải được xem xét để tính toán tải tác dụng lên FWOT. Trong trường hợp các phép đo thích hợp tại vị trí cụ thể của các hướng gió và sóng là có sẵn thì phải sử dụng để tính phạm vi góc lệch liên quan đến sự kết hợp của các điều kiện sóng và gió cực đoan liên quan đến các trường hợp tải thiết kế này. Sau đó, việc tính toán tải phải dựa trên các giá trị độ lệch trong phạm vi này dẫn đến tải cao nhất tác động lên kết cấu đỡ FOWT.

Trong trường hợp không có dữ liệu hướng sóng và gió thích hợp tại vị trí cụ thể, phải xem xét độ lệch dẫn đến tải cao nhất tác động lên FOWT. Nếu độ lệch này vượt quá 30°, chiều cao sóng cực đoan có thể bị giảm do sự suy giảm mức độ khắc nghiệt của trạng thái biển trong khoảng thời gian liên quan đến sự thay đổi hướng gió gây ra độ lệch. Việc giảm chiều cao sóng cực đoan phải được tính toán có tính đến độ sâu nước, lực hút và các điều kiện vị trí cụ thể khác liên quan.

Nếu hiện tượng trượt trong hệ thống quay có thể xảy ra ở tải đặc trưng trong DLC 7.1 thì phải xem xét độ trượt bất lợi lớn nhất có thể xảy ra.

Trong DLC 7.2, số giờ dự kiến của thời gian không phát điện (xem 7.6.3) do sự cố trên lưới điện hoặc trong tuabin gió ngoài khơi phải được xem xét cho từng tốc độ gió và trạng thái biển. Phải đặc biệt tính đến tải cộng hưởng của FOWT do kích thích từ các sóng và ảnh hưởng của sự giảm của khí động học thấp từ rôto trong điều kiện đứng yên hoặc không tải. Trạng thái biển bình thường (NSS) phải được giả định.

Đối với các FOWT có hệ thống điều khiển chủ động trong kết cấu đỡ (ví dụ như hệ thống câng bằng chủ động hoặc hệ thống ổn định vị trí có bộ đẩy chủ động), cần xem xét đến lỗi của các hệ thống đó.

...

...

...

7.4.9.1  Quy định chung

Đối với các yêu cầu chung về hoạt động hàng hải FOWT, xem Điều 12.

DLC 8.1 đến 8.4 đại diện cho các tình huống tải cực hạn và tải mỏi liên quan đến vận chuyển, lắp ráp, bảo trì và sửa chữa của một FOWT. Để xác định các trường hợp tải này, thiết kế cơ bản phải đưa ra tất cả các điều kiện gió, điều kiện biển và tình huống thiết kế được giả định cho vận chuyển, lắp ráp tại hiện trường, tiếp cận, bảo trì và sửa chữa FOWT. Các điều kiện gió và điều kiện biển tối đa phải được xem xét trong thiết kế nếu chúng có thể sinh ra tải đáng kể lên tuabin gió. Giới hạn đủ lớn giữa các điều kiện nêu ra và các điều kiện gió và điều kiện biển được xem xét trong thiết kế phải được cung cấp để đảm bảo mức độ an toàn chấp nhận được. Giới hạn đủ lớn này có thể đạt được bằng cách thêm 5 m/s vào tốc độ gió trung bình công bố.

Các tải xảy ra trong quá trình vận chuyển, lắp ráp, tiếp cận, bảo trì và sửa chữa FOWT phải được tính đến:

• trọng lượng của các dụng cụ và thiết bị di động;

• tải từ hoạt động của các cần cẩu;

• tải neo và chắn từ các tàu phục vụ cho tuabin gió (xem 7.4.9.2);

• khi có liên quan, các tải liên quan đến hoạt động trực thăng (xem 7.4.9.2);

• khi có liên quan, các tải phát sinh trong các hoạt động kéo, ví dụ như rung hoặc chuyển động do xoáy nước.

...

...

...

Trong DLC 8.2, các điều kiện phải được kết hợp với điều kiện gió và sóng cực đoan, sao cho tác động môi trường cực đoan toàn bộ có chu kỳ lặp lại hợp nhất là 1 năm. Trong trường hợp thiếu thông tin xác định phân bố xác suất kết hợp dài hạn của gió và sóng cực đoan, giả định rằng tốc độ gió trung bình cực đoan 10 min với chu kỳ lặp lại 1 năm xảy ra trong trạng thái biển cực đoan với chu kỳ lặp lại 1 năm.

Đối với mô phỏng DLC 8.2, các yêu cầu có thể được đáp ứng bằng cách sử dụng các phương pháp tương tự như đã mô tả cho DLC 6.1, xem 7.5.6.

Trong DLC 8.3, số giờ dự kiến của thời gian không phát điện trong quá trình xây dựng trang trại gió ngoài khơi và trước khi nó được kết nối vào lưới điện phải được xem xét cho từng tốc độ gió và trạng thái biển trong trường hợp có thể xảy ra hư hại do mỏi đáng kể cho bất kỳ thành phần nào. Trạng thái biển bình thường (NSS) phải được giả định. Chiều cao sóng đáng kể, chu kỳ phổ đỉnh và hướng cho mỗi trạng thái biển bình thường phải được chọn, cùng với tốc độ gió trung bình kết hợp, dựa trên phân bố xác suất kết hợp dài hạn của các tham số metocean thích hợp với vị trí dự kiến. Đơn vị thiết kế phải đảm bảo rằng số lượng và độ phân giải của các trạng thái biển bình thường được xem xét là đủ để tính hư hại do mỏi liên quan đến phân bố dài hạn đầy đủ của các tham số metocean.

7.4.9.2  Va chạm tàu và tải trực thăng (DLC 8.1)

7.4.9.2.1  Quy định chung

Các bến tàu, thang và các kết cấu phụ khác trong và gần mặt nước phải được thiết kế chống lại các va chạm từ các tàu hoạt động như một trường hợp tải thiết kế bình thường. Kết cấu chính trong và gần mặt nước phải được thiết kế chống lại các va chạm tình cờ từ các tàu như một trường hợp tải thiết kế bất thường như mô tả dưới đây.

Tác động của tàu lên kết cấu phụ nổi có thể, tùy thuộc vào kích thước thuyền, tốc độ trôi và hình dạng kết cấu phụ, gây ra đáp ứng quá độ đáng kể trong kết cấu phụ nổi, tháp và RNA của FOWT. Do đó, đáp ứng do tác động của tàu sẽ được đánh giá trong thiết kế của toàn bộ FOWT.

Các điều kiện môi trường được áp dụng kết hợp với va chạm của tàu hoạt động phải tương ứng với các điều kiện khắc nghiệt nhất mà tàu dịch vụ được phép tiếp cận tuabin. Để phân tích, có thể giả định rằng tuabin có thể được dừng hoặc đưa vào điều kiện bảo trì từ xa.

Chiều cao sóng đáng kể cho phép tối đa đối với các hoạt động tàu gần hệ thống lắp đặt FOWT phải được nêu trong hướng dẫn vận hành. Bất kỳ khu vực nào mà tàu không được phép hoạt động ở gần cần được quy định trong hướng dẫn vận hành.

...

...

...

Tải trên FOWT do hoạt động của trực thăng sẽ được xem xét khi có liên quan. Tình huống thiết kế, kích thước tối đa của trực thăng và các điều kiện bên ngoài hạn chế để tiếp cận FOWT bằng trực thăng sẽ được người vận hành hoặc đơn vị thiết kế nêu rõ và được tính đến trong các tính toán tải.

7.4.9.2.2  Tình huống thiết kế bình thường: tàu dịch vụ có điều khiển

Đối với tình huống thiết kế bình thường, năng lượng va chạm đặc trưng phải được lấy theo năng lượng dự kiến từ tàu dịch vụ lớn nhất được phép trong trạng thái biển khắc nghiệt nhất cho phép tiếp cận. Một tốc độ cụ thể của tàu phải được giả định. Tốc độ này so với FOWT không được giả định nhỏ hơn 0,5 m/s. Các hiệu ứng của gió, sóng và dòng chảy cũng cần được bao gồm cũng như hiệu ứng của khối lượng thêm vào, góp phần vào động năng của tàu.

Ba phương pháp khác nhau được phép để đánh giá các tải như được quy định dưới đây. Các phương pháp này dùng cho lực nằm ngang từ mũi tàu hoặc đuôi tàu tiếp cận từ các hướng phía trước hoặc bên cạnh so với bến tàu. Chúng phải được giả định có kích thước bằng nhau. Các lực không được áp dụng đồng thời ở cả hai hướng.

Tùy chọn 1: Một phân tích động chi tiết về cách tiếp cận của tàu có thể được thực hiện, bao gồm:

• sự kết hợp giữa tốc độ của tàu và trạng thái biển để thiết lập tốc độ va chạm của tàu. Điều này sẽ tính đến quán tính của tàu để thiết lập tốc độ tăng lên mà trạng thái biển có thể gây ra. Một ước lượng thận trọng về tốc độ của tàu được cho trong Tùy chọn 2 dưới đây;

• lượng chiếm nước của tàu và khối lượng gia tăng;

• các đặc tính phi tuyến tính của lực biến dạng của tàu, bộ đệm và hệ thống lò xo hạ tàu.

Nếu không có đủ thông tin để thực hiện đánh giá chi tiết, có thể sử dụng các tùy chọn 2 hoặc 3 như mô tả dưới đây.

...

...

...

Năng lượng va chạm sẽ được chuyển thành biến dạng đàn hồi, tạo ra điều kiện va chạm:

E_kin = E_spring                                          (12)

Năng lượng va chạm được tính bằng:

trong đó

m là khối lượng di chuyển của tàu [t];

α là hệ số khối lượng bổ sung (1,25 cho va chạm mũi hoặc đuôi tàu);

 là tốc độ va chạm [m/s].

Tốc độ va chạm có thể được đánh giá bằng cách sau đây, giả định hoạt động của tàu bù cho dòng chảy:

...

...

...

Giả sử đàn hồi tuyến tính, năng lượng lò xo liên quan đến lực của lò xo và độ cứng của lò xo:

trong đó

F_{boat impact} là lực va chạm [kN/m];

c là tổng độ cứng lò xo của kết cấu tại điểm va chạm theo hướng va chạm [kN/m].

Tổng độ cứng của lò xo c có thể được tính bằng:

Các giá trị độ cứng từ c₁ đến c_n đại diện cho các thành phần khác nhau của độ linh hoạt tổng tại điểm tiếp xúc, ví dụ như:

- độ cứng cục bộ của kết cấu hạ tàu,

...

...

...

- các tế bào giảm chấn, thanh ma sát, v.v... ở phía hạ tàu,

- bộ đệm và độ linh hoạt kết cấu cục bộ phía cạnh tàu.

Nói chung, trong các trường hợp FOWT, việc giả định rằng tàu dịch vụ là cứng vững và toàn bộ năng lượng được truyền vào kết cấu đỡ là một cách tiếp cận thận trọng.

Tùy chọn 3: Khi không có tải cụ thể cho tàu va chạm đang hoạt động, vùng tiếp xúc có thể được thiết kế cho lực va chạm F = 2,5 x ∆, trong đó F là lực va chạm tính bằng kN và ∆ dịch chuyển đầy tải của tàu dịch vụ tính bằng tấn.

Bất kể phương pháp nào được chọn để tính toán tải va chạm, các bộ phận kết cấu phụ cần được thiết kế sao cho không được hạn chế chuyển động thẳng đứng của tàu dịch vụ.. Các bộ phận kết cấu phụ cũng cần đủ bền vững và chúng nên có khả năng chịu được 1/2 của tải va chạm hoạt động đặt theo hướng thẳng đứng, trừ khi có phân tích chi tiết được thực hiện để đánh giá tải thẳng đứng xem xét lực va chạm và lực ma sát có hướng. Điều này áp dụng cho cả hướng lên và hướng xuống.

Trong trường hợp tải thiết kế bình thường, các bộ phận kết cấu phụ, như bộ đệm, bến tàu và thang, không được phép bị hỏng đến mức mất chức năng tiếp cận.

7.4.9.2.3  Tình huống thiết kế bất thường: tàu dịch vụ không được điều khiển

Đối với tình huống thiết kế bất thường, tàu dịch vụ được cấp phép lớn nhất phải được giả định là đang trôi theo phương ngang. Tốc độ của tàu đang trôi phải được đánh giá nhưng không được giả định nhỏ hơn 2,0 m/s so với kết cấu đỡ FOWT. Các ảnh hưởng của khối lượng được thêm vào và các bộ đệm phải được tính vào và đáp ứng FOWT từ va chạm của tàu có thể được đưa vào.

Hệ số an toàn một phần có thể được giảm bớt do tác động bất thường của tàu nếu có thể chứng minh rằng mức độ an toàn tổng thể đã đạt được.

...

...

...

Năng lượng được hấp thụ bởi FOWT sẽ phụ thuộc vào độ bền và độ cứng của nó so với phần va chạm của tàu. Trong trường hợp của một kết cấu đỡ rất cứng và vững năng lượng sẽ được hấp thụ chủ yếu bởi tàu. Sau một va chạm của tàu, quan trọng là phải kiểm tra mọi hỏng hóc của FOWT do lực va chạm gây ra và xác định bất kỳ công việc sửa chữa cần được thực hiện để đảm bảo rằng khả năng chịu tải cần thiết của kết cấu đỡ được thận trọng. Kết cấu phải có khả năng chịu được DLC 8.2 trong trạng thái bị hỏng để cho phép các công việc sửa chữa được tiến hành.

7.4.10  Kiểm tra dự phòng và ổn định thiệt hại (DLC F1.1 đến F2.3)

DLC F1.1 và F2.1 tương ứng với tình huống tạm thời giữa tình trạng nguyên vẹn (tất cả các dây neo hoặc dây căng neo đều nguyên vẹn) và tình trạng dự phòng sau khi mất một dây neo hoặc dây căng neo, như được định nghĩa trong 3.50. DLC F1.2 và F2.2 là tình huống sau khi một dây neo hoặc dây căng neo bị đứt và kết cấu đã đạt đến vị trí trung bình mới.

Đối với FOWT có nhiều hơn một ngăn, các trường hợp tải DLC F1.3 và F2.3 sẽ được đánh giá cho tất cả các trường hợp ngập lụt có liên quan. Các điều kiện ngập lụt sẽ được lựa chọn theo yêu cầu về độ ổn định khi hỏng theo 15.5.

Nếu hệ thống điều khiển và bảo vệ - xem Điều 8 - kích hoạt việc tắt tuabin hoặc các hành động khác của tuabin, điều này sẽ được xem xét trong DLC F1.1, F1.2 và F1.3. Động lực học thay đổi của hệ thống sẽ được tính đến.

CHÚ THÍCH 1: Tùy thuộc vào kiến trúc hệ thống điều khiển và bảo vệ, F1.2 và F1.3 của DLC có thể trở nên lỗi thời khi DLC F2.2 hoặc F2.3 được áp dụng (ví dụ sau khi dừng tuabin).

Định nghĩa về các trường hợp tải thiết kế DLC F2.1 đến DLC F2.3 giống như đối với DLC F1.1 đến DLC F1.3, ngoại trừ điều kiện gió và biển. Trong nhóm đầu tiên (DLC F1.1 đến DLC F1.3), mô hình gió NTM sẽ được sử dụng kết hợp với trạng thái biển bình thường (NSS), trong khi ở nhóm thứ hai (DLC F2.1 đến F2.3), mô hình gió cực đại (EWM) với chu kỳ lặp lại tối thiểu 1 năm sẽ được sử dụng kết hợp với trạng thái biển cực đại (ESS).

CHÚ THÍCH 2: Tùy thuộc vào điều kiện tại vị trí hoặc bối cảnh vận hành và bảo trì có thể không cho phép sửa chữa kịp thời, có thể áp dụng chu kỳ lặp lại dài hơn.

Trước khi phân tích với các tình huống quá độ trong DLC F1.1 và F2.1, các trường hợp tải và số khởi tạo ngẫu nhiên dẫn đến độ căng cáp tối đa cần được xác định cho mỗi đường dây từ các mô phỏng điều kiện nguyên vẹn. Nên thực hiện các phân tích tạm thời bằng cách mất đường dây có tải nhiều nhất được xác định từ điều kiện nguyên vẹn tại các bước thời gian sau:

...

...

...

b) tại thời điểm mà độ căng cáp đạt tới một nửa độ căng tối đa ngay trước khi độ căng tối đa xảy ra.

c) tại đỉnh trước đó trước đỉnh có độ căng cáp tối đa. Điều này có thể không cần thiết nếu đỉnh trước đó thấp đáng kể.

Trừ khi các dây neo được sắp xếp theo cụm, hiệu ứng quá độ có thể không đáng kể, nhưng cần phải mô phỏng trong thời gian đủ dài để có thể quan sát thấy sự nhiễu loạn lớn trong khi kết cấu nổi có vị trí cân bằng mới, được mô phỏng tuần tự trong DLC F1.2 và F2.2.

Để đảm bảo các độ lệch cực đại liên quan đến tổn thất đường dây, có thể cần phải mở rộng việc xác định trường hợp tải nguyên vẹn sang các tình huống điều khiển độ lệch cực đại khi chúng khác biệt đáng kể so với các tình huống tối đa hóa độ căng.

Trong quá trình mô phỏng các trường hợp tải DLC F1.1 đến F2.3, FOWT có thể gặp phải chuyển động nghiêm trọng và độ lệch hướng vỏ tuabin (ví dụ, chuyển động hướng mà trong trường hợp xấu nhất, dòng tới của rôto có thể di chuyển từ ngược gió sang xuôi gió) và cần được xem xét nếu có liên quan.

Các DLC F1.1, F1.2, F2.1 và F2.2 có thể được bỏ qua trong trường hợp hệ thống giữ vị trí không dự phòng, nhưng cần có các hệ số an toàn bổ sung trong trường hợp này - xem Điều 14.

7.5  Tính các tải và ảnh hưởng của tải

7.5.1  Quy định chung

Các phép tính về tải và ảnh hưởng của tải phải được thực hiện bằng các phương pháp thích hợp có tính chính xác đến đáp ứng động của kết cấu FOWT đến sự kết hợp của các điều kiện bên ngoài có liên quan. Phải tuân theo hướng dẫn ở 7.5 của IEC 61400-1:2019, được bổ sung bởi hướng dẫn cụ thể cho các ứng dụng ngoài khơi trong các điều từ 7.5.2 đến 7.5.7 của tiêu chuẩn này.

...

...

...

Nhìn chung, hiệu ứng tải cực đại trong kết cấu phụ nổi được ước tính là giá trị tối đa dự kiến. Đối với các kết cấu phụ nổi có đáp ứng phi tuyến tính đáng kể, cần thực hiện đánh giá chi tiết để đánh giá sự thay đổi thống kê của đáp ứng nhằm đảm bảo đạt được mức độ an toàn mục tiêu, xem N.3.3 để biết thêm chi tiết.

7.5.2  Sự liên quan của tải thủy động

Đối với các tính toán tải liên quan đến thiết kế kết cấu đỡ của FOWT, tất cả các tải như mô tả trong 7.3.1, 7.3.2, 7.3.3, 7.3.4, 7.3.5, 7.3.6 và 7.3.7 phải được tính đến. Các tính toán tải sẽ dựa trên các điều kiện bên ngoài đại diện cho vị trí FOWT.

Các tải thủy động và hệ thống giữ vị trí tác động lên kết cấu phụ nổi của một FOWT có thể ảnh hưởng đến tháp và RNA trực tiếp do đáp ứng động của kết cấu đỡ phải được tính đến.

7.5.3  Tính các tải thủy động

Việc tính toán các tải thủy động tác động lên kết cấu đỡ của FOWT phải được thực hiện bằng các phương pháp thích hợp.

Thể tích tiềm ẩn lớn và chuyển động lớn của các kết cấu phụ nổi được sử dụng cho FOWT có thể ảnh hưởng đến tính toán tải thủy động so với các tuabin gió cố định ngoài khơi. Cần xem xét xử lý thích hợp các tác động này khi thích hợp.

Sự nhiễu xạ có thể quan trọng đối với các kết cấu có thể tích lớn, do đó kết cấu làm thay đổi đáng kể mô hình sóng. Trong trường hợp này, tải thủy động không thể được tính toán bằng cách sử dụng động học giọt nước được giải quyết khi không có kết cấu. Một kết quả của điều này là phương pháp tính toán sóng ràng buộc phi tuyến tính được khuyến nghị trong TCVN 10687-3-1 (IEC 61400-3-1) không thể được áp dụng, theo đó một sóng đều phi tuyến tính được nhúng vào một loạt các sóng tuyến tính không đều mà từ đó tải thủy động được tính toán bằng công thức Morison. Thay vào đó, khi sự nhiễu xạ quan trọng, bản chất ngẫu nhiên và phi tuyến tính của sóng và tải thủy động có thể được tính đến bằng cách sử dụng lý thuyết tương tác sóng-thân dòng chảy thế bậc hai (hoặc cao hơn), bao gồm các hiệu ứng trôi trung bình, trôi chậm (tần số chênh lệch) và tổng tần số khi thích hợp. Sự kích thích tần số chênh lệch của các bậc tự do theo chiều thẳng đứng (lên xuống, lăn, quay của kết cấu phụ nổi) cũng có thể đóng một vai trò quan trọng và nên được đưa vào khi thích hợp. Sự kích thích lò xo và rung của TLP/TLB có tầm quan trọng đặc biệt đối với thiết kế neo và dây căng. Tuy nhiên, nếu được chứng minh là thận trọng, một sóng tuyến tính hoặc sóng bậc hai bằng với chiều cao sóng cực đoan có thể được nhúng tùy chọn vào các sóng không đều để cải thiện sự hội tụ của hiệu ứng tải đặc trưng; xem Phụ lục D để biết thêm chi tiết về quy trình này và Phụ lục N để biết các cảnh báo và phương án thay thế.

Tải bức xạ sóng, bao gồm cả bộ nhớ, có thể quan trọng đối với các kết cấu lớn trải qua chuyển động lớn, theo đó chuyển động của kết cấu tạo ra sóng bề mặt tự do. Trong trường hợp này, tải tỷ lệ thuận với dao động và gia tốc của kết cấu và phụ thuộc vào lịch sử chuyển động của nó. Tải liên quan, bao gồm khối lượng bổ sung phụ thuộc vào tần số và giảm chấn, có thể được tính toán bằng lý thuyết tương tác sóng-vật thể dòng chảy tiềm năng khi thích hợp.

...

...

...

Tải thủy động từ tương tác sóng-dòng chảy tiềm năng nên được tăng cường với tải do sự tách dòng chảy gây ra, bao gồm lực cản nhớt dựa trên vận tốc tương đối giữa chất lỏng và kết cấu phụ nổi. Hiệu ứng nhớt có tầm quan trọng đặc biệt đối với việc giảm chấn của các tấm nhô lên.

Trong trường hợp công thức Morison thuần túy không được sử dụng kết hợp với dòng chảy tiềm năng để tính toán tải động lên kết cấu phụ nổi từ sóng (phương pháp tiếp cận thường hợp lệ đối với các kết cấu mảnh trong suốt về mặt thủy động lực học, ví dụ như thanh giằng và các kết cấu bán chìm có thành mỏng), thì phải tính đến các lực thẳng đứng tác dụng lên các phần thuôn nhọn và lên bề mặt đáy của kết cấu từ trường sóng không bị nhiễu (lực Froude-Krylov) và các lực nhiễu xạ có thể xảy ra.

Tải sóng phi tuyến tính phải được đánh giá khi xử lý sóng lớn và/hoặc chuyển động của kết cấu phụ nổi lớn.

Phụ lục B cung cấp hướng dẫn để tính toán tải thủy động lên kết cấu nổi có tính đến tác động của vật liệu phụ trợ và mảng bám sinh vật biển.

Tác động của mảng bám sinh vật biển lên tải thủy động lực học trên kết cấu đỡ FOWT sẽ được tính đến bằng cách tăng kích thước bên ngoài của thành phần kết cấu theo độ dày trung bình dự kiến của mảng bám sinh vật biển "cứng" và bằng cách phân loại các thành phần kết cấu thành "trơn tru" hoặc "thô", tùy thuộc vào số lượng và độ dày dự kiến của mảng bám sinh vật biển. Trong trường hợp không có thông tin cụ thể hơn, mảng bám sinh vật biển nên được coi là xâm chiếm các kết cấu Biển Bắc ở độ cao lên đến 2 m so với MSL. Đối với các vị trí địa lý khác, nên có hướng dẫn cho từng vị trí cụ thể.

Nếu độ dày của mảng bám sinh vật biển lớn đến mức một số cụm thành phần bị chặn hoàn toàn, hiệu ứng này sẽ được kết hợp phù hợp vào mô hình tải thủy động lực học trên kết cấu đỡ FOWT.

7.5.4  Tính các tải băng biển/hồ

Việc tính toán tải băng biển/hồ sẽ được xem xét tại các khu vực có thể hình thành băng biển/hồ. Băng biển/hồ nên được xem xét theo ISO 19906. Ngoài ra, tải băng biển sẽ được xem xét kết hợp với chuyển động của FOWT do tải từ các quá trình băng, gió, sóng hoặc dòng chảy. Tính linh hoạt của hệ thống giữ vị trí sẽ được xem xét khi xác định tải băng biển.

Nếu các phần của hệ thống giữ vị trí và cáp điện tiếp xúc với tải băng, thì phải xem xét tải đó; tham khảo ISO 19906.

...

...

...

7.5.5  Đánh giá tổng thể về độ giảm chấn cho các đánh giá đáp ứng của kết cấu đỡ

7.5.5.1  Quy định chung

Khi lập mô hình đáp ứng động của kết cấu FOWT, độ giảm chấn tổng thể là một yếu tố then chốt trong việc dự đoán cả tải mỏi và tải cực hạn cho các thành phần chịu tải của kết cấu FOWT và cần được lựa chọn cẩn thận. Độ giảm chấn trong một tuabin gió ngoài khơi có một số yếu tố góp phần, bao gồm sự tiêu tán năng lượng xuất phát từ:

• tính đàn hồi khí động học;

• lực thủy động;

• các thành phần kết cấu;

• tiêu tán năng lượng của đất;

• các thiết bị giảm chấn thụ động;

• các thiết bị giảm chấn chủ động hoặc tính chất kiểm soát giảm chấn cũng có thể được sử dụng, nhưng không được nêu ở điều này.

...

...

...

Các mô phỏng động học có tính đến sự sai lệch đáng kể giữa hướng gió và hướng sóng có thể chứng minh mức độ cao đáp ứng cộng hưởng của kết cấu đỡ do lực sóng được tạo ra bởi sự giảm chấn đàn hồi khí động rất thấp theo hướng ngang. Đơn vị thiết kế phải đặc biệt chú ý để đảm bảo rằng mô hình giảm chấn chuyển động ngang của kết cấu đỡ là đáng tin cậy.

7.5.5.2  Giảm chấn khí động học

Sự giảm chấn khí động học phải được tính đến bằng cách triển khai tính toán khí động học đàn hồi trong mã mô phỏng.

7.5.5.3  Giảm chấn thủy động

Giảm chấn thủy động là sự đóng góp giảm chấn phát sinh từ sự tương tác của kết cấu phụ nổi, hệ thống giữ vị trí và hệ thống cáp điện động lực với nước. Sự đóng góp giảm chấn này bao gồm hai nguồn chính: giảm chấn bức xạ và giảm chấn nhớt của kết cấu phụ nổi và giảm chấn nhớt của hệ thống giữ vị trí và hệ thống cáp điện động.

Giảm chấn nhớt của chất lỏng là kết quả của vận tốc tương đối giữa phần ướt của kết cấu và chất lỏng xung quanh. Giảm chấn nhớt thủy động liên quan đến thành phần lực cản dòng chảy trong công thức Morison. Độ giảm chấn nhớt được xem xét trong công thức Morison thông qua các vận tốc hạt tương đối.

Giảm chấn bức xạ xuất phát từ sự rung động của phần chìm của kết cấu, tạo ra sóng lan tỏa ra ngoài kết cấu. Cơ chế này đại diện cho một sự mất năng lượng của một hệ thống và do đó là một hình thức giảm chấn.

7.5.5.4  Giảm chấn kết cấu

Giảm chấn kết cấu chủ yếu đại diện cho giảm chấn vật liệu từ mối quan hệ ứng suất-độ căng trễ, nhưng các tác động giảm chấn từ bên trong của kết cấu đỡ FOWT cũng có thể được bao gồm trong giá trị này. Các yếu tố này bao gồm, ví dụ, các bệ, cầu thang, thang máy và cáp dọc treo tự do.

...

...

...

Có thể tăng độ giảm chấn tổng thể bằng cách áp dụng các thiết bị giảm chấn thụ động. Hiệu ứng giảm chấn từ các thiết bị như vậy sẽ được chứng minh bằng các phép đo và thử nghiệm.

7.5.6  Yêu cầu mô phỏng

7.5.6.1  Quy định chung

Mô phỏng động sử dụng mô hình động lực học kết cấu để tính toán hiệu ứng tải của tuabin gió. Một số trường hợp tải có đầu vào gió và/hoặc sóng ngẫu nhiên. Tổng thời gian của dữ liệu tải, đối với những trường hợp này, phải đủ dài để đảm bảo độ tin cậy thống kê của ước tính hiệu ứng tải đặc trưng cho thành phần được xem xét của hệ thống. Nhìn chung, phải thực hiện phân tích độ nhạy để xác định số lượng và độ dài của các mô phỏng. Xem xét sự rời rạc được xác định trong 6.4.3 và 6.4.4, tổng thời gian thực hiện không được ít hơn 1 h cho mỗi tốc độ gió trung bình, độ cao hub và trạng thái biển được xem xét trong các mô phỏng, cho dù đó là khoảng thời gian 1 h liên tục hay sáu lần thực hiện 10 min. Đáp ứng thay đổi chậm có thể quan trọng đối với một số thành phần của FOWT, chẳng hạn như hệ thống neo, và đối với những trường hợp như vậy, phải chứng minh rằng đáp ứng được thể hiện đầy đủ trong các lần thực hiện. Tuy nhiên, đối với một số trường hợp tải thiết kế nhất định, các yêu cầu tính toán tối thiểu sẽ nặng nề hơn:

• đối với DLC 2.1, 2.2 và 5.1, ít nhất phải thực hiện mười hai mô phỏng 10 min cho mỗi sự kiện ở tốc độ gió và trạng thái biển cụ thể;

• đối với DLC 1.1, số lượng và chu kỳ của các mô phỏng thực hiện cho mỗi tốc độ gió trung bình và kết hợp trạng thái biển phải đủ để xác định một phân bố xác suất đáng tin cậy dài hạn của các giá trị cực đoan để ngoại suy đến hiệu ứng tải đặc trưng;

• đối với DLC 1.2, số lượng và chu kỳ của các mô phỏng thực hiện cho mỗi tốc độ gió trung bình và kết hợp trạng thái biển phải đủ để tránh sự phụ thuộc vào khởi tạo - nghĩa là việc sử dụng lại cùng một khởi tạo sóng với các khởi tạo gió khác nhau thường không đủ. Mặt khác, thực hiện một mô phỏng cho từng kết hợp tốc độ gió trung bình và trạng thái biển, đồng thời tính đến các sai lệch khác nhau, có thể mang lại đủ độ chính xác;

• đối với các DLC 1.6, 2.6, 6.1, 6.2, 6.3, 6.5, 7.1 và 8.2, ít nhất phải thực hiện sáu mô phỏng sóng bị ràng buộc 1 h. Một cách khác, sáu nhóm gồm sáu mô phỏng 10 min mỗi nhóm có thể được thực hiện nếu chứng minh được rằng đáp ứng thay đổi chậm không quan trọng, trong đó mỗi nhóm sáu mô phỏng tương đương với một mô phỏng 1 h. Đối với ít nhất một mô phỏng 10 min trong mỗi nhóm sáu, tốc độ gió trung bình tại độ cao hub sẽ được xem xét là giá trị 10 min có chu kỳ lặp lại N năm trong khi cho các mô phỏng khác, giá trị tốc độ gió trung bình 1 h có chu kỳ lặp lại N năm với mức luồng xoáy liên quan thích hợp có thể được sử dụng. Tương tự, ít nhất một mô phỏng 10 min trong mỗi nhóm sáu sẽ có chiều cao sóng chu kỳ lặp lại N năm, H_N. Chiều cao sóng đáng kể phải được lấy là giá trị có chu kỳ lặp lại N năm cho mỗi mô phỏng. Các phương pháp khác có thể được áp dụng nếu đơn vị thiết kế có thể chứng minh rằng đáp ứng cực đoan ước tính không kém phần cực đoan so với kết quả thu được từ các mô phỏng trong 1 h. Có thể cần nhiều mô phỏng hơn để có được phân bố giá trị cực đoan đầy đủ, nhưng cần xem xét tối thiểu sáu mô phỏng.

Thể hiện phổ của các trạng thái biển ngẫu nhiên yêu cầu một số lượng thành phần phổ tối thiểu để đảm bảo sự thể hiện của hình dạng phổ, đáp ứng cộng hưởng có thể có, và tránh chu kỳ.

...

...

...

Đối với các trường hợp tải có trường gió xác định cụ thể và các trạng thái biển ngẫu nhiên liên quan, tức là DLC 1.4, 1.5, 2.3, 3.2, 3.3 và 4.2 (trừ khi các trạng thái biển bị loại trừ như đã nêu trong 7.4.1), giá trị đặc trưng của hiệu ứng tải sẽ là giá trị tạm thời tính toán trường hợp xấu nhất thu được là giá trị trung bình của các hiệu ứng tải tính toán trường hợp xấu nhất cho các trạng thái biển ngẫu nhiên liên quan. Khi dòng chảy nhiễu loạn được sử dụng cùng với các trạng thái biển ngẫu nhiên, giá trị trung bình của các hiệu ứng tải tính toán trường hợp xấu nhất cho các hiện thực ngẫu nhiên khác nhau sẽ được lấy, ngoại trừ DLC 2.1, 2.2 và 5.1, trong đó giá trị đặc trưng của hiệu ứng tải sẽ là giá trị trung bình của một nửa lớn nhất trong các hiệu ứng tải tối đa.

Điều kiện gió xác định thường dẫn đến tải cực đại của các thành phần hệ thống trong thời gian ngắn (theo thứ tự giây). Sự pha trộn giữa các khoảng thời gian ngắn tải cực đại và chuyển động có biên độ lớn nhưng tần số thấp tiềm ẩn của kết cấu phụ nổi có thể rất quan trọng.

1) Các yêu cầu và hướng dẫn liên quan đến định hướng (MIS và MUL) được nêu trong 7.4.1.

2) Các đặc điểm thiết kế độc đáo và các đặc tính động của FOWT so với các tua bin gió cố định ngoài khơi có thể quyết định sự thay đổi của các yêu cầu mô phỏng. Các xem xét trong các điều sau đây sẽ được giải quyết khi thích hợp.

7.5.6.2  Đảm bảo độ tin cậy thống kê

Độ tin cậy thống kê của tải tính toán sẽ được đánh giá và điều này cần xem xét tất cả các kết hợp có thể xảy ra của tốc độ gió và hướng gió; chiều cao sóng, chu kỳ sóng và hướng sóng; tốc độ và hướng dòng chảy; và sự thay đổi thủy triều. Phân chia phạm vi có thể xảy ra của từng tham số môi trường này thành các bin có kích cỡ phù hợp, nơi có thể chạy mô phỏng là chìa khóa để thực hiện phân tích tải có độ chính xác đủ với nỗ lực tính toán hợp lý. Để giảm tổng số bin cần thiết, độ phân giải thô của phạm vi hướng và chu kỳ sóng có thể đủ với lý do chính đáng.

Trong từng bin, điều quan trọng là phải thực hiện phân tích tải với số lượng mô phỏng có độ dài phù hợp để đảm bảo độ tin cậy thống kê của tải kết cấu được tính toán. Số lượng và độ dài mô phỏng phù hợp sẽ được xác định cho mỗi DLC dựa trên kết cấu đỡ FOWT và các điều kiện ngoài khơi tại vị trí cụ thể, nhưng không được nhỏ hơn các điều kiện được quy định ở trên. Điều trên khuyến nghị mô phỏng 10 min cho hầu hết các DLC, với ít nhất 6 giá trị khởi tạo gió và sóng ngẫu nhiên, tạo ra 60 min đầu vào gió và sóng ngẫu nhiên cho mỗi điều kiện môi trường. Độ dài mô phỏng 10 min dựa trên khoảng cách phổ của biến thiên gió, xảy ra giữa các đỉnh nhiễu động và ngày đêm trong quang phổ gió. Mười phút gió nhiễu động có thể được coi là tĩnh trong dải tần số này. Lý luận tương tự trong ngành dầu khí ngoài khơi đã dẫn đến thông lệ chung là áp dụng 1 h đến 6 h cho mỗi mô phỏng đối với các hệ thống nổi để tính đến khoảng cách phổ của sóng ở tần số thấp hơn, tần số tự nhiên thấp của các kết cấu phụ nổi và các hiệu ứng thủy động lực học trôi chậm bậc hai.

Chỉ chạy mô phỏng FOWT dài hơn có thể không thỏa đáng. Mô phỏng gió xoáy thường giả định điều kiện gió tĩnh, do đó, gió xoáy được tạo ra với thời gian mô phỏng dài hơn 1 h là phi vật lý. Ngoài ra, việc tạo dữ liệu gió xoáy với phạm vi không gian thích hợp, độ phân giải không gian và thời gian thích hợp và thời gian mô phỏng dài hơn 1 h là quá tốn kém về mặt tính toán đối với hầu hết các máy tính để tạo và lưu trữ. Hơn nữa, việc tăng thời lượng mô phỏng sẽ đưa vào thông tin ngẫu nhiên bổ sung (và các giá trị cực đại lớn hơn) mà bản thân nó sẽ dẫn đến tải kết cấu cuối cùng lớn hơn, không phụ thuộc vào các xem xét ngoài khơi.

Để tránh những vấn đề về dữ liệu gió này, việc sử dụng dữ liệu gió nhiễu loạn tuần hoàn lặp lại được đề xuất nếu FOWT xem xét yêu cầu chạy mô phỏng dài hơn 10 min. Dữ liệu gió nhiễu loạn được tạo thông qua các kỹ thuật biến đổi Fourier là tuần hoàn với chu kỳ bằng với độ dài của tập dữ liệu (thường là 10 min). Dữ liệu gió tuần hoàn này có thể được lặp lại liên tiếp cho các mô phỏng liên quan đến sự kích thích kết hợp giữa gió và sóng dài hơn 10 min bằng cách sử dụng dữ liệu sóng dựa trên tổng độ dài mô phỏng (lên đến 6 h). Cần đảm bảo rằng việc sử dụng dữ liệu gió tuần hoàn không kích thích đáp ứng tần số thấp của FOWT. Ngoài ra, có thể nối các tập dữ liệu gió nhiễu loạn ngắn hơn và riêng biệt thành một tập dữ liệu dài hơn bằng cách pha trộn thích hợp giữa các tập dữ liệu riêng biệt; Trong trường hợp này, cần cẩn thận để đảm bảo rằng việc pha trộn không gây ra sự kích thích phi vật lý của FOWT và các sự kiện gió cực đoan thể hiện số liệu thống kê dự kiến.

...

...

...

Đối với tải cực đại trên FOWT với hiệu ứng trôi chậm có thể loại bỏ, có thể độ dài của từng mô phỏng không cần dài hơn 10 min miễn là số lượng mô phỏng đủ để đảm bảo độ tin cậy thống kê của tải kết cấu được tính toán. Nghĩa là, có thể tính toán cùng một tải cực đại bằng cách sử dụng các mô phỏng có độ dài khác nhau, miễn là tổng lượng thông tin ngẫu nhiên trong dữ liệu gió và sóng ngẫu nhiên được giữ không đổi bằng cách thay đổi số lượng mô phỏng. Đánh giá các yêu cầu về độ dài mô phỏng có thể yêu cầu người ta so sánh các tải cực đại giữa các mô phỏng có độ dài khác nhau. Để so sánh các tải cực đại giữa các mô phỏng có độ dài khác nhau, kỹ thuật tính trung bình là rất quan trọng. Người ta nên so sánh tải cực đại từ cùng một độ dài mô phỏng hoặc chia các mô phỏng dài hơn thành độ dài của mô phỏng ngắn nhất và so sánh các giá trị cực đại trung bình.

Đối với tải mỏi trên FOWT, có thể độ nhạy đối với phương pháp đếm chu kỳ không khép kín cao hơn so với độ dài mô phỏng - xem 7.6.3.

7.5.6.3  Các xem xét dựa trên kết cấu đỡ FOWT tần số tự nhiên

Trong FOWT, phạm vi tần số kết cấu đỡ có thể thấp hơn đáng kể so với các hệ thống cố định. Do đó, để nắm bắt được các tải cực đoan tiềm ẩn hoặc đủ các chu kỳ mỏi trong quá trình quá độ, độ dài mô phỏng cho các sự kiện khởi động và dừng máy có thể cần phải được tăng lên đối với FOWT. Các hệ thống FOWT cũng có thể được thiết kế với các giám sát điều khiển bổ sung từ những gì thường được triển khai trong các tuabin cố định. Cần xem xét khi chỉ định số lượng các sự kiện dừng máy được mô phỏng xem liệu các kích hoạt giám sát bổ sung có khả năng đóng góp đáng kể vào việc xác định tổng thể đóng góp vào tải mỏi hay không, với sự tham chiếu đến các điều kiện có khả năng kích hoạt các giám sát cụ thể như vậy.

Vì các điều kiện ban đầu được sử dụng cho các mô phỏng động thường có tác động đến số liệu thống kê đáp ứng trong giai đoạn đầu của chu kỳ mô phỏng, nên cần loại bỏ một lượng dữ liệu ban đầu thích hợp khỏi quá trình xem xét trong bất kỳ phân tích nào. Giải pháp điều kiện ban đầu này quan trọng hơn đối với FOWT vì chúng thường có chu kỳ tự nhiên dài của kết cấu phụ nổi và độ giảm chấn thấp. Thời gian thích hợp sẽ được chọn sao cho các hiệu ứng thoáng qua số liệu ban đầu đã suy giảm đủ và kết cấu phụ nổi đã đạt đến vị trí gần như tĩnh. Để giảm thời gian ban đầu này trong mỗi mô phỏng, người ta đề xuất rằng các trạng thái của mô hình số (đặc biệt là góc nghiêng cánh, tốc độ rôto, sóng lừng của kết cấu phụ nổi và độ nghiêng của kết cấu phụ nổi) được khởi tạo theo các điều kiện gió, sóng và vận hành cụ thể hiện hành.

Tần số chế độ uốn cong đầu tiên của tháp đối với FOWT (chế độ uốn cong trước-sau và cạnh-bên, chủ yếu là uốn cong tháp) thường cao hơn so với các hệ thống cố định ngoài khơi do điều kiện biên "tự do- tự do", điều này rất quan trọng đối với việc đánh giá tải mỏi khi tần số riêng có thể ở gần kích thích hài hòa (tần số cắt cánh và sóng hài của chúng). Các tham số chính thuộc một phép tính thích hợp của các tần số này là:

• khối lượng cụm rôto-vỏ tuabin, quán tính và vị trí của khối tâm, và đối với rôto rất mềm, độ cứng uốn cong của cánh;

• độ cứng uốn của tháp và phân bố khối lượng của tháp;

• kết cấu nổi, quán tính và vị trí trọng tâm;

...

...

...

• khối lượng thủy động lực học và quán tính tăng thêm;

• thủy tĩnh;

• độ cứng và quán tính của hệ thống giữ vị trí.

Nhìn chung, khi có độ không đảm bảo, các tần số riêng phải được thiết lập một cách thận trọng so với các tần số kích thích. Do đó, cần xem xét cẩn thận việc lập mô hình và đánh giá các tần số riêng của hệ thống ghép nối như một phần của thiết kế. Trong mọi trường hợp, nhà thiết kế phải đảm bảo ước tính thích hợp các tần số riêng ghép nối bao gồm phân tích tải và đưa các tần số này vào mô hình mô phỏng.

Khi các đơn giản hóa trong mô hình động lực học kết cấu của hệ thống được sử dụng để phân tích tải có thể không bao gồm tất cả các kết cấu đỡ nổi hoặc các bậc tự do uốn của tuabin, các chế độ riêng của hệ thống ghép nối có thể được đánh giá riêng. Sau đó, phải thực hiện các sửa đổi phù hợp đối với mô hình tải để đảm bảo căn chỉnh tần số riêng. Mô hình hóa phải bao gồm tất cả các động lực học hợp lý trong hệ thống bao gồm các chế độ uốn trong cả kết cấu phụ nổi và cụm rôto-vỏ tuabin.

Cần xem xét những điều sau:

• sự thay đổi về tính chất vật liệu của các thành phần kết cấu tổng thể;

• dung sai kích thước được chỉ định của các thành phần kết cấu tổng thể;

• sự thay đổi về tính chất khối lượng của hệ thống;

...

...

...

• sự thay đổi tần số ở các điều kiện hoạt động khác nhau;

• tính thận trọng của các giả định mô hình.

7.5.7  Các yêu cầu khác

Các tải như mô tả ở các điều từ 7.3.1 đến 7.3.7 phải được tính đến cho từng trường hợp tải thiết kế. Khi có liên quan, các yêu cầu sau đây cũng phải được tính đến:

• nhiễu loạn trường gió do bản thân tuabin gió (vận tốc gây ra bởi luồng rẽ khí, bóng tháp, v.v...);

• ảnh hưởng của luồng không khí ba chiều lên các đặc tính khí động học của cánh (ví dụ như hiện tượng dừng ba chiều và tổn thất khí động học ở đầu cánh);

• hiệu ứng khí động học không ổn định;

• động lực học kết cấu và sự kết hợp của các dạng dao động;

• hiệu ứng đàn hồi khí động học;

...

...

...

• đáp ứng của hệ thống điều khiển và bảo vệ của tua bin gió và kết cấu đỡ FOWT;

• ảnh hưởng của việc đóng băng các cánh hoặc các bộ phận khác của FOWT đến các đặc điểm khí động học và động lực học của nó. Nhà thiết kế sẽ đặc biệt lưu ý đến việc đóng băng RNA đối với độ ổn định tải và nổi của kết cấu phụ nổi;

• khối lượng của mảng bám sinh vật biển trên tần số cộng hưởng và tải động của kết cấu đỡ FOWT;

• đáp ứng động của tuabin gió đối với sự kết hợp của tải khí động học và thủy động lực;

• động học sóng phi tuyến tính;

• nhiễu xạ, tham khảo Phụ lục B;

• rung động và chuyển động do xoáy gây ra của kết cấu phụ nổi và hệ thống giữ vị trí (tham khảo Phụ lục B);

• ảnh hưởng của tính phi tuyến tính và động lực học, bao gồm cả giảm chấn, trong hệ thống giữ vị trí dạng dây xích, bán căng hoặc căng, tham khảo ISO 19901-7, hoặc đối với dây căng, API RP 2T;

• tương tác phi tuyến tính của dây neo và Neo với đáy biển;

...

...

...

• sự dao động chất lỏng.

Trong nhiều trường hợp, biến dạng hoặc ứng suất cục bộ tại các vị trí quan trọng trong một thành phần tuabin gió nhất định bị chi phối bởi tải đa trục đồng thời. Trong những trường hợp này, chuỗi thời gian của tải trực giao là đầu ra từ các mô phỏng đôi khi được sử dụng để xác định tải thiết kế. Khi chuỗi thời gian thành phần trực giao như vậy được sử dụng để tính toán độ mỏi và tải cực hạn, chúng phải được kết hợp để bảo toàn cả pha và biên độ. Vì vậy, phương pháp trực tiếp dựa trên việc suy ra ứng suất đáng kể theo lịch sử thời gian. Sau đó, các phương pháp dự đoán cực đoan và mỏi có thể được áp dụng cho tín hiệu đơn lẻ này, tránh các vấn đề về tổ hợp tải.

Các thành phần tải giới hạn cũng có thể được kết hợp một cách thận trọng với giả định các giá trị thành phần bất lợi nhất xảy ra đồng thời. Trong trường hợp lựa chọn này được thực hiện, cả giá trị thành phần cực đoan tối thiểu và tối đa phải được áp dụng trong tất cả các kết hợp có thể có để tránh đưa ra tính không thận trọng.

Trong 6.3.3.2, các yêu cầu đánh giá độ lệch của gió-sóng được quy định. Trong trường hợp xem xét phân bố hướng gió và sóng theo nhiều hướng thì phải xem xét phân bố ứng suất theo hướng thu được. Các điều kiện thiết kế liên quan đến trạng thái giới hạn cụ thể của bê tông như độ kín, độ nứt được trình bày chi tiết trong Phụ lục Q.

7.6  Phân tích trạng thái giới hạn

7.6.1  Phương pháp

7.6.1.1  Quy định chung

Tiêu chuẩn này sử dụng định dạng hệ số an toàn một phần hoặc định dạng thiết kế ứng suất làm việc (WSD) để tính đến độ không đảm bảo và sự thay đổi trọng tải và vật liệu, độ không đảm bảo trong phương pháp phân tích và tầm quan trọng của các thành phần kết cấu đối với hậu quả của sự cố.

Phân tích trạng thái giới hạn của cụm rôto-vỏ tuabin của một FOWT phải đáp ứng các yêu cầu được quy định trong IEC 61400-1. Đối với thiết kế của kết cấu đỡ FOWT, các quy định được nêu trong 7.6.1.2 phải được tuân theo. Phân tích trạng thái giới hạn bao gồm:

...

...

...

• phân tích mỏi theo 7.6.3;

• phân tích khả năng sử dụng theo 7.6.4.

Thiết kế kết cấu của kết cấu đỡ FOWT sẽ dựa trên định dạng thiết kế hệ số an toàn một phần hoặc định dạng WSD. Theo ISO 19904-1, định dạng thiết kế hệ số an toàn một phần và định dạng WSD được coi là các yêu cầu song song. Đối với thiết kế chịu mỏi của kết cấu đỡ FOWT theo ISO 19904-1, tất cả các hệ số an toàn một phần được đặt thành một, do đó định dạng hệ số an toàn một phần tương đương với định dạng WSD.

Do các yêu cầu bổ sung liên quan đến thiết kế kết cấu phụ nổi có thể tuân theo ISO 19904-1 áp dụng phương pháp phân tích trạng thái giới hạn khác, Phụ lục L sẽ làm rõ những khác biệt này và cách giải quyết những khác biệt đó.

Đánh giá kết cấu của các kết cấu phụ nổi đối với các trạng thái giới hạn liên quan đến DLC sẽ được thực hiện bằng phương pháp phù hợp để xác minh tính đầy đủ của kích thước (định nghĩa theo ISO 19904-1) được xác định theo các công thức kích thước trong các quy tắc RCS.

Ngoài ra, phân tích khả năng sử dụng cũng phải được thực hiện như một phần của phân tích trạng thái giới hạn của FOWT - xem 7.6.4.

7.6.1.2  Tiêu chí thiết kế

Mức độ an toàn của một kết cấu hoặc một thành phần kết cấu được coi là đáng tin cậy khi hiệu ứng tải thiết kế sứ không vượt quá độ bền thiết kế R_d:

S_d ≤ R_d            (17)

...

...

...

Sự không cân bằng trong thiết kế được xác minh bằng cách sử dụng định dạng hệ số an toàn một phần như được định nghĩa trong 7.6.1.3 hoặc định dạng WSD như trong 7.6.1.4.

7.6.1.3  Định dạng hệ số an toàn từng phần

7.6.1.3.1  Ảnh hưởng của tải thiết kế

Có hai phương pháp tiếp cận để xác định ảnh hưởng của tải thiết kế S_di liên quan đến một tải đặc biệt cụ thể là F_i.

Phương pháp tiếp cận 1 - ảnh hưởng của tải thiết kế S_di được tính bằng cách nhân hiệu ứng tải đặc tính S_ki với một hệ số tải cụ thể  đã xác định.

trong đó, ảnh hưởng của tải đặc tính S_ki được xác định trong một phân tích kết cấu cho tải đặc tính F_ki.

Phương pháp tiếp cận 2 - ảnh hưởng của tải thiết kế S_di được thu được từ một phân tích kết cấu cho tải thiết kế F_di, trong đó tải thiết kế F_di được thu được bằng cách nhân tải đặc tính F_ki với một hệ số tải cụ thể  đã xác định.

...

...

...

Hình 6 - Hai phương pháp tiếp cận để tính ảnh hưởng của tải thiết kế

7.6.1.3.2  Độ bền thiết kế

Có hai phương pháp tiếp cận để xác định độ bền thiết kế, R_d, của một thành phần kết cấu cụ thể, dựa trên "yếu tố vật liệu" có thể bao gồm cả độ không đảm bảo về vật liệu và các yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng chịu đựng.

Phương pháp tiếp cận 1 - Độ bền thiết kế được xác định từ độ bền của vật liệu:

trong đó  là hệ số vật liệu cho độ bền vật liệu và  là giá trị đặc trưng cho độ bền vật liệu.

Phương pháp tiếp cận 2 - độ bền thiết kế được xác định từ độ bền đặc trưng của thành phần kết cấu cụ thể:

...

...

...

Công thức (18) được sử dụng cùng với công thức (21) theo quy định của IEC 61400-1. Một số tiêu chuẩn, ví dụ ISO 19902, yêu cầu sử dụng công thức (19) kết hợp với công thức (21) trong khi các tiêu chuẩn khác, ví dụ ISO 19903, kết hợp công thức (19) và công thức (20). Vì các lựa chọn trên có thể ảnh hưởng đến mức độ an toàn của các thành phần, nên đơn vị thiết kế phải thận trọng để đảm bảo rằng mức độ an toàn FOWT thu được đáp ứng mục tiêu tối thiểu.

7.6.1.4  Định dạng thiết kế ứng suất làm việc

Đối với kiểm tra thiết kế trạng thái giới hạn của tháp FOWT bằng thép và kết cấu phụ nổi theo định dạng WSD, tất cả các hệ số riêng phần như được tham chiếu trong 7.6.1.3 đều bằng một và các giá trị thiết kế được lấy làm giá trị đại diện; các hệ số an toàn toàn bộ hoặc hệ số sử dụng thích hợp được áp dụng trong các kiểm tra thiết kế.

Tiêu chí thiết kế được chấp nhận thể hiện theo ứng suất cho phép thích hợp. Một hệ số an toàn duy nhất, S.F, dựa trên điều kiện thiết kế và loại ứng suất, được sử dụng cùng với cường độ chịu kéo tối thiểu quy định, σ_y, để xác định ứng suất cho phép, σ_allowable, bằng cách:

Ngoài ra, ứng suất trong một bộ phận kết cấu do nén, uốn hoặc cắt không được vượt quá ứng suất uốn cong cho phép sau , được xác định bởi ứng suất uốn cong do nén quan trọng hoặc ứng suất uốn cong do cắt  chia cho hệ số an toàn SF, theo công thức:

7.6.2  Phân tích độ bền cực hạn

7.6.2.1  Quy định chung

...

...

...

Đối với mỗi thành phần tháp và kết cấu phụ nổi được đánh giá và cho mỗi trường hợp tải trong Bảng 2 trong đó việc phân tích độ bền cực hạn là phù hợp nhất, việc xác định tiêu chí thiết kế trong công thức (17) phải được kiểm tra xác nhận cho trạng thái giới hạn tới hạn nhất, được xác định dựa trên việc có biên thấp nhất.

Nếu thiết kế kết cấu của kết cấu phụ nổi được thực hiện theo các tiêu chuẩn ngoài khơi được công nhận khác dựa trên các nguyên tắc thiết kế tương tự thì phương pháp tiếp cận 2 trong 7.6.1.3 phải được sử dụng để tính đúng mức ảnh hưởng của sự phi tuyến tính. Trong một tình huống thiết kế điển hình, các tải chính sẽ là tải gió, tải thủy động và tải neo ngoài các tải cố định. Các ảnh hưởng của tải thiết kế lên kết cấu phụ nổi, hệ thống giữ vị trí và neo có thể được xác định từ phân tích kết cấu được thực hiện bằng cách áp dụng các ảnh hưởng của tải gió thiết kế làm tải bên ngoài ở mức giao diện thích hợp, chẳng hạn như mặt bích tháp hoặc điểm kết nối neo (ví dụ, chặn xích hoặc thanh dẫn hướng), ngoài các giá trị thiết kế của tải thủy động và tải cố định.

Phương pháp tiếp cận 1 trong 7.6.1.3 có thể được sử dụng để xác định các ảnh hưởng của tải thiết kế bằng cách áp dụng một hệ số an toàn tải chung cho các ảnh hưởng của tải đặc trưng phát sinh từ một phân tích động học tích hợp của các tải gió, thủy động học và cố định đặc trưng kết hợp. Trong trường hợp này, cần phải chú ý để các hệ số an toàn phần được hiệu chỉnh để bù đắp cho sự thiếu sót của việc lập mô hình đáp ứng phi tuyến tính của đất và kết cấu phụ. Việc hiệu chuẩn sẽ đảm bảo rằng cùng một mức độ tin cậy kết cấu được đạt được như được ngụ ý trong các quy định của tiêu chuẩn này, bao gồm các tham chiếu đến các tiêu chuẩn thiết kế liên quan.

Phân tích độ bền tới hạn của cụm rôto-vỏ tuabin phải được xác định theo IEC 61400-1. Phân tích độ bền tới hạn của hệ thống giữ vị trí được đề cập trong Điều 14.

7.6.2.2  Hệ số an toàn một phần cho tải

Hệ số an toàn một phần cho tải nói chung phải bằng các giá trị được quy định trong IEC 61400-1. Như đã nêu trong IEC 61400-1, hệ số an toàn một phần tải cho DLC 6.1 và DLC 6.2 được suy ra bằng cách giả định rằng hệ số biến thiên của tốc độ gió tối đa hàng năm nhỏ hơn 15 %, điều này không phải lúc nào cũng đúng trong điều kiện có bão. Ngoài hướng dẫn trong IEC 61400-1, Phụ lục G cung cấp hướng dẫn về các mức độ an toàn cho điều kiện có bão nhiệt đới.

7.6.2.3  Hệ số an toàn từng phần cho độ bền và vật liệu

Độ bền thiết kế của hệ thống và các thành phần của kết cấu đỡ phải được xác định theo các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu ngoài khơi được công nhận khác. Các công thức để đánh giá độ bền thiết kế tới hạn, các giá trị đặc trưng liên quan đến độ bền vật liệu và/hoặc độ bền, và các yếu tố an toàn vật liệu và/hoặc độ bền liên quan phải theo các tiêu chuẩn đã đề cập ở trên. Ngoài ra, độ bền thiết kế của tháp có thể được xác định theo IEC 61400-1.

7.6.2.4  Hệ số an toàn riêng phần cục bộ

...

...

...

7.6.2.5  Định dạng thiết kế ứng suất làm việc

Đối với các cột dầm và các thành phần ống, các thành phần ứng suất riêng lẻ không được vượt quá ứng suất cho phép. Đối với các thành phần có tải kết hợp, phải xem xét các hiệu ứng chồng lên của ứng suất.

Đối với các kết cấu mạ chịu điều kiện tải đa trục, ứng suất phải được tính theo ứng suất von Mises (hoặc tương đương) và không được vượt quá ứng suất cho phép.

Nhìn chung, hệ số an toàn cho ứng suất biến dạng phải tuân theo Bảng 3. Có thể sử dụng hệ số an toàn thấp hơn cho ứng suất chảy khi độ lớn của tải đã được thiết lập bằng phép đo hoặc bằng phân tích được xác nhận bằng phép đo ở mức độ tin cậy cao hơn bình thường. Giá trị của tất cả các hệ số an toàn cho ứng suất biến dạng được sử dụng phải được nêu trong tài liệu thiết kế.

Bảng 3 - Hệ số an toàn cho ứng suất biến dạng

Loại ứng suất

Bình thường (N)

Bất thường (A)

Vận chuyển và lắp dựng (T)

...

...

...

1,5

1,25

1,67

Cắt

2,26

1,89

2,52

Von Mises

1,33

...

...

...

1,48

Nhìn chung, hệ số an toàn cho uốn cong do nén của một thành phần kết cấu chịu nén, uốn hoặc cắt phải được lấy là 1,50 đối với bình thường (N), 1,25 đối với bất thường (A) và 1,67 đối với vận chuyển và lắp dựng (T). Tuy nhiên, nếu độ lớn của tải đã được thiết lập bằng phép đo hoặc bằng phân tích được xác nhận bằng phép đo với mức độ tin cậy cao hơn bình thường, thì hệ số an toàn không được nhỏ hơn 1,25 đối với bình thường (N), 1,04 đối với bất thường (A) và 1,39 đối với vận chuyển và lắp dựng (T).

Các yêu cầu bổ sung về ứng suất cho phép của cột dầm và mối nối ống chịu nén, uốn hoặc kết hợp của chúng phải tuân theo các tiêu chuẩn ngoài khơi được công nhận.

7.6.3  Phân tích mỏi

Độ bền thiết kế của hệ thống và các thành phần của của tháp và kết cấu phụ nổi phải được xác định theo các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu ngoài khơi được công nhận khác. Các công thức để đánh giá độ bền thiết kế mỏi, các giá trị đặc trưng liên quan đến độ bền vật liệu và/hoặc độ bền, và các yếu tố an toàn vật liệu và/hoặc độ bền liên quan phải được lấy từ các tiêu chuẩn đã đề cập ở trên. Ngoài ra, độ bền thiết kế của tháp có thể được xác định theo IEC 61400-1.

Đối với mỗi thành phần của tháp và kết cấu phụ nổi được đánh giá, cần chứng minh rằng việc lựa chọn và xem xét các trường hợp tải, được định nghĩa trong Bảng 2 là các trường hợp mỏi, sẽ đưa đến ước tính chính xác về thiệt hại mỏi tích lũy trong suốt thời gian hoạt động.

Phạm vi ứng suất được sử dụng để đánh giá độ mỏi phải được lấy từ và/hoặc được tính toán một cách nhất quán với các kết quả đầu ra của mô hình động lực học kết cấu (phân tích "F" từ các trường hợp tải thiết kế của Bảng 2). Đối với mỗi chi tiết quan trọng trong tháp và kết cấu phụ nổi, các nguồn ứng suất cần được xem xét là:

• tải bên trong toàn bộ truyền qua kết cấu, bao gồm i) tải ranh giới được thu thập tại giao diện RNA và đường dẫn (ở tất cả các tần số có liên quan, bao gồm cả rung động) và ii) tải tự hấp dẫn, quán tính, thủy tĩnh, thủy động và khí động học;

• bất kỳ tải cục bộ nào có khả năng bị bỏ sót do độ phân giải hạn chế của mô hình động lực học kết cấu toàn bộ, chẳng hạn như: áp suất thủy tĩnh và thủy động bên ngoài, áp suất chất lỏng bên trong (nước dằn hoặc các loại khác) và độ rung của máy móc trên tàu.

...

...

...

Hỏng hóc do mỏi tích lũy trong suốt tuổi thọ của một tuabin gió bị ảnh hưởng bởi độ khả dụng của tuabin gió. Điều này loại trừ các giai đoạn xây dựng và đưa vào vận hành. Trong một số trường hợp, việc giả định độ khả dụng là 100 % khi đánh giá tải mỏi là thận trọng nhưng trong những trường hợp khác (bao gồm các thành phần tải khác) việc giả định giá trị khả dụng thấp hơn có thể là thận trọng. Trong trường hợp thiểu thông tin khác, có thể giả định một giá trị là 90 %.

Chu kỳ không khép kín có thể đóng vai trò quan trọng trong phân tích mỏi của FOWT, đặc biệt là đối với các mô phỏng ngắn hơn. Có thể có độ nhạy lớn hơn trong tải mỏi đối với phương pháp đếm chu kỳ không khép kín so với độ dài mô phỏng. Để giảm thiểu độ nhạy này, thuật toán đếm mỏi nên được xử lý với tất cả các mô phỏng từ mỗi bin được nối vào một tập dữ liệu thay vì được xử lý riêng biệt.

CHÚ THÍCH: Các chu kỳ không khép kín, còn được gọi là chu kỳ một nửa hoặc một phần, được tạo ra bởi các thuật toán đếm “dòng mưa” khi các đỉnh không thể ghép cặp với các đáy có cùng độ lớn nhưng ngược chiều. Các chu kỳ không khép kín được tạo ra khi bắt đầu và kết thúc các mô phỏng miền thời gian và đối với các chu kỳ biên độ lớn. Một hệ số trọng số từ 0 đến 1 được áp dụng cho các chu kỳ không khép kín này khi tính toán thiệt hại cuối cùng. Nếu sử dụng hệ số trọng số là 1, mỗi chu kỳ không khép kín được xử lý như thể đó là một chu kỳ đầy đủ và nếu sử dụng 0, các chu kỳ không khép kín sẽ bị bỏ qua, không ảnh hưởng đến phép tính mỏi. Hệ số 0,5 thường được khuyến nghị như một sự thỏa hiệp.

7.6.4  Phân tích khả năng vận hành

Thiết kế của FOWT phải đáp ứng các yêu cầu về vận hành an toàn trong suốt thời gian hoạt động dự kiến của nó. Việc vượt quá các giá trị giới hạn liên quan đến chuyển động RNA hoặc FOWT có thể gây hỏng tuabin, cáp ngầm hoặc các thiết bị lân cận, biến dạng của cánh quạt, độ nghiêng của tháp, độ nghiêng của kết cấu phụ nổi, v.v..., trên thực tế có thể không nhất thiết có tác động tiêu cực trong mô phỏng tải, trên thực tế có thể ngăn cản FOWT hoạt động an toàn và do đó phải tránh. Do đó, phải thực hiện đánh giá trạng thái giới hạn khả năng sử dụng để đảm bảo tính toàn vẹn của FOWT. Chủ sở hữu/nhà phát triển phải đề xuất các giá trị giới hạn thích hợp để đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng sử dụng của FOWT (ví dụ: gia tốc tối đa, yêu cầu về cáp điện động, vùng loại trừ) và cơ sở hạ tầng liên quan, cần ưu tiên mọi yêu cầu cục bộ. Nhà thiết kế phải xác minh rằng các giá trị giới hạn này không bị vượt quá trong tất cả các trường hợp tải thiết kế có liên quan được xem xét trong 7.4. Các hiệu ứng chuyển động đặc trưng được sử dụng trong phân tích khả năng sử dụng phải được tính toán bằng cùng một phương pháp được sử dụng để tính các hiệu ứng tải đặc trưng (ví dụ: giá trị cực đại hoặc giá trị trung bình của giá trị tạm thời được tính toán trong trường hợp xấu nhất) cho từng trường hợp tải thiết kế. Trong phân tích khả năng sử dụng, các hệ số tải riêng phần và các hệ số sức cản riêng phần sẽ được lấy làm thống nhất trong phương pháp thiết kế hệ số riêng phần; các hệ số an toàn sẽ được lấy làm thống nhất trong phương pháp WSD.

8  Hệ thống điều khiển

Hoạt động và an toàn của một FOWT phải được quản trị bởi một hệ thống điều khiển đáp ứng các yêu cầu được nêu trong tiêu chuẩn IEC 61400-1.

Nếu bất kỳ hệ thống điều khiển phao nào được xác định, các yêu cầu về hệ thống điều khiển có liên quan của IEC 61400-1 phải được duy trì. Các chế độ hỏng hóc của hệ thống điều khiển phao phải được xác định theo các yêu cầu nêu trong IEC 61400-1, 8.4 và được đánh giá theo các yêu cầu nêu trong 7.4.3 của tiêu chuẩn này. Ngoài ra, nếu có bất kỳ giao diện nào giữa bộ điều khiển tuabin và bộ điều khiển phao, thì sự hỏng hóc của giao diện này phải được đánh giá.

Phải thực hiện phân tích lỗi FMEA hoặc lỗi tương đương để xác định các sự kiện lỗi có liên quan đến tải FOWT. Điều này có thể bao gồm phân tích cây lỗi hoặc các phương pháp tương tự để xác định bất kỳ lỗi nguyên nhân chung nào.

...

...

...

Ngoài ra, áp dụng như dưới đây:

Phải có khả năng dừng rôto bằng điều khiển từ xa trước khi có nhân viên đến, nếu cần thiết cho an toàn của họ.

Nếu cần thiết để đảm bảo an toàn cho nhân viên (ví dụ, trong các hoạt động cứu hộ bằng trực thăng hoặc để tránh va chạm có thể xảy ra giữa một đầu cánh quạt và tàu), lệnh từ xa cho hệ thống điều hướng, cũng như việc dừng hệ thống này từ xa, phải có thể thực hiện theo yêu cầu của phi công trực thăng hoặc tàu đang di chuyển gần tuabin.

Nếu các hệ thống khác ngoài thiết bị khóa được sử dụng để dừng (ví dụ, phanh điều hướng hoặc phanh đĩa cơ khí), các biện pháp phải được áp dụng để tránh trượt an toàn.

Các chỉ số thích hợp phải được lắp đặt trên FOWT để thông báo cho nhân viên đang tiếp cận biết rằng hệ thống rôto và hệ thống quay vỏ tuabin đã ngừng chuyển động.

Trong những trường hợp mà bộ điều khiển kích hoạt các thiết bị chủ động trong kết cấu phụ nổi như bơm chuyển nước dằn, chân vịt đẩy lệch, động cơ bánh răng ổ trục lệch, v.v..., các quy trình tương tự như quy trình được thực hiện cho độ lệch vỏ tuabin, bước cánh và vòng quay của rôto nhằm đảm bảo nhân viên bảo trì có thể tiếp cận và làm việc an toàn.

Trong trường hợp hệ thống rôto và/hoặc hệ thống quay được tắt tự động/từ xa, các biện pháp phải được cung cấp để ngăn chặn việc khởi động lại tự động/từ xa của các hệ thống này trừ khi có yêu cầu từ nhân viên trên tuabin và/hoặc trong trực thăng/tàu. Đối với nhân viên trên tuabin, phải có khả năng vô hiệu hóa việc khởi động lại tự động/từ xa của hệ thống rôto và/hoặc hệ thống quay trước khi vào các khu vực nguy hiểm. Một lưu ý phù hợp phải được thêm vào trong các tài liệu hướng dẫn liên quan.

Do có thể cần thêm các hệ thống điều khiển và bảo vệ cho kết cấu đỡ FOWT, nên cần xem xét đến sự tương tác giữa nhiều hệ thống điều khiển và bảo vệ khi thiết kế.

Sự cộng hưởng tiềm ẩn và khuếch đại động của chuyển động do tác động của hệ thống điều khiển phải được giảm thiểu thích hợp để đảm bảo tính toàn vẹn của kết cấu.

...

...

...

Chức năng bảo vệ của hệ thống điều khiển phải được kích hoạt tối thiểu trong các trường hợp nguy hiểm sau:

• lỗi chức năng điều khiển của kết cấu đỡ FOWT khi nó ảnh hưởng đến hoạt động của tua bin gió (ví dụ, hệ thống dằn chủ động, hệ thống giảm chấn chủ động hoặc hệ thống căng cáp chủ động),

• mất vị trí của kết cấu phụ nổi vượt quá phạm vi thiết kế (ví dụ, do mất dây neo hoặc dây căng neo) (mất dây neo không nhất thiết phải dẫn đến việc dừng khẩn cấp, nó chỉ có thể dẫn đến cảnh báo, tùy thuộc vào kết cấu, số lượng dây, v.v... hoặc kích hoạt yêu cầu đưa tua bin vào chế độ an toàn. Chủ sở hữu có thể quyết định xem sự cố của một dây có thể dẫn đến mất sản lượng hay không),

• chuyển động và gia tốc của kết cấu nổi vượt quá giới hạn vận hành,

• góc nghiêng của tháp vượt quá giới hạn vận hành,

• tác động của lũ lụt đến sự ổn định của sự nổi,

• mất cáp căng, nếu có,

• cộng hưởng đáng kể.

Hệ thống điều khiển sẽ phát hiện bất kỳ sự kiện nguy hiểm nào được đề cập ở trên và kích hoạt cảnh báo. Nếu vượt quá giới hạn vận hành, hệ thống điều khiển sẽ kích hoạt báo động và tắt tuabin gió hoặc đưa nó vào chế độ an toàn. Có thể khởi động lại sau khi đánh giá hoạt động chính xác và thiết lập lại.

...

...

...

Hệ thống cơ khí trong tiêu chuẩn này là hệ thống bất kỳ, không bao gồm các thành phần kết cấu tĩnh, hay các thành phần điện, mà sử dụng hoặc truyền chuyển động tương đối thông qua kết hợp các trục, liên kết, ổ bi, ổ trượt, bánh răng và các bộ phận khác. Trong tuabin gió, các hệ thống này có thể bao gồm các phần tử hệ thống truyền động như các hộp số, trục và khớp nối, và các bộ phận phụ trợ như hệ thống phanh, điều khiển góc nghiêng cánh, điều khiển xoay tuabin. Các bộ phận phụ trợ có thể được điều khiển bằng điện, thủy lực hoặc khí nén. Các ví dụ liên quan đến nổi bao gồm bơm thoát nước hoặc bơm bilge, giữ vị trí chủ động hoặc thụ động và thiết bị boong tàu biển.

Thiết kế của tất cả các hệ thống cơ khí trong một tuabin gió ngoài khơi phải đáp ứng các yêu cầu được nêu trong tiêu chuẩn IEC 61400-1. Thiết kế của tất cả các hệ thống cơ khí bên trong kết cấu phụ FOWT phải đáp ứng các điều nhỏ áp dụng của Điều 17 của ISO 19904-1, có tính đến mức độ phơi nhiễm của kết cấu phụ FOWT như được định nghĩa trong 5.3 của tiêu chuẩn này; xem thêm Điều 17 của tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH: Xem Điều 8 của IEC TS 61400-30:2023 để có thêm hướng dẫn về các yêu cầu an toàn liên quan đến thiết kế hệ thống cơ.

Các biện pháp phải được thực hiện để đảm bảo bảo vệ đủ cho tất cả các hệ thống cơ khí chống lại tác động của môi trường biển. Hướng dẫn liên quan đến bảo vệ chống ăn mòn được cho trong Phụ lục E.

Một số FOWT thể hiện chuyển động lớn hơn so với các tuabin gió cố định ngoài khơi và trên đất liền. Góc nghiêng tiềm ẩn và gia tốc của kết cấu phụ nổi do chuyển động quay và lăn có tầm quan trọng đặc biệt. Nhà thiết kế phải đảm bảo rằng các gia tốc, chuyển động động và độ nghiêng và độ dốc động tĩnh trung bình và tối đa này được tính đến trong thiết kế, đặc biệt là về độ mòn và bôi trơn của các hệ thống cơ học, bao gồm các hệ thống liên quan đến RNA và các hệ thống và thiết bị dành riêng cho các kết cấu đỡ FOWT.

10  Hệ thống điện

Hệ thống điện của một hệ thống lắp đặt FOWT bao gồm tất cả các thiết bị điện được lắp đặt trong mỗi FOWT, bao gồm cả thiết bị đóng cắt cao áp; sau đây sẽ được gọi là hệ thống điện của tuabin gió.

Hệ thống thu thập điện không được đề cập trong tiêu chuẩn này.

Thiết kế hệ thống điện của FOWT phải đáp ứng các yêu cầu được quy định trong IEC 61400-1, trừ khi rõ ràng các yêu cầu này chỉ áp dụng cho các vị trí trên bờ.

...

...

...

Cần có các biện pháp để đảm bảo bảo vệ đầy đủ cho tất cả các thành phần điện khỏi tác động của môi trường biển bằng cách lựa chọn lớp bảo vệ ăn mòn, cấp khí hậu, cấp môi trường, độ nhiễm bẩn, và mức độ bảo vệ ngăn ngừa xâm nhập (IP) phù hợp theo các quy định hiện hành. Hướng dẫn liên quan đến bảo vệ ăn mòn được đưa ra trong Phụ lục E.

Đơn vị thiết kế sẽ đưa ra các xem xét đủ về các yêu cầu cách điện, khí quyển có muối, độ ẩm và nhiệt độ, các yêu cầu thông gió, sự xuất hiện của hơi ẩm và/hoặc ngưng tụ, khả năng cho nước nhỏ giọt, xóc hoặc rung cơ học và các yêu cầu bảo trì bất kỳ để bảo toàn tính toàn vẹn của hệ thống điện của tuabin gió.

Hệ thống điện của kết cấu đỡ FOWT phải tuân thủ theo các quy tắc IEC, ISO hoặc RCS.

Một số FOWT thể hiện di động lớn hơn so với các tuabin gió cố định ngoài khơi và trên đất liền. Góc nghiêng của kết cấu phụ nổi do chuyển động quay và lăn có tầm quan trọng đặc biệt. Nhà thiết kế phải đảm bảo rằng tất cả các chuyển động của hệ thống FOWT đều được tính đến trong thiết kế hệ thống điện, bao gồm các hệ thống liên quan đến RNA và các hệ thống và thiết bị riêng cho các kết cấu đỡ FOWT.

11  Thiết kế neo

Thiết kế neo và đặc điểm địa điểm, đất và đá cho các vị trí neo của hệ thống giữ vị trí phải tuân theo các yêu cầu nêu trong ISO 19901-4 và ISO 19901-7. Phụ lục C xác định các nguồn hướng dẫn cụ thể hơn liên quan đến thiết kế neo cho FOWT. Các neo dùng chung sẽ cần xem xét đặc biệt về điều kiện tải và các yếu tố an toàn để đáp ứng cùng mức độ an toàn của các thiết kế neo đã thiết lập.

Đối với các đơn vị có hệ thống neo dự phòng, khả năng giữ neo phải được kiểm tra trong điều kiện trong trường hợp dây neo tạm thời bị hỏng.

12  Lắp ráp, vận chuyển và lắp đặt

12.1  Quy định chung

...

...

...

ISO 19901-6 cung cấp các yêu cầu và hướng dẫn cho các hoạt động hàng hải ngoài khơi liên quan đến lắp đặt tuabin gió nổi và tất cả các giai đoạn tạm thời có liên quan, triển khai và kết nối hệ thống duy trì trạm, kéo kết cấu, v.v...

CHÚ THÍCH: Để lắp đặt cáp điện động, bao gồm triển khai, kéo và thả ra, xem ISO 13628-5.

Đối với các hạng mục cụ thể của tuabin gió, xem Điều 8, 9 và 10 của ISO 29400, đề cập đến hậu cần cụ thể của tuabin gió (vận chuyển trên bộ hoặc gần bờ, lắp ráp linh kiện, lưu trữ) và 12.6 đề cập đến kiểm soát trọng lượng hoặc thiết bị được sản xuất với số lượng lớn.

Tính ổn định nổi và tính toàn vẹn về mặt kết cấu của FOWT và tất cả các thành phần của nó trong quá trình lắp ráp, vận chuyển và lắp đặt phải được kiểm tra trong giai đoạn thiết kế theo các điều kiện môi trường bất lợi nhất được xác định trong 12.3.

Về điều kiện kéo, vật thể được kéo, bao gồm hàng hóa và các biện pháp bảo vệ môi trường, phải được thiết kế để chịu được tải do các điều kiện bất lợi nhất được xác định trong 12.3.

12.2  Lập kế hoạch

Việc lắp ráp và lắp đặt các tuabin gió nổi và thiết bị liên quan phải được lập kế hoạch theo thứ tự công việc được thực hiện một cách an toàn và phù hợp với các quy định của địa phương và quốc gia. Ngoài các quy trình đảm bảo chất lượng, khi thích hợp, việc lập kế hoạch phải bao gồm xem xét những điều sau đây:

• bản vẽ và quy định kỹ thuật chi tiết của công việc và kế hoạch kiểm tra;

• các quy trình lắp ráp và lắp đặt tháp, vỏ tuabin và rôto;

...

...

...

• các quy trình đưa ra khỏi kết cấu phụ nổi;

• quy định về thực hiện an toàn các công trình dưới đáy biển và các công tác chuẩn bị cần thiết cho việc lắp đặt cáp và/hoặc neo;

• quy trình lắp đặt hệ thống giữ vị trí, cáp điện và kết cấu phụ nổi;

• kế hoạch dự phòng cho các sự kiện bất ngờ và hỏng hóc thiết bị (ví dụ, nhưng không giới hạn các khả năng như, thời tiết xấu, hỏng hóc thiết bị tàu, hỏng hóc thiết bị hỗ trợ lắp đặt, v.v...);

• kéo ra, móc vào và đưa vào vận hành.

12.3  Điều kiện môi trường

Phải thiết lập một hướng dẫn lắp đặt để thiết lập các điều kiện môi trường tối đa trong quá trình lắp đặt và tất cả các giai đoạn tạm thời. Các quy trình lắp đặt phải tuân theo các giới hạn vận hành tối đa này. Khi có liên quan, phải xem xét hướng của môi trường để xác định các môi trường quan trọng nhất, như được định nghĩa trong Điều 7.4 của ISO 19901-6.

12.4  Lập tài liệu

Bản vẽ, thông số kỹ thuật và hướng dẫn về quy trình lắp ráp, lắp đặt tuabin gió và kết cấu đỡ FOWT phải được xây dựng. Chi tiết về tất cả tải, trọng lượng, điểm nâng và các công cụ và quy trình đặc biệt cần thiết để xử lý và lắp đặt FOWT an toàn phải được ghi lại. HAZID và HAZOP phải được thực hiện trước khi hoạt động theo lịch trình diễn ra.

...

...

...

Hồ sơ chi tiết phải được lưu giữ trong mọi giai đoạn để cung cấp dữ liệu sau thi công.

12.5  Vận chuyển, tiếp nhận, tháo dỡ và lưu giữ

Việc vận chuyển, tiếp nhận, tháo dỡ và lưu giữ các thành phần FOWT phải được thực hiện theo hướng dẫn và quy trình của nhà chế tạo.

Tất cả các bộ phận phải được cố định để ngăn ngừa hỏng có thể xảy ra do chuyển động của FOWT. Việc gia cố phải được nêu chi tiết trong bản vẽ cho tất cả các thiết bị lớn.

13  Vận hành thử, vận hành và bảo trì

13.1  Quy định chung

Các quy trình vận hành thử, vận hành, kiểm tra, và bảo trì phải được quy định trong tài liệu hướng dẫn của tuabin gió ngoài khơi có xem xét thích hợp về an toàn của nhân viên.

Thiết kế phải kết hợp các quy định về tiếp cận an toàn để kiểm tra và bảo trì tất cả các thành phần. Hệ thống tiếp cận phải phù hợp với các quy định hiện hành.

CHÚ THÍCH: Để biết thêm hướng dẫn về tiếp cận, xem 9.2 của IEC TS 61400-30:2023.

...

...

...

Khi cần thiết, nhân viên vận hành và bảo trì phải sử dụng thiết bị bảo vệ mắt, chân, thính giác và đầu. Tất cả các nhân viên leo cột tháp, hoặc làm việc trên mặt đất hoặc mặt nước, phải được đào tạo về công việc này và phải sử dụng đai an toàn, phương tiện hỗ trợ neo an toàn. Các thiết bị an toàn khác bao gồm áo phao, bộ đồ lặn và một phương tiện hỗ trợ nổi trên mặt nước.

Để biết thêm hướng dẫn cụ thể về việc đưa vào vận hành thử, vận hành và bảo trì, xem ISO 19901-6.

13.2  Yêu cầu thiết kế để vận hành, kiểm tra và bảo trì an toàn

Nhân viên dịch vụ có thể kiểm soát các chức năng hoạt động bình thường của FOWT tại các điểm vào FOWT. Hệ thống điều khiển tự động/từ xa cũng sẽ được cung cấp chức năng ghi đè thủ công, tại chỗ, có gắn thẻ tại các điểm vào.

CHÚ THÍCH 1: Hướng dẫn bổ sung về vận hành, kiểm tra và bảo trì an toàn có thể có trong ISO 19901-6, ISO 19901-7, ISO 19904-1 và ISO 29400, tùy theo trường hợp.

Các sự kiện bên ngoài được phát hiện là lỗi nhưng không quan trọng đối với sự an toàn trong tương lai của FOWT, chẳng hạn như mất và khôi phục tải điện, có thể cho phép tự động trở lại hoạt động bình thường sau khi hoàn tất chu kỳ dừng máy.

Tấm bảo vệ được thiết kế để bảo vệ nhân viên chống tiếp xúc ngẫu nhiên với các bộ phận dịch chuyển phải được cố định, trừ khi việc tiếp cận thường xuyên là biết trước, thì khi đó các tấm bảo vệ này có thể dịch chuyển.

Tấm bảo vệ phải:

• có kết cấu vững chắc;

...

...

...

• khi có thể, cho phép thực hiện bảo trì thiết yếu mà không cần tháo dỡ.

CHÚ THÍCH 2: Để có hướng dẫn thêm về hệ thống cơ, xem Điều 8 của IEC TS 61400-30:2023.

Tất cả lối đi hoặc sàn được lắp trên kết cấu đỡ của FOWT phải có khoảng hở không khí tuân thủ 7.3.5, chỉ xem xét các tình huống thiết kế (DLC) liên quan đến việc tiếp cận của nhân viên để bảo trì hoặc sửa chữa ngoài khơi. Để đảm bảo an toàn, cần xem xét việc loại bỏ mảng bám của sinh vật biển. Nếu có nguy cơ đóng băng tại vị trí, việc hạn chế tiếp cận đến cầu thang và nền dưới điều kiện đóng băng phải được xem xét. Cũng cần xem xét nguy cơ gây hỏng kết cấu do băng rơi.

Thiết kế phải tích hợp khoảng hở không khí thẳng đứng tối thiểu giữa đầu cánh quạt quay và bất kỳ đường đi bộ hoặc nền nào được sử dụng trong quá trình vận hành của tuabin gió ngoài khơi.

Các quy định phải được thực hiện khi thiết kế để sử dụng thiết bị chẩn đoán tìm sự cố.

Để đảm bảo an toàn cho nhân viên kiểm tra và bảo trì, thiết kế phải có:

• các tuyến đường tiếp cận và nơi làm việc an toàn cho việc kiểm tra và bảo trì thường xuyên;

• đầy đủ phương tiện để bảo vệ nhân viên tránh tiếp xúc ngẫu nhiên với các thành phần quay hoặc bộ phận chuyển động;

• dự phòng cho các dây cáp bảo hiểm kẹp chặt và các đai lưng an toàn hoặc các thiết bị bảo vệ khác đã được phê duyệt khi leo hoặc làm việc trên cao so với mức nền;

...

...

...

• các tín hiệu cảnh báo cho các vật dẫn đang mang điện;

• các thiết bị thích hợp để phóng điện tích lũy;

• bảo vệ phòng cháy thích hợp cho nhân viên;

• một đường thoát dự phòng khỏi vỏ tuabin;

• quy định đối với lối thoát dự phòng từ FOWT trong trường hợp khẩn cấp;

• quy định khi ở lại 1 tuần ở một FOWT (đồ ăn, nước uống, sưởi, quần áo/chăn);

• thiết bị an toàn ngoài khơi (ví dụ như: áo phao, thuyền cứu sinh, đèn, còi báo động, đèn báo hiệu).

Quy trình bảo trì sẽ yêu cầu các dự phòng an toàn cho nhân viên đi vào không gian làm việc đóng kín bất kỳ như bên trong hub hoặc cánh quạt để đảm bảo tình huống nguy hiểm bất kỳ sẽ được các nhân viên dự phòng biết đến để ngay lập tức khởi động các quy trình giải cứu, nếu cần.

CHÚ THÍCH 3: Để biết thêm hướng dẫn về an toàn cho nhân viên, xem Điều 8 và Điều 9 của IEC TS 61400-30:2023.

...

...

...

13.3  Hướng dẫn liên quan đến vận hành thử

13.3.1  Quy định chung

Việc đưa vào sử dụng máy móc, thiết bị và hệ thống trên tàu như hệ thống dằn, máy bơm, máy nén, máy phát điện, hệ thống điện và điều khiển, thiết bị chữa cháy, động cơ đẩy và/hoặc thiết bị chủ động hoặc thụ động của cánh gió, v.v... không phải là một phần của RNA phải bao gồm cả thử nghiệm chức năng và công suất theo các quy trình đã được phê duyệt. Đối với những máy móc, thiết bị và hệ thống trên tàu không có dự phòng, các thử nghiệm đưa vào sử dụng trước khi vận hành phải đủ để chứng minh độ tin cậy cho các điều kiện đang hoạt động.

Nhà chế tạo sẽ cung cấp hướng dẫn vận hành.

13.3.2  Cấp điện

Hướng dẫn của nhà chế tạo phải bao gồm quy trình cấp điện ban đầu cho hệ thống điện của tuabin gió.

CHÚ THÍCH: Để biết thêm hướng dẫn về hệ thống điện, xem Điều 7 của IEC TS 61400-30:2023.

13.3.3  Thử nghiệm đưa vào vận hành

Hướng dẫn của nhà chế tạo phải bao gồm các quy trình kiểm tra FOWT sau khi lắp đặt, để xác nhận hoạt động đúng, an toàn và chức năng của tất cả các thiết bị, bộ điều khiển và thiết bị. Những điều này bao gồm, nhưng không giới hạn ở

...

...

...

• dừng máy an toàn;

• dừng máy khẩn cấp an toàn;

• dừng máy an toàn do quá tốc độ hoặc mô phỏng đại diện;

• thử nghiệm chức năng của hệ thống bảo vệ.

13.3.4  Hồ sơ

Hướng dẫn của nhà chế tạo phải có hướng dẫn lưu giữ thích hợp hồ sơ mô tả thử nghiệm, vận hành thử, các tham số điều khiển và các kết quả.

13.3.5  Hoạt động sau vận hành thử

Khi hoàn tất lắp đặt, và tuân theo hoạt động đối với giai đoạn chạy thử do nhà chế tạo khuyến cáo, phải hoàn thành các hoạt động cụ thể mà nhà chế tạo có thể yêu cầu.

Các hoạt động này có thể bao gồm, nhưng không giới hạn, đặt tải trước cho các chi tiết bắt chặt, thay chất lỏng bôi trơn, kiểm tra các thành phần khác để cài đặt và vận hành thích hợp và điều chỉnh các tham số điều khiển phù hợp.

...

...

...

13.4.1  Quy định chung

Sổ tay hướng dẫn vận hành phải được nhà chế tạo FOWT cung cấp và được bổ sung thông tin về các điều kiện đặc biệt tại địa phương ở thời điểm vận hành thử khi thích hợp. Sổ tay phải sẵn có cho người vận hành và bảo trì bằng ngôn ngữ mà người vận hành có thể đọc và hiểu, sổ tay phải bao gồm, nhưng không giới hạn:

• yêu cầu bất kỳ cho việc vận hành phải được thực hiện bởi nhân viên đã được đào tạo hoặc hướng dẫn thích hợp trong hoạt động này;

• giới hạn vận hành an toàn và mô tả hệ thống;

• quy trình khởi động và dừng máy;

• danh sách hành động khi có báo động;

• kế hoạch về quy trình xử lý khẩn cấp;

• quy trình tiếp cận ngoài khơi an toàn;

• các yêu cầu đã quy định mà khi thích hợp:

...

...

...

- tất cả các nhân viên leo cột tháp, hoặc làm việc trên mực nước, phải được đào tạo về công việc này và phải sử dụng đai an toàn, phương tiện hỗ trợ leo an toàn hoặc các thiết bị an toàn khác,

Các yêu cầu bổ sung áp dụng cho hoạt động hàng hải của các kết cấu đỡ FOWT được nêu trong ISO 19904-1 như một phần của sổ tay hướng dẫn hoạt động hàng hải.

CHÚ THÍCH: Để biết thêm hướng dẫn về vận hành an toàn, xem IEC TS 61400-30.

13.4.2  Hướng dẫn các hồ sơ vận hành và bảo trì

Sổ tay phải ghi rõ rằng các hồ sơ về vận hành và bảo trì phải được lưu giữ và phải bao gồm những điều sau đây:

• nhận biết tuabin gió;

• năng lượng sản xuất được;

• số giờ làm việc;

• số giờ dừng;

...

...

...

• ngày và thời gian dịch vụ hoặc sửa chữa;

• bản chất của sự cố hoặc dịch vụ;

• hành động được thực hiện;

• các bộ phận được thay thế.

13.4.3  Hướng dẫn tự động dừng đột xuất

Hướng dẫn sẽ yêu cầu rằng tự động dừng đột xuất bất kỳ do sự cố hoặc trục trặc kéo theo, trừ khi có quy định khác trong hướng dẫn hoặc chỉ dẫn vận hành, người vận hành phải khảo sát nguyên nhân trước khi khởi động lại FOWT. Tất cả quá trình tự động dừng đột xuất phải được ghi lại.

Nếu FOWT được khởi động lại sau hơn ba tháng không sản xuất điện, cần phải thực hiện các biện pháp đặc biệt. Trước khi khởi động lại, tất cả các bộ phận và hệ thống phải được kiểm tra kỹ lưỡng và đánh giá tính toàn vẹn kỹ thuật của chúng. Các bộ phận và hệ thống không còn đáp ứng các yêu cầu thiết kế do ảnh hưởng của thời gian dài không sản xuất điện phải được sửa chữa hoặc thay thế. Tình trạng của các bộ phận và hệ thống quan trọng phải được giám sát sau khi khởi động lại tuabin gió và quay lại trạng thái sản xuất điện.

13.4.4  Hướng dẫn đối với độ tin cậy bị giảm

Hướng dẫn đòi hỏi phải thực hiện loại bỏ các nguyên nhân gốc rễ của bất kỳ dấu hiệu hoặc cảnh báo bất thường hoặc độ tin cậy giảm đi.

...

...

...

Hướng dẫn yêu cầu FOWT phải được vận hành theo các quy trình làm việc an toàn, có tính đến những điều sau đây:

• vận hành các hệ thống điện;

• phối hợp vận hành và bảo trì;

• các quy trình xác nhận vị trí công trình ngầm;

• các quy trình leo cột tháp;

• các quy trình xử lý thiết bị;

• hoạt động trong thời tiết xấu;

• các quy trình thông tin liên lạc và các kế hoạch khẩn cấp;

• quy trình tiếp cận tuabin.

...

...

...

13.4.6  Kế hoạch về quy trình xử lý khẩn cấp

Hướng dẫn vận hành phải nêu các tình huống khẩn cấp có thể xảy ra và quy định các hành động cần thiết của nhân viên vận hành trong các tình huống khẩn cấp này.

Hướng dẫn phải yêu cầu khi có hỏa hoạn hoặc biểu hiện rủi ro thiệt hại kết cấu cho FOWT hoặc các bộ phận của nó, không ai có thể tiếp cận tuabin gió trừ khi rủi ro đã được đánh giá cụ thể.

Trong khi chuẩn bị kế hoạch các quy trình khẩn cấp, phải tính đến rủi ro cho thiệt hại kết cấu có thể bị tăng lên do các tình huống như sau:

• quá tốc độ;

• các điều kiện đóng băng;

• bão sét;

• động đất;

• đứt hoặc lỏng dây chằng;

...

...

...

• mất cân bằng rôto;

• các chi tiết bắt chặt bị lỏng;

• các lỗi bôi trơn;

• cháy, lũ lụt;

• va chạm tàu;

• sự cố đứt dây neo hoặc dây căng neo;

• rò rỉ, vỡ và ngập lụt tiếp theo của một hoặc nhiều khoang nổi;

• hỏng hóc của các chức năng điều khiển kết cấu đỡ FOWT;

• các hỏng hóc bộ phận khác.

...

...

...

• Từng FOWT phải có một hướng dẫn bảo trì, trong đó tối thiểu có các yêu cầu bảo trì và các quy trình khẩn cấp được quy định bởi nhà chế tạo FOWT. Hướng dẫn cũng phải cung cấp bảo trì đột xuất.

• Hướng dẫn bảo trì phải xác định các bộ phận bị mài mòn, hỏng hóc, ăn mòn và tích lũy sinh vật biển, và chỉ ra các tiêu chí để thay thế.

• Các đối tượng cũng cần được đề cập trong hướng dẫn bao gồm:

• yêu cầu bất kỳ để kiểm tra và bảo trì phải được thực hiện bởi các nhân viên được đào tạo hoặc chỉ dẫn phù hợp với hoạt động này, theo khoảng thời gian được quy định và tuân thủ các chỉ dẫn trong hướng dẫn bảo trì tuabin gió;

• mô tả các hệ thống phụ trợ của FOWT và hoạt động của chúng;

• quy trình bôi trơn quy định tần suất bôi trơn và loại dầu bôi trơn hay chất lỏng đặc biệt bất kỳ khác;

• quy trình tái vận hành thử;

• các quy trình và định kỳ kiểm tra bảo trì;

• các quy trình kiểm tra chức năng của các hệ thống bảo vệ;

...

...

...

• các quy trình kiểm tra cáp dây chằng và căng lại và các quy trình kiểm tra bu lông và gia tải trước, bao gồm các tải lực căng và mô men xoắn;

• các quy trình bảo trì của hệ thống tiếp cận và sửa chữa sau khi hỏng hóc do, ví dụ như va chạm với tàu dịch vụ;

• các quy trình chẩn đoán và chỉ dẫn xử lý sự cố;

• danh sách các bộ phận dự phòng được đề xuất;

• bộ các bản vẽ lắp ráp và lắp đặt theo vị trí;

• danh sách dụng cụ;

• kiểm tra và loại bỏ các sinh vật biển nếu có thể;

• bảo trì hệ thống bảo vệ chống ăn mòn;

• bảo trì hệ thống chống xói mòn.

...

...

...

14  Hệ thống giữ vị trí

14.1  Quy định chung

Thiết kế hệ thống giữ vị trí dạng dây võng, bán căng hoặc căng hoàn toàn về cơ bản phải tuân theo ISO 19901-7; đối với hệ thống sử dụng dây căng, tham khảo API RP 2T. Các tình huống thiết kế và trường hợp tải phải được xác định theo 7.4. Trong trường hợp hệ thống giữ vị trí không dự phòng, cần xem xét việc tăng hệ số an toàn để đạt được mức độ an toàn tương tự như đối với hệ thống giữ vị trí dự phòng - xem Phụ lục K.

Các mô phỏng để phân tích tải của FOWT - xem Điều 7 - phải tính đến các tương tác giữa RNA, tháp, kết cấu phụ nổi, hệ thống duy trì trạm và khi có liên quan, cả cáp điện.

Tình trạng đất (ví dụ, độ cứng và độ giảm chấn) có thể quan trọng và phải được tính đến trong thiết kế.

14.2  Hệ thống giữ vị trí dạng dây võng, bán căng hoặc căng

Các độ lệch bổ sung so với ISO 19901-7 áp dụng cho hệ thống giữ vị trí dạng dây võng, bán căng hoặc căng là:

• Chu kỳ lặp lại của các điều kiện môi trường phải tuân theo Bảng 2.

• Nếu sức chịu tải của dây neo tăng do các yếu tố khác ngoài cường độ đứt tối thiểu yêu cầu, thì thiết kế điểm kết nối neo (ví dụ: bộ chặn xích hoặc thanh dẫn hướng) và phần gia cố kết cấu của chúng trong kết cấu phụ nổi phải dựa trên lực căng tối đa có được cho dây neo chịu tải nhiều nhất cùng với các hệ số an toàn thích hợp, theo 10.2 của ISO 19901-7 cùng với các hệ số an toàn về vật liệu và độ bền theo Điều 7 của tiêu chuẩn này.

...

...

...

• Dây neo dùng chung sẽ cần được xem xét đặc biệt về điều kiện tải và các yếu tố an toàn.

14.3  Hệ thống dây căng

Hệ thống dây căng, bao gồm thân dây căng, đầu nối và neo không được đề cập trong ISO 19901-7, nói chung phải được thiết kế theo API RP 2T. Các xem xét bổ sung sau đây sẽ được áp dụng:

Chu kỳ lặp lại của các điều kiện môi trường phải tuân theo Bảng 2.

Do cấu hình khác nhau của hệ thống dây căng cho FOWT so với trạm ngoài khơi truyền thống được đề cập trong API RP 2T, tình trạng đứt một dây căng của DLC F1.1, F1.2, F2.1 và F2.2 trong Bảng 2 có thể được coi là tương đương với loại an toàn thiết kế cực đoan B theo API RP 2T về mặt hệ số an toàn.

Đối với hệ thống dây căng sử dụng thân dây căng không bao gồm thép ống, tiêu chí thiết kế cho thân dây căng và đầu nối sẽ được xác định sao cho hệ thống dây căng có thể đạt được ít nhất mức độ an toàn tương đương với FOWT.

14.4  Neo tổng hợp

Khi sử dụng dây neo tổng hợp, tính phù hợp của chúng phải được chứng minh bằng một kế hoạch đánh giá cụ thể cho chế độ tải và chế độ vận hành áp dụng cho tua bin gió nổi. ISO 18692-1, cùng với ISO 18692-2 và ISO 18692-3 khi áp dụng, phải được sử dụng để đánh giá dây neo tổng hợp. Khi đánh giá dây neo, cần lưu ý đến kiểu tải của dây neo có thể khác với các ứng dụng neo ngoài khơi khác. Các điểm sau đây có liên quan đặc biệt đến dây neo tua bin gió nổi:

• Tác động của mảng bám sinh vật biển và khả năng tiếp xúc với đáy biển ở vùng nước nông;

...

...

...

• Độ giãn dài theo thời gian của cáp liên quan đến kết cấu cáp, quy trình chế tạo, quy trình lắp đặt và nguyên tắc vận hành và bảo trì;

• Tính năng chịu mỏi và độ ổn định sức bền dài hạn;

• Tác động của tia cực tím;

• Tác động từ các hoạt động khác được lên kế hoạch/cho phép trong quá trình phát triển, ví dụ như đánh bắt cá sẽ được xem xét trong thiết kế (lớp vỏ chống cắt, v.v...).

14.5  Phụ kiện hệ thống giữ vị trí

Nhìn chung, mọi khía cạnh ảnh hưởng của từng thành phần (Liên kết H, móc xích, tấm ba chân, các yếu tố nổi, trọng lượng đầm) đến tính toàn vẹn và hiệu suất của hệ thống giữ vị trí, bao gồm cả chế độ hỏng hóc, đều cần được giải quyết.

Các thành phần chịu tải của hệ thống duy trì vị trí phải dựa trên các nguyên tắc giống như được nêu trong ISO 19901-7 và API RP 2T.

14.6  Cáp điện động

Điều này không nhằm mục đích cung cấp tiêu chuẩn thiết kế cho cáp điện động nhưng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thiết kế phân tích hiệu suất toàn bộ của hệ thống giữ vị trí và kết cấu phụ nổi, cũng như cung cấp đủ thông tin đầu vào cho nhà thiết kế cáp. Trong mọi trường hợp, giao diện cáp không được gây hỏng cho kết cấu phụ nổi. Phải đánh giá khả năng va chạm giữa cáp, kết cấu phụ nổi và hệ thống giữ vị trí.

...

...

...

• đặc tính của cáp, bao gồm độ cứng khi uốn trong phạm vi hoạt động:

• tải kéo cáp vào và treo cáp;

• trọng lượng chìm;

• yêu cầu về cấu hình, phụ kiện và độ nổi, bao gồm bộ phận gia cố uốn cong, miệng chuông và/hoặc hệ thống bảo vệ cáp;

• mảng bám sinh vật biển tích lũy;

• hàm đáp ứng biên độ;

• dữ liệu metocean và địa kỹ thuật;

• phần bù kết cấu phụ nổi tối đa trong điều kiện nguyên vẹn và điều kiện đứt một dây.

15  Độ ổn định nổi

...

...

...

Đáp ứng nổi phải nhất quán với các yêu cầu về độ ổn định nổi trong mọi điều kiện bao gồm cả cấu hình nguyên vẹn và hỏng, cho cả điều kiện tạm thời và trong quá trình sử dụng. Điều này bao gồm:

- Sản xuất điện (DLC 1.2 đến 1.6)

- Sản xuất điện cộng với sự cố hoặc mất kết nối mạng lưới điện (DLC 2.1 đến 2.6)

- Khởi động (DLC 3.1 đến 3.3) và dừng máy (DLC 4.1 đến 4.3)

- Dừng khẩn cấp (DLC 5.1)

- Dừng (đứng yên hoặc không tải) (DLC 6.1 đến 6.4)

- Dừng cộng với điều kiện lỗi (DLC 7.1 đến 7.2)

- Vận chuyển, lắp ráp, bảo trì và sửa chữa (DLC 8.1 đến 8.4)

- Va chạm thuyền và tải trực thăng (DLC 8.1)

...

...

...

Độ ổn định nổi thể hiện trạng thái cân bằng ổn định và phản ánh tính toàn vẹn hoàn toàn chống lại tình trạng ngập nước và lật úp. Độ ổn định nổi thỏa đáng của các tuabin gió nổi là cần thiết để hỗ trợ mức độ an toàn cần thiết.

Góc ngập nước xuống biểu thị góc nghiêng mà tại đó lỗ mở đầu tiên không thể đóng kín nước hoặc kín thời tiết bị ngập (còn gọi là lỗ mở không được bảo vệ). Vị trí và thiết kế của các nắp hầm và cửa sập để tiếp cận các bộ phận nổi của thiết bị, ví dụ như một cột, phải được đánh giá cẩn thận và thiết kế sao cho nước không tràn vào trong bất kỳ điều kiện nào được dự đoán trước.

Mục tiêu an toàn chống lật úp hoặc ngập nước phải tương ứng với mức độ an toàn mục tiêu của kết cấu, tức là mức độ an toàn thông thường đối với kết cấu không người điều khiển có tác động thấp đến môi trường và mức độ an toàn cao đối với kết cấu có người điều khiển.

Phân tích độ ổn định nổi cho các điều kiện nguyên vẹn và hỏng có thể được thực hiện bằng phân tích độ ổn định tĩnh gần đúng (xem 15.3) hoặc phân tích độ ổn định động (xem 15.4). Nên sử dụng phân tích độ ổn định động.

CHÚ THÍCH: Hướng dẫn về phân tích độ ổn định nổi của FOWT được đưa ra trong:

- Hướng dẫn của ABS về xây dựng và phân loại tua bin gió ngoài khơi nổi

- BV NI 572, Phân loại và chứng nhận các tua bin gió nổi ngoài khơi

- DNV-ST-0119, Kết cấu tua bin gió nổi

Kết quả của phân tích độ ổn định tĩnh gần đúng phải được xác minh bằng phân tích động của DLC theo 7.4. Trong quá trình phân tích động, kết cấu không bao giờ được lật úp, tức là, ngay cả khi theo phân tích tĩnh gần đúng, độ ổn định là đủ, thì trong quá trình phân tích động (mô phỏng tải), không được phép đạt tới góc ngập nước hoặc xảy ra hiện tượng lật úp (không phục hồi).

...

...

...

Sự thay đổi về khối lượng và trọng tâm, cũng như diện tích tiếp xúc với gió trong điều kiện đóng băng sẽ được tính đến khi phân tích độ ổn định nguyên vẹn, tùy thuộc vào vị trí lắp đặt dự kiến.

15.2  Tiêu chí ổn định tĩnh nguyên vẹn

Độ ổn định nổi phải được giữ nguyên vẹn. Điều này áp dụng cho cả giai đoạn vận hành cũng như bất kỳ giai đoạn tạm thời nào.

Đối với các kết cấu phụ nổi ổn định bằng cột, thanh giằng hoặc các sàn ổn định thủy tĩnh khác và TLP khi nổi tự do (trong các giai đoạn tạm thời như vận chuyển hoặc lắp đặt, trước khi căng dây căng ban đầu), các yêu cầu về độ ổn định nổi (độ ổn định khi đứng thẳng) phải tuân theo các phần áp dụng của IMO International Code on Intact stability , 2008 (2008 IS CODE), 2020 Edition (Bộ luật quốc tế về ổn định nguyên vẹn của IMO, 2008 (Bộ luật IS 2008), Phiên bản 2020) hoặc các tiêu chuẩn được công nhận khác.

Phân tích độ ổn định nổi TLP được lắp đặt phải chứng minh rằng hệ thống được hạn chế đủ bởi hệ thống dây căng và an toàn không bị lật trong mọi điều kiện môi trường có thể lường trước. Điều quan trọng là phải phân tích sự dịch chuyển theo chiều ngang của Trọng tâm (COG) trong các chế độ vận hành và điều kiện môi trường khác nhau.

Các trường hợp tải tĩnh và tạm thời của các điều kiện vận hành RNA tuabin khác nhau (được thể hiện bằng DLC - xem Điều 7) sẽ được xem xét để phân tích độ ổn định nổi.

Trục nghiêng quan trọng nhất cho mỗi trường hợp tải sẽ được xác định và sử dụng trong đánh giá. Trục nghiêng quan trọng nhất cho mỗi trường hợp tải có thể thay đổi vì nó là hàm của cả mô men nghiêng và mô men lật.

Các tiêu chí ổn định nổi sau đây áp dụng cho mọi điều kiện và trường hợp tải trong tiêu chuẩn này:

• tính toàn vẹn không thấm nước ở điểm chặn đầu tiên;

...

...

...

Ngoài ra, các giới hạn khả năng sử dụng cho góc nghiêng của RNA phải được nêu rõ ràng và xem xét trong phân tích độ ổn định. Cả góc nghiêng giới hạn trong quá trình sản xuất điện và điều kiện đỗ xe hoặc trong quá trình bảo trì đều phải được đo và quan sát.

15.3  Đánh giá gần tĩnh

Đối với TLP và TLB, điều này không áp dụng.

Có thể thực hiện phân tích bán tĩnh bằng cách tích hợp mômen lật đối với góc nghiêng. IMO International Code on Intact Stability, 2008 (2008 IS CODE), 2020 Edition (Bộ luật quốc tế về ổn định nguyên vẹn của IMO, 2008 (Bộ luật IS 2008), Phiên bản 2020) phải được áp dụng.

Tác động của gió sẽ dựa trên dữ liệu cụ thể của địa điểm liên quan đến tốc độ gió và cấu hình gió (ví dụ: V_hub = V_ref đối với điều kiện chạy không tải và V_in ≤ V_hub ≤ V_out đối với vận hành). Đối với quá cảnh, lắp đặt, bảo trì và các điều kiện tạm thời khác, tốc độ gió có thể tương ứng với cửa sổ thời tiết trong suốt hoạt động.

Đường cong mô men ổn định sẽ được tính toán dựa trên mô hình thể tích lớn cho bất kỳ điều kiện mớn nước và tải nào không có ràng buộc về neo.

15.4  Đánh giá đáp ứng động

Tiêu chuẩn ổn định nguyên vẹn dựa trên đáp ứng động sẽ được áp dụng để cung cấp biên độ an toàn hợp lý chống lật úp và ngập nước bằng cách phân tích các đặc điểm đáp ứng chuyển động động có được từ DLC - xem Điều 7. Đáp ứng tối đa sẽ dựa trên góc nghiêng tối đa từ các mô phỏng được thực hiện. Giá trị trung bình của giá trị tối đa dựa trên một số giá trị khởi tạo cho cùng một trường hợp sẽ được xem xét. Có thể sử dụng cùng các hệ số an toàn một phần cho tải.

Ngoài ra, hướng dẫn xây dựng tiêu chí ổn định thay thế nguyên vẹn cho các đơn vị ổn định cột dựa trên đáp ứng động có thể có trong IMO International Code on Intact stability, 2008 (2008 IS CODE), 2020 Edition (Bộ luật quốc tế về ổn định nguyên vẹn của IMO, 2008 (Bộ luật IS 2008), Phiên bản 2020).

...

...

...

15.5  Tiêu chí ổn định khi hỏng

Khi hỏng cần ổn định:

• Các trường hợp tải DLC F1.3 và DLC F2.3 trong Bảng 2 phải được áp dụng và khả năng chống mất ổn định nổi phải được chứng minh.

CHÚ THÍCH 1: Để chứng minh độ ổn định chịu hỏng chấp nhận được, có thể áp dụng các tiêu chí của Bộ luật IMO 2009 MODU , Phiên bản 2020, mục 3.4.3 đến 3.4.7.

• Nhìn chung đối với các kết cấu chân căng, phải duy trì một lượng lực căng tĩnh tối thiểu trong các dây căng sau khi bị hỏng, tham khảo Điều 14.3. Lượng lực căng tĩnh tối thiểu này phải được xác định bằng cách xem xét mức độ an toàn cho toàn bộ kết cấu và khả năng chống mất độ ổn định nổi khi áp dụng DLC F1.3 và DLC F2.3.

Mức độ hỏng phải tương ứng với mức độ được định nghĩa trong Bộ luật IMO 2009 MODU, Phiên bản 2020, Mục 3.5. Đối với thanh giằng, các yêu cầu tương tự như đối với các đơn vị ổn định cột được áp dụng.

Xem Phụ lục S để biết hướng dẫn về việc áp dụng tiêu chí ổn định khi hỏng khi va chạm từ thuyền, tàu hoặc bệ khác.

Không yêu cầu ổn định khi hỏng đối với FOWT không người lái khi sự an toàn của con người không bị ảnh hưởng và không có mối đe dọa vô lý nào gây hại cho môi trường biển. Trong trường hợp này, các nội dung tối thiểu sau đây sẽ được áp dụng:

• Xác suất kết hợp của va chạm gây ngập bất kỳ khoang nào của kết cấu phụ nổi dẫn đến mất ổn định nổi không được vượt quá xác suất hỏng hóc tương ứng với mức độ an toàn được sử dụng để đánh giá tính toàn vẹn về mặt kết cấu của kết cấu; va chạm từ thuyền, tàu hoặc bệ khác sẽ được xem xét;

...

...

...

• Phải lắp đặt một hệ thống cung cấp chức năng giám sát để phát hiện xem có rò rỉ đáng kể nào xảy ra có thể dẫn đến mất ổn định nổi hay không, ví dụ, thông qua việc giám sát độ mớn nước của kết cấu phụ nổi hoặc mực nước bên trong các ngăn bên trong; xem thêm Điều 8;

• Các bộ phận kết cấu và cơ học phải được thiết kế sao cho có đủ độ an toàn chống nứt dẫn đến ngập khoang; bao gồm vỏ ngoài nhưng cũng bao gồm các vách ngăn bên trong quan trọng và hệ thống đường ống khi chuyển động của nước dằn có thể dẫn đến mất độ ổn định nổi.

16  Vật liệu

Yêu cầu về vật liệu cho hệ thống duy trì vị trí và các kết cấu phụ nổi phải tuân theo ISO 19901-7, ISO 19903 và ISO 19904-1, có tính đến mức độ an toàn được xác định trong 5.3.

Kết cấu sắp xếp phải được bảo vệ chống ăn mòn, xem Phụ lục E. Phương pháp bảo vệ phải phù hợp với vị trí và mục đích dự kiến của nó.

17  Hệ thống hỗ trợ hàng hải

17.1  Quy định chung

Hệ thống hỗ trợ hàng hải của FOWT nói chung phải được thiết kế ISO 19904-1 hoặc các tiêu chuẩn được công nhận khác cùng với những xem xét trong Điều này.

17.2  Hệ thống buồng lắng

...

...

...

17.3  Hệ thống dằn

Hệ thống dằn phải có khả năng dằn và xả dằn cho tất cả các két dằn không được sử dụng làm két dằn cố định. Tất cả các máy bơm và van phải được trang bị phương tiện điều khiển từ xa. Việc vận hành hệ thống dằn trong điều kiện bình thường hoặc khẩn cấp không được làm tăng nguy cơ ngập nước lan truyền do việc mở các cửa hầm, nắp người chui, v.v... trong các kết cấu kín nước. Tham khảo IMO International Code on Intact Stability , 2008 (2008 IS CODE), 2020 Edition (Bộ luật quốc tế về ổn định nguyên vẹn của IMO , 2008 (Bộ luật IS 2008), Phiên bản 2020), nếu phù hợp.

Việc nước dằn có thể bị đóng băng cần được xem xét trong quá trình thiết kế, nếu có liên quan.

Phụ lục A

(tham khảo)

Các tham số thiết kế chính cho tua bin gió ngoài khơi nổi (FOWT)

A.1  Nhận dạng tua bin gió ngoài khơi nổi (FOWT)

A.1.1  Quy định chung

Đối với tuabin gió ngoài khơi, các thông tin sau cần được đưa ra trong bản tóm tắt có trong tài liệu thiết kế:

...

...

...

• tọa độ vị trí.

A.1.2  Các tham số cụm rôto-vỏ tuabin

Cần đưa ra các tham số sau:

• công suất danh định [kW]

• đường kính rôto [m]

• phạm vi tốc độ quay [rpm]

• điều chỉnh công suất (dừng/nghiêng)

• độ cao hub (trên MSL) [m]

• dải tốc độ gió vận hành ở độ cao hub V_in - V_out [m/s]

...

...

...

• trọng lượng vận hành (tối thiểu, tối đa) [kg]

• bảo vệ chống ăn mòn của cụm rôto-vỏ tuabin (mô tả)

• độ nghiêng tối đa trong quá trình vận hành [°]

• độ nghiêng tối đa trong chế độ chờ [°]

• gia tốc tối đa trong quá trình hoạt động [min/s]

• gia tốc tối đa trong chế độ chờ [min/s]

A.1.3  Tham số kết cấu đỡ

Cần đưa ra các tham số sau:

• mô tả về kết cấu phụ nổi, bao gồm kích thước

...

...

...

• mô tả hệ thống giữ vị trí

• mô tả về cáp điện

• thiết kế độ sâu của nước [m]

• đo độ sâu ở vùng lân cận của tua bin gió [m]

• điều kiện đất tại vị trí tuabin (mô tả, xem 6.4.7)

• tần số cộng hưởng của kết cấu đỡ FOWT (min, max):

- ở điều kiện hoạt động bình thường [Hz]

- ở điều kiện vận hành khắc nghiệt [Hz]

• Biên độ của kết cấu nổi theo các chuyển động tiến lùi, lắc lư, lên xuống, lăn, quay và xoay các hệ số biên độ đáp ứng không bao gồm tải trọng do gió

...

...

...

• bảo vệ chống ăn mòn (mô tả)

• độ cao của bệ tiếp cận (trên MSL) [m]

• mô tả về hệ thống dằn hoặc buồng lắng chủ động

A.1.4  Các điều kiện gió (dựa trên một chu kỳ tham chiếu 10 min và bao gồm ảnh hưởng luồng rẽ khí trong trang trại gió khi có liên quan)

Các thông tin sau đây cần được cung cấp:

• cường độ luồng xoáy là hàm của tốc độ gió trung bình được sử dụng cho NTM và ETM

• tốc độ gió trung bình hàng năm (ở độ cao hub) [m/s]

• luồng không khí nghiêng trung bình [°]

• phân bố tốc độ gió (Weibull, Rayleigh, đo khác)

...

...

...

• mô hình và tham số luồng xoáy

• tốc độ gió cực đoan ở độ cao hub V₁, V₅₀ và V₅₀₀ [m/s]

• mô hình và tham số của gió giật cực đoan cho chu kỳ lặp lại 1 năm và 50 năm

• mô hình và tham số của gió giật cực đoan để đánh giá đáp ứng của kết cấu phụ nổi

• mô hình và tham số thay đổi hướng cực đoan cho chu kỳ lặp lại 1 năm và 50 năm

• mô hình và tham số của gió giật cực đoan

• mô hình và tham số của gió giật cực đoan có thay đổi hướng

• mô hình và tham số trượt gió cực đoan

• phân bố hướng gió (hoa gió)

...

...

...

Các thông tin sau cần cung cấp:

• Sự thay đổi về độ sâu [m]

• Mức thủy triều thiên văn cao nhất (HAT) [m]

• Mức thủy triều thiên văn thấp nhất (LAT) [m]

• mực nước tĩnh cao nhất (HSWL) [m]

• mực nước tĩnh thấp nhất (LSWL) [m]

• chiều cao sóng đáng kể trong chu kỳ lặp lại 1 năm, 50 năm và 500 năm [m]

• phạm vi các chu kỳ đỉnh cho các chu kỳ lặp lại 1 năm, 50 năm và 500 năm [s]

• chiều cao sóng cực đoan riêng rẽ cho chu kỳ lặp lại 1 năm, 50 năm và 500 năm [m]

...

...

...

• chiều cao đỉnh cực đại với chu kỳ lặp lại là 50 năm [m]

• dòng hải lưu bề mặt biển cực đoan trong chu kỳ lặp lại 1 năm, 50 năm và 500 năm [m/s]

• phân bố chung của gió và sóng (H_s, T_p, V) bao gồm cả phương hướng

• phổ sóng và các tham số

• phân bố lan truyền sóng và các tham số

• mô hình xác định sóng và các tham số

• mô hình sóng vỡ và các tham số

• điều kiện băng biển (mô tả, xem 7.3.6)

• xói mòn cục bộ và toàn bộ hoặc tổng hợp của cả hai (tối đa cho phép) [m]

...

...

...

• biên dạng và độ dày mảng bám của sinh vật biển mm]

A.1.6  Các điều kiện lưới điện tại tuabin

Các thông tin sau cần cung cấp:

• điện áp và dải điện áp bình thường [V]

• tần số và dải tần số bình thường [Hz]

• mất cân bằng điện áp [V]

• thời gian tối đa mất điện lưới [ngày]

• số lần mất điện hàng năm của mạng lưới điện [1/năm]

• tổng thời gian của các lần mất mạng [h]

...

...

...

• đáp ứng trong các trường hợp sự cố bên ngoài đối xứng và không đối xứng (mô tả)

A.2  Các điều kiện môi trường khác

Các thông tin sau cần cung cấp:

• dải nhiệt độ không khí bình thường và cực đoan [°C]

• dải nhiệt độ nước biển bình thường và khắc nghiệt [°C]

• khối lượng riêng của không khí [kg/m^3]

• khối lượng riêng của nước [kg/m^3]

• bức xạ mặt trời [W/m 2 ]

• độ ẩm [%]

...

...

...

• chất hoạt động hóa học

• các hạt hoạt động cơ học

• mô tả hệ thống chống sét

• mô hình và các tham số động đất (mô tả)

• mô hình và tham số sóng thần (mô tả)

• độ mặn [g/m 3 ]

• thời gian và điều kiện môi trường được giả định cho DLC 6.4

• thời gian và điều kiện môi trường được giả định cho DLC 7.2

• thời gian và điều kiện môi trường được giả định cho DLC 8.3

...

...

...

• tốc độ gió tối đa [m/s]

• chiều cao sóng đáng kể tối đa [m]

• biến động mực nước tối đa [m]

• nhiệt độ khí quyển cho phép [°C]

• tốc độ gió tối đa để bảo trì [m/s]

• lượng dịch chuyển của tàu vận tải [tấn]

• điều kiện dằn tối đa và tối thiểu trong quá trình vận chuyển và lắp đặt

Phụ lục B

...

...

...

Hướng dẫn tính toán tải thủy động

B.1  Quy định chung

Các điều dưới đây xác định các tài liệu tham khảo cung cấp hướng dẫn về tính toán tải thủy động. Các đơn vị thiết kế không nên trộn lẫn và kết hợp, mà nên sử dụng một phương pháp tiếp cận nhất quán để tính toán tải thủy động có tính đến mức độ an toàn chung của FOWT.

Hướng dẫn cụ thể liên quan đến tính toán tải thủy động cho FOWT, bao gồm thủy tĩnh, bức xạ, nhiễu xạ và hiệu ứng nhớt, có thể có trong ISO 19904-1, ISO 19901-6, ISO 19901-7 và các quy tắc RCS sau:

ABS Hướng dẫn về phân tích tác động của khoảng hở không khí và tác động của sóng đối với tàu bán chìm

ABS Hướng dẫn để xây dựng và phân loại tua bin gió nổi ngoài khơi

BV, NI572, Phân loại và chứng nhận tuabin gió nổi ngoài khơi

BV, NI691, Điều kiện môi trường, tải và đáp ứng cảm ứng DNV-RP-C205, Điều kiện môi trường và tải môi trường DNV-ST-0119, Kết cấu tua bin gió nổi

Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK), Hướng dẫn về Tuabin gió nổi ngoài khơi

...

...

...

Thông tin liên quan cụ thể về công thức Morison để hướng dẫn FOWT có thể có trong các tài liệu dưới đây.

ISO 19904-1:2019, 7.4.5.3, Các tác động và thành phần ISO 19901-7:2013, 8.4.3 và A.8.4.3, Phân tích động

B.3  Lý thuyết nhiễu xạ và bức xạ

Thông tin liên quan cụ thể về lý thuyết nhiễu xạ và bức xạ để hướng dẫn FOWT có thể có trong các điều dưới đây của ISO 19904-1:2019.

7.4.5.2, Các tác động và các vật thể có thể tích lớn

8.3.4, Giảm chấn

8.4 và A.8.4, Phân tích miền tần số

B.4  Tải trọng va đập do sóng

Hướng dẫn liên kết cụ thể đến tải đóng cho FOWT có thể có trong các tài liệu dưới đây.

...

...

...

• 7.4.5.4 và A.7.4.5.4, Va đập lên các thành phần mảnh

• 7.4.5.8 và A.7.4.5.8, Va đập và tác động của sóng tràn

• 9.8.2, Va đập và A.9.8, Các vấn đề thiết kế đặc biệt

ISO 19901-6:2009:

• 12.7.5, Gia cố trên biển

B.5  Rung động và chuyển động do xoáy gây ra

Hướng dẫn cụ thể liên quan đến rung động và chuyển động do xoáy gây ra cho FOWT có thể có trong các tài liệu dưới đây.

ISO 19904-1:2019

• 7.4.3.4, Độ không ổn định do gió gây ra

...

...

...

• 7.4.6 và A.7.4.6, Rung động và chuyển động do xoáy gây ra

• 7.7, Tác động lặp lại

ISO 19901-6:2009

• 13.3.2, Những xem xét chung về thiết kế neo

• 13.4.3, Điều kiện neo cụ thể

• 16.12, Bệ chân căng TLP

ISO 19901-7:2013

• 7.3.2, Tác động do dòng chảy gây ra

• 7.3.4 và A.7.3.4, Rung động do xoáy gây ra của dây neo

...

...

...

8.3.5 và A.8.3.5, Các xem xét về chuyển động do xoáy gây ra

B.6  Phụ kiện và mảng bám sinh vật biển

Hướng dẫn cụ thể liên quan đến các phụ kiện và mảng bám sinh vật biển đối với FOWT có thể có trong các tài liệu dưới đây.

ISO 19904-1:2019

• 7.4.2 và A.7.4.2, Dữ liệu môi trường tại vị trí cụ thể

• 7.4.5.3, Tác động lên các thành phần mảnh

• 8.2.2, Cân bằng tĩnh trong điều kiện nước tĩnh

• 8.10.2, Hiệu ứng đỉnh sóng

• 13.2.4, Hiệu ứng tác động cục bộ

...

...

...

• 7.3.6, Mảng bám sinh vật biển

• 19.2.4, Kiểm soát trọng lượng ISO 19901-7:2013

• 7.2.8, Mảng bám sinh vật biển

• 8.3.5 và A.8.3.5, Các xem xét về chuyển động do xoáy gây ra

• A.10.4.3.2.3.4.6, Các tác động vận chuyển và tháo dỡ

B.7  Phương pháp phân tích toàn bộ và phân tích mỏi

Hướng dẫn cụ thể liên quan đến các phương pháp phân tích toàn bộ và phân tích mỏi để hướng dẫn FOWT có thể có trong các tài liệu dưới đây.

ISO 19904-1:2019

• Điều 8 và A.8, Phân tích tổng thể

...

...

...

ISO 19901-6:2009

• 12.7.5, Gia cố trên biển

• 13.4.3, Điều kiện neo cụ thể

• 16.10, Dây cáp thép

• 16.11, Dây loại sợi tổng hợp

• 16.12, Bệ chân căng TLP

ISO 19901-7:2013

• 8.3 và A.8.3, Đáp ứng của kết cấu nổi

• 8.4 và A.8.4, Đáp ứng của dây neo

...

...

...

• 8.8 và A.8.8, Phân tích và đánh giá cấu hình neo điển hình

• Điều 9, Phân tích mỏi

• 14 và A.14, Dây neo sợi tổng hợp

B.8  Tải sóng vỡ

Hướng dẫn cụ thể liên quan đến tải sóng vỡ đối với FOWT có thể có trong tài liệu dưới đây.

ABS, Hướng dẫn về phân tích tác động khoảng hở không khí và của sóng đối với tàu bán chìm DNV-RP-C205

B.9  Khoảng hở không khí

Hướng dẫn cụ thể về cách liên kết khoảng hở không khí đối với FOWT có thể có trong tài liệu dưới đây. ABS về phân tích khoảng hở không khí và tác động của sóng đối với tàu bán chìm

BV, NI691, Điều kiện môi trường, tải và các đáp ứng được gây ra

...

...

...

Phụ lục C

(tham khảo)

Thiết kế neo tuabin gió ngoài khơi nổi (FOWT)

Thông tin cụ thể liên quan đến thiết kế mỏ neo cho FOWT có thể có trong các quy tắc RCS sau:

ABS, Hướng dẫn về Xây dựng và Phân loại Tuabin gió nổi ngoài khơi

BV, NI572, Phân loại và chứng nhận tuabin gió nổi ngoài khơi

DNV-ST-0119, Kết cấu tuabin gió nổi

...

...

...

(tham khảo)

Ngoại suy thống kê các tham số metocean hoạt động cho phân tích độ bền cực hạn

D.1  Quy định chung

Phụ lục này xem xét việc ngoại suy các tham số metocean môi trường. Phụ lục này nhằm mục đích ước tính các tham số có liên quan đến SSS như được định nghĩa trong 6.3.3.2.3. Việc ngoại suy các tham số metocean dài hạn thành các giá trị tương ứng với chu kỳ lặp lại 50 năm sẽ bỏ qua các biến động của đáp ứng đối với các tham số metocean đã cho, tức là các biến động ngẫu nhiên của, chẳng hạn, đáp ứng tối đa trong 1 h đối với cường độ gió trung bình, nhiễu động và chiều cao sóng đáng kể đã cho sẽ bị bỏ qua. Do đó, việc ngoại suy các tham số metocean dài hạn trước tiên và tiến hành tính toán đáp ứng để xác định đáp ứng chu kỳ lặp lại 50 năm thường dẫn đến kết quả khác so với kết quả thu được bằng cách thực hiện các phép tính đáp ứng đối với tất cả các tham số metocean có liên quan và sau đó ngoại suy đáp ứng với sự phân bố dài hạn của các tham số metocean. Phụ lục này mô tả một phương pháp chung để ngoại suy các tham số metocean, cụ thể là Phương pháp độ tin cậy bậc nhất nghịch đảo (IFORM) (xem [21]6)) được áp dụng tại đây để xác định trạng thái biển khắc nghiệt (SSS).

IFORM tạo ra một đường bao môi trường xác định, theo một nghĩa nào đó, các tổ hợp chu kỳ lặp lại 50 năm của tốc độ gió trung bình, V, và chiều cao sóng đáng kể, H s . Sau khi xác định được đường bao môi trường, bước tiếp theo là tìm kiếm dọc theo đường bao để xác định điểm mà đáp ứng cực đoan dự kiến có điều kiện trở thành cực đoan nhất. Đáp ứng cực đoan tại thời điểm này sau đó là ước tính của đáp ứng chu kỳ lặp lại 50 năm. Đáp ứng cực đoan dự kiến có điều kiện được xác định bằng cách sử dụng một số mô phỏng chuỗi thời gian đáp ứng ngẫu nhiên giả được mô phỏng động áp dụng trạng thái biển SSS làm đầu vào, tùy chọn liên quan đến mô phỏng sóng nhúng, ở cuối phụ lục này, đánh giá chiều cao sóng riêng cực đoan tùy chọn được nhúng trong SSS sẽ được thảo luận.

Lưu ý rằng các phương pháp thay thế có thể được sử dụng để xây dựng các đường bao môi trường thay vì IFORM. [23] cung cấp một bản đánh giá về các kỹ thuật khác nhau để mô hình hóa phân bố chung và xác định các đường viền của các biến môi trường. Đặc biệt, các đường viền có thể được xác định bằng phương pháp lấy mẫu trực tiếp dựa trên mô phỏng Monte Carlo từ một mô hình chung của các biến metocean quan tâm ([24]).

D.2  Sử dụng IFORM để xác định chiều cao sóng đáng kể trong 50 năm có điều kiện tốc độ gió trung bình

IFORM yêu cầu truy cập vào mô hình phân bố chung cho tốc độ gió trung bình V - với chu kỳ trung bình thích hợp - và chiều cao sóng đáng kể H s. Kết quả của IFORM là đường bao môi trường của phân bố chung. Để xây dựng đường bao môi trường này, cần có phép biến đổi xác suất từ hai biến ngẫu nhiên chuẩn chuẩn không tương quan, U₁ và U₂, thành cặp phân bố chung ( V, H_s):

...

...

...

Trong đó:

 biểu thị hàm phân bố tích lũy chuẩn chuẩn (CDF);

F_v(v) là CDF cận biên của tốc độ gió trung bình và

 là sự phân bố của chiều cao sóng đáng kể có điều kiện theo tốc độ gió trung bình

Ưu điểm của phép biến đổi Rosenblatt là tính đơn giản và thực tế là hai phân bố Fv (V) và  tạo thành một cách thuận tiện để biểu diễn phân bố chung.

Do đó, phép biến đổi xác suất cần thiết trở thành:

Bằng cách sử dụng phép biến đổi trong công thức (D.3), đường đồng mức môi trường được tập hợp theo quy trình sau. Một đường tròn bán kính  trong mặt phẳng u₁ - u₂, tức là các điểm thỏa mãn công thức , được biến đổi thành một đường cong trong mặt phẳng V - H_s , sau đó là đường đồng mức môi trường. Bán kính β được xác định bởi:

...

...

...

Trong đó:

N là số trạng thái biển độc lập trong 50 năm.

Hình D.1 - Ví dụ về việc xây dựng đường đồng mức môi trường 50 năm cho thời gian trạng thái biển là 3 h

Đối với thời gian trạng thái biển là 3 h, N = 50 x 365 x 24/3 = 1,46 x 105 dẫn đến (  4,35; đối với thời gian trạng thái biển là 1 h,  4,58. Hình D.1 cho thấy một ví dụ về thời gian trạng thái biển là 3 h. Nhìn chung, không cần phải xác định toàn bộ đường bao môi trường. Điều đáng quan tâm là phần đường bao môi trường trong phạm vi hoạt động mà đối với tốc độ gió trung bình dẫn đến sóng có chiều cao cao nhất (được gọi là trạng thái biển khắc nghiệt hoặc SSS), vì đây là nơi người ta phát hiện ra đáp ứng cực đại trung bình cao nhất. Phần đường bao môi trường này có thể được xác định, không cần xấp xỉ, như sau. Đối với mỗi tốc độ gió trung bình V trong phạm vi hoạt động, trước tiên hãy đánh giá biến chuẩn hóa u 1 theo

Tiếp theo, chiều cao sóng đáng kể, được ký hiệu là H_s,SSS( V ) liên quan đến V được tính được bằng

 

Phần in đậm của đường bao môi trường giữa các vòng tròn nhỏ trong Hình D.1 được lấy từ các công thức (D.5) và (D.6).

...

...

...

D.3  Ví dụ về phân bố chung của V và H_s và các phép tính gần đúng với đường bao môi trường

Hai mô hình phân bố chung được trình bày bên dưới, trong nhiều trường hợp, đưa ra sự phù hợp phù hợp với dữ liệu. Ưu điểm của hai mô hình là có thể suy ra các biểu thức phân tích đơn giản xấp xỉ các công thức (D.5) và (D.6). Các biểu thức này phụ thuộc vào một vài tham số thống kê mà trong hầu hết các trường hợp có thể ước tính một cách đáng tin cậy. Cần nhấn mạnh rằng các ước tính đáng tin cậy của một vài tham số thống kê này không đảm bảo các ước tính đáng tin cậy về đường đồng mức môi trường. Để đảm bảo điều này, các bài kiểm tra về độ phù hợp của mô hình đã chọn sẽ được thực hiện. Sau khi mô hình vượt qua các bài kiểm tra này, các biểu thức được cung cấp ở đây sẽ đưa ra các ước tính đáng tin cậy về đường đồng mức môi trường.

Mô hình phân bố đầu tiên được trình bày giả định rằng H s có điều kiện phân bố chuẩn trên V. Điều này có nghĩa là

Trong đó:

 là giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của H_s có điều kiện trên V tương ứng. Trong trường hợp này, công thức (D.6) thành:

Một phép tính gần đúng bảo toàn cho công thức (D.8) thu được bằng cách loại bỏ bình phương của u1. Điều này dẫn đến biểu thức đơn giản:

...

...

...

Mô hình phân bố thứ hai được trình bày ở đây giả định rằng H_s có phân bố log-normal có điều kiện trên V. Điều này có nghĩa là:

Sử dụng công thức (D.10), công thức (D.6), trở thành

Một phép tính gần đúng được giữ nguyên cho công thức (D.12) có thể được thực hiện thông qua việc sử dụng phép khai triển Taylor của các công thức (D.11) và bằng cách loại bỏ bình phương của u1 trong công thức (D.12):

V và H^s càng cao và khoảng cách giữa tốc độ gió cắt trung bình và tốc độ gió trung bình chu kỳ lặp lại 50 năm càng lớn thì công thức (D.13) càng xấp xỉ công thức (D.12) tốt hơn. Cải tiến quan trọng nhất của công thức (D.13) thu được bằng cách đưa lại bình phương của u1 , tức là thay thế β bằng  việc đưa ra ước tính đáng tin cậy về giá trị trung bình có điều kiện  và độ lệch chuẩn  là khả thi. Việc tiến hành các bài kiểm tra độ phù hợp, rõ ràng hoặc bất ngờ, đòi hỏi nhiều dữ liệu hơn so với ước tính μ_Hs ( V = v) và σ_Hs ( V = v), nhưng cuối cùng dựa vào một phán đoán, có thể được đưa ra để đảm bảo tính bảo lưu. Cần lưu ý rằng mô hình lognormal thận trọng hơn so với mô hình chuẩn khi đưa ra cùng một tập dữ liệu. Nếu không thể ước tính và  và/hoặc đưa ra lựa chọn thận trọng về mô hình phân bố, khi đó người ta có thể sử dụng, như một ước tính thận trọng của H _s,SSS ( V = v ) , chiều cao sóng cực đại có ý nghĩa không phụ thuộc vào tốc độ gió trung bình, H_s50, với chu kỳ lặp lại là 50 năm được xác định từ phân bố biên của H_s và với cùng thời gian trạng thái biển như thời gian trạng thái biển được sử dụng để xây dựng đường đồng mức môi trường.

Có thể có những khó khăn với cả mô hình phân bố chuẩn và mô hình phân bố log-normal để tính toán đúng đắn các giới hạn trên có thể có của chiều cao sóng đáng kể ở tốc độ gió trung bình cao hơn. Do đó, cần lưu ý rằng để tránh ước tính quá lớn đối với H _S,sss (V), có thể xác định giới hạn trên, ví dụ như chiều cao sóng đáng kể cực đại, Hs50, với chu kỳ lặp lại là 50 năm với cùng thời gian trạng thái biển như thời gian trạng thái biển được sử dụng để xây dựng đường đồng mức môi trường.

D.4  Lựa chọn khoảng thời gian trạng thái biển

...

...

...

Trạng thái biển được định nghĩa là điều kiện trong đó có thể giả định tính dừng đối với quá trình nâng cao bề mặt biển. Vì khoảng thời gian của trạng thái biển thường lớn hơn hoặc bằng khoảng 1 h, nên việc chọn thời gian chỉ 10 min để khớp với chu kỳ tham chiếu cho tốc độ gió sẽ gây ra một số khó khăn. Trong trường hợp chọn chu kỳ 10 min, có khả năng đáng kể là đáp ứng cực đoan được tìm kiếm, tức là đáp ứng với chu kỳ lặp lại 50 năm xảy ra trong điều kiện gió bình thường với tuabin gió đang sản xuất điện, có thể xảy ra trong trạng thái biển 10 min khác với SSS. Do đó, trong trường hợp này, chiều cao sóng đáng kể đối với SSS cần phải được tăng đáng kể. Việc chọn thời gian dài hơn gần với sự tồn tại thực tế của trạng thái biển sẽ làm giảm vấn đề này. Một tình huống thiết kế có thể quan trọng là tương ứng với thời điểm kết thúc của một cơn bão hoặc mắt của một cơn bão nhiệt đới, khi sóng vẫn dữ dội nhưng tốc độ gió đã giảm xuống mức cho phép tuabin gió khởi động. Sự kết hợp giữa tải khí động học hoạt động và tải thủy động trong tình huống này có thể được phân tích bằng cách xác định đường đồng mức môi trường. Nếu chọn thời lượng 10 min và H_s,SSS không được khuếch đại đúng cách thì sự đóng góp của tải sóng vào trường hợp tải quan trọng này có thể bị ước tính thấp đáng kể.

Dữ liệu metocean - được đo cũng như dự báo ngược - thường được lấy dưới dạng dữ liệu 1 h, tức là có một quan sát dữ liệu metocean mỗi giờ. Trong trường hợp dữ liệu gió, dữ liệu 1 h thu được sau đó thường được báo cáo dưới dạng giá trị trung bình 1 h. Nghĩa là, chúng có nghĩa là tốc độ gió với chu kỳ trung bình là 1 h. Ngoài ra, có thể có dữ liệu tốc độ gió trung bình 10 min và mong muốn chuyển đổi thành dữ liệu 1 h hoặc 3 h. Các tác động của phép chuyển đổi như vậy đối với phân bố chung của V và H_S hiện được thảo luận ngắn gọn. Khi xem xét phân bố biên dài hạn của tốc độ gió trung bình, có một số khác biệt giữa các phân bố tốc độ gió với chu kỳ trung bình 10 min, 1 h và 3 h. Độ lệch chuẩn của phân bố biên giảm nhẹ khi chu kỳ tham chiếu tăng, trong khi giá trị trung bình không đổi. Phân bố biên dài hạn của H_S không thay đổi vì theo định nghĩa, nó độc lập với khoảng thời gian lấy mẫu và độc lập với chu kỳ tham chiếu được sử dụng trong các ứng dụng.

Sự tương quan giữa V và H_s có thể tăng theo chu kỳ tham chiếu tăng vì sự mạnh hơn của sóng dưới tác động của gió diễn ra trong một khoảng thời gian đáng kể, theo thang giờ. Tuy nhiên, tùy thuộc vào các đặc điểm cụ thể của địa điểm, mối tương quan có thể không thay đổi đáng kể theo chu kỳ trung bình và do đó có thể hợp lý khi cho rằng phân bố xác suất kết hợp dài hạn của V_hub, H_s và T_p không phụ thuộc vào chu kỳ tham chiếu.

D.5  Xác định chiều cao sóng riêng cực đại tùy chọn nhúng trong SSS

Việc sử dụng chiều cao sóng riêng cực đại nhúng để cải thiện sự hội tụ của hiệu ứng tải đặc trưng phải được chứng minh là an toàn nếu phương pháp này được áp dụng cho FOWT.

Nếu phân bố chiều cao sóng  được biết là chiều cao sóng riêng lẻ cực đại, H_SSS (V) có thể được xác định bằng cách giải công thức sau đối với H_SSS :

)

Trong đó: M biểu thị số sóng trung bình trong SSS.

Công thức (D.14) đưa ra chế độ phân bố, còn được gọi là giá trị cực đại có khả năng xảy ra nhất. Tùy thuộc vào chiến lược được sử dụng để nhắm mục tiêu vào đáp ứng cực đại đặc trưng (xem Phụ lục N), có thể tìm kiếm một giá trị thống kê hoặc phần trăm khác. Nếu phân bố chiều cao sóng F(h|H_s) không xác định, H_SSS (V) có thể được xác định từ H _s.SSS (V) bằng cách giả sử chiều cao sóng là

...

...

...

Công thức (D.15) có thể không hợp lệ nếu sự phân bố chiều cao sóng có điều kiện trên H_S không được mô hình Rayleigh thể hiện tốt, ví dụ do giới hạn độ sâu của nước. Nếu không có đủ dữ liệu để xác định H_SSS (V) bằng cách sử dụng công thức (D.14) hoặc (D.15), chiều cao sóng cực đại không điều kiện H₅₀ độc lập với V và có chu kỳ lặp lại là 50 năm, có thể được sử dụng làm giá trị bảo toàn cho H_SSS (V).

Phụ lục E

(tham khảo)

Bảo vệ chống ăn mòn

E.1  Quy định chung

Hướng dẫn về hệ thống chống ăn mòn cho FOWT có thể có trong ISO 19904-1 và ISO 12944-9. Đối với kết cấu bê tông, áp dụng ISO 19903.

FOWT tiếp xúc với môi trường biển rất ăn mòn và do hạn chế về khả năng tiếp cận, các cơ hội kiểm tra và sửa chữa thường bị hạn chế. Do đó, FOWTs yêu cầu các xem xét bảo vệ chống ăn mòn độc đáo như: lựa chọn vật liệu, xem xét thiết kế, hệ thống bảo vệ chống ăn mòn và các chương trình kiểm tra và sửa chữa phù hợp.

Hỏng do ăn mòn có thể ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của kết cấu, làm giảm khả năng chống chịu tải theo nhiều cách khác nhau. Bảo vệ chống ăn mòn nhằm mục đích ngăn ngừa hỏng như vậy ở các khu vực nhạy cảm với tải cực độ và chịu mỏi. Trong trường hợp chịu mỏi, hỏng do ăn mòn có thể hoạt động như các điểm tập trung ứng suất để bắt đầu các vết nứt do mỏi. Đối với tải cực độ, bảo vệ chống ăn mòn tránh được khả năng giảm chức năng chịu tải của thành phần kết cấu. Đối với thiết kế chịu mỏi, kết cấu đỡ FOWT được cho là không bị hỏng do ăn mòn khi có hệ thống bảo vệ chống ăn mòn toàn diện và hệ thống đó phải tuân theo chương trình kiểm tra và sửa chữa phù hợp. Thiết kế các thành phần kết cấu, cơ khí và điện của FOWT cũng phải tính đến ảnh hưởng của ăn mòn đến chức năng, ví dụ như kẹt các mối nối bị gỉ hoặc hỏng cảm biến.

...

...

...

E.2  Môi trường biển

Ăn mòn được đặc trưng bởi quá trình hòa tan bề mặt kim loại thành dạng ion trong một quá trình điện hóa gọi là oxy hóa. Quá trình này phụ thuộc vào sự có mặt của một điện ly ion dẫn điện, mà nước biển trong môi trường biển cung cấp. Quá trình ăn mòn bị ảnh hưởng bởi các biến số quan trọng sau của nước biển:

• loại và khối lượng của các muối và chất ô nhiễm hòa tan;

• ôxy hòa tan;

• nhiệt độ;

• chuyển động và dòng chảy.

Kết cấu của FOWT có thể được chia thành các khu vực sau đây để giúp hiểu mối quan hệ của nó với môi trường biển:

• khu vực khí quyển;

• khu vực nước bắn tóe hoặc khu vực trung gian;

...

...

...

• khu vực chôn vùi.

Khu vực khí quyển bao gồm các khu vực tiếp xúc tự do và bán che chắn phía trên khu vực nước bắn tóe.

Khu vực nước bắn tóe được xác định là khu vực của kết cấu bị ướt gián đoạn bởi phân bố độ cao bề mặt biển dự đoán và thường chịu sự biến động lớn cục bộ.

Khu vực ngập chìm kéo dài dưới khu vực nước bắn tóe và bao gồm bất kỳ khoang bên trong nào bị ngập nước biển.

Khu vực chôn vùi bao gồm bất kỳ bộ phận kết cấu nào bị chôn vùi trong trầm tích đáy biển hoặc bị phủ bởi các chất rắn được sắp xếp.

Khu vực ngập chìm phía trên và phần dưới của khu vực nước bắn tóe cũng thường bị ảnh hưởng bởi mảng bám sinh vật biển. Tùy thuộc vào loại và phạm vi của mảng bám này, cũng như các điều kiện địa phương, tác động này có thể làm tăng hoặc giảm sự tấn công ăn mòn. Mảng bám sinh vật biển cũng có thể can thiệp vào các hệ thống bảo vệ chống ăn mòn như lớp phủ/bọc và bảo vệ catot.

Trong điều kiện băng giá, việc trầy xước băng có thể làm tăng tốc độ ăn mòn qua việc loại bỏ: lớp oxit bảo vệ chống ăn mòn, lớp phủ bảo vệ chống ăn mòn, và mảng bám sinh vật biển.

Trong điều kiện nhiệt đới, môi trường biển còn khắc nghiệt hơn do nhiệt độ và độ ẩm cao hơn, làm cho hệ thống bảo vệ chống ăn mòn trở nên quan trọng hơn.

E.3  Các yếu tố cần xem xét về bảo vệ chống ăn mòn

...

...

...

Hư hại do ăn mòn có thể được giảm thiểu bằng các biện pháp bảo vệ chống ăn mòn sau đây:

• lựa chọn vật liệu kết cấu phù hợp thông qua việc sử dụng các quy phạm và tiêu chuẩn thiết kế được công nhận;

• thông qua phương pháp thiết kế phù hợp, bao gồm: khả năng tiếp cận, thoát nước đầy đủ, loại bỏ các cạnh và khuyết điểm, và các yếu tố khác;

• cách ly vật liệu kim loại khỏi điện ly bằng hệ thống lớp phủ;

• thông qua kiểm tra và sửa chữa định kỳ hệ thống bảo vệ chống ăn mòn;

• thông qua bảo vệ điện hóa, ví dụ như bảo vệ catot.

E.4  Các hệ thống bảo vệ chống ăn mòn - Kết cấu đỡ

Hệ thống bảo vệ chống ăn mòn cho kết cấu hỗ trợ của FOWT có thể được chia thành hai khu vực chính: hệ thống lớp phủ và bảo vệ catot. Các khu vực này được nêu trong trường hợp của từng khu vực của kết cấu hỗ trợ.

Đối với khu vực khí quyển và khu vực nước bắn tóe, một hệ thống lớp phủ phù hợp theo một quy phạm hoặc tiêu chuẩn đã được công nhận nên được áp dụng cho tất cả các bề mặt kim loại, cần chú ý đặc biệt đến khu vực nước bắn tóe, nơi hệ thống lớp phủ nên được chỉ định cho môi trường biển khắc nghiệt, phù hợp với điều kiện dịch vụ của kết cấu và phải được đánh giá về hiệu quả của nó.

...

...

...

Các khoảng trống bên trong trong các dầm hộp, ổ cắm ống, v.v..., khi đã được niêm phong hoàn toàn không yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn bên trong. Trong quá trình lắp ráp, cần chú ý đặc biệt để đảm bảo các khoảng trống này được làm sạch và khô trước khi niêm phong. Đối với các không gian bị ngập nước vĩnh viễn mà không có hoặc có ít sự trao đổi nước, yêu cầu bảo vệ chống ăn mòn cũng có thể được giảm bớt.

Tất cả các hệ thống lớp phủ cần phải chịu một chương trình kiểm tra và sửa chữa để đảm bảo chúng duy trì tính toàn vẹn trong suốt vòng đời thiết kế. Đối với tần suất kiểm tra giảm, cần tập trung nhiều hơn vào việc chứng nhận lớp phủ theo một tiêu chuẩn đã được công nhận, cần lưu ý rằng chứng nhận lớp phủ một mình không đảm bảo hiệu suất trong suốt vòng đời thiết kế, và việc chọn lớp phủ nên dựa trên kinh nghiệm sản phẩm đã được chứng minh trong các ứng dụng tương tự.

Ngoài ra, khu vực ngập chìm luôn cần được cung cấp bảo vệ catot. Bảo vệ catot thường được cung cấp bằng anốt hoặc thông qua hệ thống dòng điện cảm ứng. Nếu hệ thống bảo vệ catot phát triển phân bố dòng điện không thuận lợi ở các phần của kết cấu, việc áp dụng lớp phủ bổ sung được khuyến nghị trong những khu vực này. Các khoảng trống và khu vực mà bảo vệ catot không hiệu quả cần được tránh hoặc bù đắp bằng lớp phủ bổ sung. Yêu cầu này có thể được xem xét lại đối với các kết cấu nổi có khả năng cập cảng để kiểm tra và sửa chữa kỹ lưỡng.

Một khoản chi phí dự phòng cho ăn mòn thay vì hệ thống bảo vệ chống ăn mòn chỉ nên được sử dụng cho: các bộ phận không quan trọng; các kết cấu có vòng đời thiết kế ngắn; hoặc các khu vực nơi có kế hoạch kiểm tra và sửa chữa định kỳ. Ví dụ, trong ISO 19902, tốc độ ăn mòn đối với thép hợp kim thấp hoặc thép không hợp kim không được bảo vệ trong khu vực nước bắn tóe ở Biển Bắc được quy định là 0,3 mm mỗi năm, và trong khu vực ngập chìm là 0,1 mm mỗi năm. Đối với vòng đời thiết kế 20 năm, điều này tương đương với sự ăn mòn tổng cộng là 6 mm trong khu vực nước bắn tóe và 2 mm trong khu vực ngập chìm; điều này cần được tính đến trong phân tích trạng thái giới hạn như dung sai chống ăn mòn.

E.5  Bảo vệ chống ăn mòn trong cụm rôto-vỏ tuabin

Vỏ tuabin cũng nằm trong khu vực khí quyển và chịu tác động của những yếu tố ăn mòn từ môi trường biển; do đó, việc xem xét bảo vệ chống ăn mòn chung giống như đối với kết cấu đỡ cũng cần được thực hiện. Một biện pháp bảo vệ chống ăn mòn bổ sung là việc niêm phong vỏ tuabin khỏi khu vực khí quyển.

Đối với tất cả các bề mặt kim loại nằm trong vỏ tuabin, hệ thống lớp phủ theo các quy phạm và tiêu chuẩn đã được công nhận cần được áp dụng. Các phân loại môi trường sau đây theo ISO 12944-2 được khuyến nghị:

• các bộ phận bên ngoài, phụ kiện, cảm biến, v.v..., cần được bảo vệ chống ăn mòn theo cấp C5-M;

• các bề mặt bên trong trực tiếp tiếp xúc với không khí ngoài trời cần được bảo vệ chống ăn mòn theo cấp C4;

...

...

...

Thông thường, người ta chấp nhận rằng ăn mòn đáng kể có thể xảy ra khi độ ẩm tương đối vượt quá 80 %, do đó, môi trường bên trong vỏ tuabin cần được kiểm soát bằng cách niêm phong môi trường và điều hòa không khí. Hệ thống kiểm soát môi trường này cần được giám sát bởi hệ thống điều khiển của tuabin gió và phải được bảo dưỡng định kỳ như bình thường.

Ngoài ra, các bộ phận bên trong khác (ví dụ như các bộ phận thở cho ổ bi hoặc hộp số) và vật liệu hoạt động (ví dụ như chất bôi trơn, dầu) có tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với không khí ngoài trời, cũng như các bộ phận bên ngoài (ví dụ như gioăng, vật liệu đàn hồi và ống dẫn) bên ngoài vỏ tuabin, cần được chỉ định và thiết kế để chịu được môi trường biển ngoài khơi.

Để tham khảo, khuyến nghị rằng môi trường này nên được mô tả theo IEC 60721-3-3.

Phụ lục F

(tham khảo)

Dự đoán các chiều cao sóng cực đoan trong thời gian có bão nhiệt đới

F.1  Quy định chung

Đối với các FOWT được lắp đặt ở các khu vực nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới, nơi các cơn bão nhiệt đới, như bão, lốc xoáy và bão lớn, có ảnh hưởng lớn đến chiều cao sóng cực đoan, những tác động này cần được xem xét một cách thích hợp. Việc đánh giá có thể dựa trên việc đo đạc tại chỗ hoặc các kỹ thuật mô phỏng (xem [33]). Trong mỗi trường hợp, yêu cầu tối thiểu là có ít nhất 30 năm dữ liệu.

...

...

...

F.2  Ước tính trường gió cho các cơn bão nhiệt đới

Vì gió ngoài khơi thường khó đo đạc, nên trường gió ngoài khơi thường được mô phỏng. Điều này mô tả một phương pháp mô phỏng gió ngoài khơi. Phương pháp này có thể được kết hợp với các đường đi bão mô phỏng thực tế và các đường đi bão tổng hợp.

Trường áp suất bề mặt trong một cơn bão nhiệt đới có thể được mô phỏng bằng mô hình của Schloemer (([34]) hoặc mở rộng của nó, mô hình của Holland ([35]). Trong mô hình của Holland, trường áp suất bề mặt trong cơn bão nhiệt đới p(r) có thể được mô tả như sau:

trong đó:

r  là khoảng cách từ tâm của cơn bão nhiệt đới,

p_c  là áp suất trung tâm,

  là áp suất bên ngoài cơn bão nhiệt đới,

R_m  là bán kính tại tốc độ gió tối đa,

...

...

...

Các tham số mô hình này cho từng cơn bão nhiệt đới có thể được ước tính bằng cách sử dụng kỹ thuật DVORAK ([36]) hoặc từ dữ liệu đường đi của cơn bão do các cơ quan khí tượng địa phương ban hành (xem [47], [48]). Các đánh giá về các vấn đề mô hình hóa giải quyết những bất định trong mô hình trường gió cực đoan và vai trò của dữ liệu và mô phỏng được cung cấp trong các tài liệu tham khảo [37], [38] và [39],

Trường gió bên ngoài lớp ranh giới có thể được ước tính bằng cách giả định cân bằng gió theo độ dốc và gió bề mặt có thể được ước tính bằng cách sử dụng phương pháp do Ishihara và cộng sự đề xuất ([40]).

Cần đặc biệt chú ý đến việc ước tính chiều cao sóng ở vùng biển mở, nơi sóng lừng có thể có ảnh hưởng đáng kể đến chiều cao sóng cực đại. Trong trường hợp này, trường gió bên ngoài bão nhiệt đới ảnh hưởng đến chiều cao sóng trong bão nhiệt đới và cần được mô hình hóa phù hợp. Có thể thực hiện mô phỏng khí tượng quy mô trung bình để ước tính trường gió bề mặt bên ngoài bão nhiệt đới ([41]).

F.3  Ước tính sóng cho các cơn bão nhiệt đới

Để ước tính chiều cao sóng trong các cơn bão nhiệt đới, có thể thực hiện dự báo ngược bằng cách sử dụng các mô hình sóng thế hệ thứ ba như WAVEWATCH III (WW3) ([42]) hoặc SWAN ([43]). Các mô hình sóng thế hệ thứ ba giải công thức cân bằng mật độ tác động phổ pha ngẫu nhiên cho phổ số sóng- hướng. Giả định ngầm định của công thức này là các đặc tính của môi trường (độ sâu và dòng chảy của nước) cũng như bản thân trường sóng thay đổi theo thang thời gian và không gian lớn hơn nhiều so với thang biến thiên của một con sóng đơn lẻ. Chúng rõ ràng tính đến tương tác sóng-sóng, tiêu tán do lớp phủ trắng và tương tác sóng-đáy biển, cần đặc biệt chú ý đến việc lựa chọn độ phân giải theo chiều ngang của mô phỏng khi xem xét khoảng cách từ đường bờ biển, đặc điểm của độ sâu và độ sâu của nước.

Phụ lục G

(tham khảo)

Khuyến cáo về việc căn chỉnh các mức an toàn trong khu vực bão nhiệt đới

...

...

...

Các điều kiện metocean liên quan đến bão nhiệt đới có thể biểu hiện sự biến đổi lớn hơn (hệ số biến đổi [COV] lớn hơn của các giá trị cực đại) so với các điều kiện liên quan đến bão ngoại nhiệt đới. Điều này có khả năng đòi hỏi phải thay đổi các quy tắc thiết kế, tức là thay đổi các công thức thiết kế, các giá trị đặc trưng (ví dụ chu kỳ lặp lại) hoặc các hệ số an toàn để duy trì cùng mức độ an toàn như được ngụ ý bởi các quy tắc thiết kế có trong tiêu chuẩn này đối với các điều kiện ngoài nhiệt đới. Ví dụ: Xem chú thích ở phần 11.3.2 của IEC 61400-1:2019.

Phụ lục này đề xuất một cách tiếp cận để căn chỉnh các quy tắc thiết kế theo các điều kiện phụ thuộc vào vị trí đối với các điều kiện của bão nhiệt đới. Có thể áp dụng các cách tiếp cận khác nếu có thể chứng minh rằng đạt được mức độ an toàn tương đương với mức độ được bao hàm trong tiêu chuẩn này.

Yêu cầu về các quy tắc thiết kế phụ thuộc vào vị trí để sử dụng trong thiết kế chống lại bão nhiệt đới chỉ áp dụng cho thiết kế kết cấu đỡ FOWT.

G.2  Tiêu chí mức độ mạnh tổng thể

Ở các vùng có bão nhiệt đới, thay vì xác định các hệ số an toàn cục bộ cần thiết dựa trên các đường cong nguy hiểm, tiêu chí mức độ mạnh có thể được sử dụng để xác định tính toàn vẹn của kết cấu tổng thể của kết cấu phụ nổi và hệ thống giữ vị trí. Thực hành khuyến nghị 2A của Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API), Phiên bản 22, cung cấp hướng dẫn để phát triển dữ liệu cho vị trí cụ thể và lựa chọn tiêu chí môi trường ở các khu vực địa lý tiếp xúc với điều kiện bão nhiệt đới dựa trên rủi ro khi xem xét đến sự an toàn tính mạng và hậu quả của sự cố. Đối với những nơi không có người hoặc đã sơ tán trong các cơn bão lớn và có hậu quả vừa phải của sự cố (Loại tiếp xúc L-2), các điều kiện bão nhiệt đới toàn dân trong 50 năm xác định tiêu chí mức độ thiết kế và kết cấu các điều kiện bão nhiệt đới toàn dân trong 500 năm xác định tiêu chí mức độ mạnh.

G.3  Các trường hợp tải thiết kế

Ở những khu vực bị ảnh hưởng bởi bão nhiệt đới, nên xem xét trường hợp tải thiết kế bổ sung được thể hiện trong Bảng G.1.

Đối với DLC G.2, chu kỳ hồi phục 'N' đối với các điều kiện môi trường khắc nghiệt được chọn sao cho sự kiện chung của việc mất nguồn điện tự nhiên và các biện pháp kiểm soát trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt có xác suất là 1/500, hoặc tương đương với chu kỳ hồi phục là 500 năm. Giá trị 'N' phải được nhà thiết kế lựa chọn và biện minh. Đối với các địa điểm dự kiến sẽ mất nguồn điện lưới hoặc khi không có thông tin xác định độ tin cậy của mạng lưới, có thể sử dụng chu kỳ hồi phục là 500 năm đối với các điều kiện môi trường làm giá trị thận trọng, trừ khi có nguồn điện dự phòng như quy định trong 7.4.7.

Bảng G.1 - Các trường hợp tải bổ sung cho các khu vực bị ảnh hưởng bởi bão nhiệt đới

...

...

...

DLC

Điều kiện gió

Sóng

Hướng gió và sóng

Dòng hải lưu

Mực nước

Điều kiện khác

Kiểu phân tích

Hệ số an toàn từng phần trên tải và độ bền

...

...

...

I.1

EWM mô hình luồng gió xoáy

ESS

H_s = H_s500

MIS, MUL

ECM

EWLR

U

...

...

...

I.2

EWM mô hình luồng gió xoáy

ESS

H_s = H_{s N-yr}

MIS, MUL

ECM

EWLR

Mất điện lưới

U

...

...

...

Phụ lục H

(tham khảo)

Động đất

Các tác động phát sinh từ hoạt động địa chấn sẽ được xem xét trong thiết kế kết cấu cho các khu vực được coi là có hoạt động địa chấn (xem thêm ISO 19900). Tuy nhiên, các hành động phát sinh từ động đất thường không phải là mối quan tâm đối với thiết kế các kết cấu nổi (xem thêm ISO 19904-1, ISO 19901-2 và API RP 2T).

Đối với hệ thống neo dây xích, động đất không ảnh hưởng đến các kết cấu phụ nổi do độ cứng nhỏ, nhưng động đất có thể gây ra tải căng dây neo động. Trong trường hợp hệ thống giữ vị trí bằng dây chằng hoặc dây căng, độ cứng lớn khiến lực quán tính được truyền đến kết cấu phụ nổi. Lực căng động do động đất tạo ra gây ra chuyển động nhô lên (và chuyển động dâng và lắc tiềm ẩn đối với hệ thống giữ vị trí bằng dây căng). Đối với các kết cấu phụ nổi có nhiều hơn một dây hoặc dây chằng căng, điều quan trọng là phải xem xét giai đoạn tạo lực tại các điểm neo riêng biệt có thể gây ra chuyển động lăn và lắc. Thiết kế hệ thống giữ vị trí phải được thực hiện theo các tiêu chuẩn ISO có liên quan như mô tả trong Điều 14.

Cần kiểm tra các điều kiện địa kỹ thuật cho hệ thống neo để xác định các đặc tính động của đất và khả năng hóa lỏng (xem thêm ISO 19901-4, Điều 6.3.2 và Điều 6.4.2).

Phụ lục I

...

...

...

Các thử nghiệm mô hình

Mục đích của thử nghiệm mô hình bao gồm ba trường hợp sau:

• để xác định đáp ứng của một cấu hình kết cấu cụ thể,

• để xác nhận các phương pháp mô phỏng phân tích hoặc số các đáp ứng của hệ thống bao gồm khoảng hở không khí và hiệu chuẩn (điều chỉnh) các tham số mô phỏng - đặc biệt là mô hình thủy động lực học,

• để xác nhận rằng không có hành vi bất thường hoặc ngoài dự kiến nào xảy ra ở cấu hình được thử nghiệm, chẳng hạn như va đập, nước dâng cao trên boong và nước biển tràn lên boong.

Trong trường hợp dừng hoặc chạy không tải, nơi ảnh hưởng của tuabin có thể bị loại bỏ, về cơ bản có thể áp dụng phương pháp thử nghiệm của một kết cấu ngoài khơi thông thường trong lưu vực sóng. Trong trường hợp phát điện, điều quan trọng là phải xem xét việc sử dụng một mô hình phù hợp cho tuabin gió ngoài phương pháp thử nghiệm của kết cấu ngoài khơi thông thường vì sự hiện diện của tuabin gió đang hoạt động có thể ảnh hưởng đến đáp ứng của kết cấu phụ nổi. Điều này có thể thực hiện được thông qua thử nghiệm bể gió/sóng kết hợp, trong đó bể sóng đã được tăng cường phù hợp với thiết bị phát điện gió hoặc bằng cách mô phỏng tải gió bằng các phương tiện khác, có nhiều tùy chọn khác nhau để đưa tải gió vào, bao gồm:

1) Đĩa cản thụ động trong trường gió;

2) Tuabin thu nhỏ vận hành trong trường gió;

3) Quạt hoặc nhiều quạt đặt trên mô hình: có thể là quạt có ống dẫn hoặc quạt mở, lắp đặt ở độ cao vỏ tuabin;

...

...

...

Khi tăng cường bể tạo sóng bằng thiết bị tạo gió (phương án 1 và 2), cần lưu ý khi thiết kế thiết bị tạo gió để giảm nhiễu loạn và xoáy không mong muốn và giảm thiểu sóng gió không mong muốn do gió tạo ra. Quy trình thông thường trong thử nghiệm bể tạo gió/sóng kết hợp là áp dụng tải gió được chia tỷ lệ phù hợp thay vì tốc độ gió. Tải gió đáng kể phải được thể hiện phù hợp theo các hướng so với mô hình. Thiết bị tạo gió phải có khả năng tạo ra tải gió ổn định cũng như tải nhiễu loạn gió phù hợp.

Khi sử dụng tuabin được chia tỷ lệ (phương án 2), việc quản lý việc chia tỷ lệ trở thành một thách thức. Mặc dù phương pháp tiếp cận chia tỷ lệ dựa trên Froude nói chung là một phương pháp hợp lý, nhưng phương pháp này phải được điều chỉnh liên quan đến rôto do tải khí động học phụ thuộc rất nhiều vào số Reynolds. Mặc dù không thể sử dụng cùng một phương pháp chia tỷ lệ cho tuabin và kết cấu phụ nổi, nhưng điều quan trọng là phải xác minh rằng tỷ lệ giữa lực khí động học và lực thủy động không quá xa so với hệ thống tỷ lệ thực. Người ta đề xuất rằng thử nghiệm tuabin gió/sóng kết hợp trong môi trường chia tỷ lệ Traude nên sử dụng hình dạng cánh được thiết kế riêng cho môi trường có số Reynolds thấp (chia tỷ lệ hiệu suất). Điều này có thể thực hiện được bằng cách tăng dây cung cánh và sử dụng cánh máy bay phù hợp với dòng chảy có số Reynolds thấp, thường được thực hiện trong các thử nghiệm trong đường hầm gió. Mặc dù hình dạng cánh có thể không đại diện cho kiến trúc toàn diện trong trường hợp này, nhưng cánh phải được thiết kế để phù hợp với các đường cong công suất, lực đẩy và hệ số mô-men xoắn toàn diện, điều này sẽ đảm bảo rằng các lực trung bình toàn cục trên kết cấu được duy trì trong môi trường chia tỷ lệ Traude. Các mô phỏng số tái tạo các thử nghiệm nên sử dụng cùng một số Reynolds như thử nghiệm mô hình quy mô. Việc điều chỉnh các hệ thống điều khiển cho tuabin thu nhỏ là rất quan trọng, cần phải cẩn thận để đảm bảo thể hiện đúng đáp ứng tần số cao do hệ thống điều khiển gây ra.

Sẽ có lợi khi xác thực hành vi của tuabin gió quy mô mô hình độc lập với kết cấu phụ nổi. Mặc dù điều này có thể đạt được bằng cách cố định kết cấu phụ nổi trong bể, nhưng tốt nhất là trước tiên hãy thực hiện thử nghiệm tuabin gió trong đường hầm gió. Các thử nghiệm trong đường hầm gió được trang bị bộ truyền động để chỉ định chuyển động của kết cấu phụ nổi được tính toán trước hoặc theo thời gian thực (HIL/SIL, xem bên dưới) có thể có lợi cho việc phân tích khí động học của rôto và xác thực hệ thống điều khiển.

Có thể mô phỏng tải gió trong bể sóng bằng các phương tiện khác ngoài thiết bị tạo gió, ví dụ như thông qua quạt được điều khiển hoặc một bộ quạt được sử dụng thay cho rôto (tùy chọn 3) hoặc thông qua bộ truyền động có thể chỉ định tải gió được tính toán trước hoặc tính toán theo thời gian thực (tùy chọn 4). Phương pháp tính toán vật lý kết hợp được gọi là phần cứng trong vòng lặp (HIL) hoặc tương đương là phần mềm trong vòng lặp (SIL), tùy thuộc vào việc "vòng lặp" biểu thị phép tính hay thí nghiệm. Với các phương pháp này, điều quan trọng nữa là phải xác minh rằng tỷ lệ giữa lực khí động học và lực thủy động không quá xa so với hệ thống quy mô thực và độ trễ thời gian quá mức do tính toán hoặc truyền động không dẫn đến độ cứng hoặc giảm chấn giả định trong hệ thống.

Bất kể thiết lập thử nghiệm nào được chọn, cần tìm kiếm sự biểu diễn chính xác của sự kích thích và giảm chấn khí động học do rôto hoạt động tạo ra (đáng chú ý nhất là trong độ nghiêng/độ cao của kết cấu phụ nổi) để có hành vi chuyển động kết hợp thực tế. Ngoài ra, nên kiểm tra ảnh hưởng của điều khiển độ cao cánh quạt nếu cần. Một hiệu ứng khác có thể được xem xét như một hàm số của tầm quan trọng của nó là tải hồi chuyển do rôto hoạt động truyền cho khi chịu chuyển động toàn cục.

Mặc dù một số thử nghiệm với điều khiển bước cánh đã được thực hiện, vẫn có những thách thức đáng kể liên quan đến thang thời gian nhanh liên quan đến thử nghiệm mô hình và thực tế là bộ điều khiển có thể khác biệt so với bộ điều khiển đầy đủ. Một rôto được thiết kế lại có thể yêu cầu một bộ điều khiển được thiết kế lại.

Khi đáp ứng đàn hồi nằm trong số các hiện tượng vật lý được quan tâm, cần phải xem xét những điều sau đây liên quan đến mối quan hệ giữa tần số ( f_in ) của lực cưỡng bức bên ngoài (gió và/hoặc sóng) và tần số tự nhiên ( f_n ) của dao động rung kết cấu.

i) f_in << f_n

Kết cấu có thể được coi là một vật thể rắn.

...

...

...

ii) f_in ≈ f_n

Vì có khả năng cộng hưởng nên cần phải xử lý kết cấu đàn hồi một cách chính xác.

iii) f_in >> f_n

Vì ảnh hưởng của độ đàn hồi đến toàn bộ đáp ứng của kết cấu có thể rất đáng kể nên cần phải xử lý độ linh hoạt của kết cấu một cách chính xác.

Các thử nghiệm mô hình với hệ thống giữ vị trí được đưa vào như một mô hình Froude-scaled rõ ràng được khuyến nghị. Đối với các khái niệm có cấu hình mới, tải metocean và các tính toán hiệu ứng tải nên được xác minh bằng các thử nghiệm mô hình. Thông qua việc chú ý cẩn thận đến các tham số tỷ lệ mô hình và các điều kiện thử nghiệm, nên thử nghiệm các thiết kế khái niệm mới của FOWT ở quy mô mô hình để chứng minh các khái niệm thiết kế mới trước khi chuyển sang phát triển quy mô đầy đủ, trong đó chi phí biến đổi tham số của một thiết kế thường rất đắt đỏ. Ngoài ra, các hiệu ứng tải bậc cao hơn nên được xác định bằng một lý thuyết bậc cao nhất quán với sự tham chiếu thích hợp đến các thử nghiệm mô hình.

Thiết bị đo lường, bao gồm cảm biến và hệ thống cáp của chúng, phải nhẹ để không làm thay đổi đáp ứng động của mô hình. Đề xuất sử dụng cảm biến không dây khi có thể để tránh cáp cảm biến ảnh hưởng đến đáp ứng động của mô hình, cần cẩn thận để tránh tạo ra độ đàn hồi không mong muốn cho tháp khi sử dụng cảm biến tải để đo tải trọng tác động lên tháp.

Việc thử nghiệm mô hình FOWT được đề xuất thực hiện phù hợp với ISO 19904-1:2019, 8.12, 13.2.1 và A.8.12 và ISO 19901-7:2013, 8.3.5.1, 14.6 và A.8.3.5.1.2. Có thể tìm thêm thông tin trong ITTC:Báo cáo cuối cùng và khuyến nghị năm 2021 cho ITTC lần thứ 29 , Chương 9 và Quy trình và hướng dẫn 7.5-02- 07-03.8 và 7.5-02-07-03.17.

Phụ lục J

...

...

...

Sóng thần

J.1  Quy định chung

ISO 19901-1 nêu bật một số điểm như sau:

• Dữ liệu về sóng thần còn hạn chế, nhưng cần xem xét đến khả năng một địa điểm nào đó tiếp xúc với hướng sóng thần có thể tiến đến và các dòng chảy liên quan từ các nguồn động đất có thể xảy ra.

• Đối với phần lớn các công trình ngoài khơi, các tác động môi trường chủ yếu là do sóng gió cực mạnh gây ra. Các đợt sóng thần kéo dài có thể gây ra tải đáng kể lên các công trình nổi neo.

• Độ cao của sóng thần có thể tăng đáng kể do hiện tượng bồi tụ và khúc xạ, vì vậy cần đặc biệt cẩn thận tại các khu vực nước nông gần địa hình phức tạp hoặc gần các đặc điểm nửa kín như vịnh.

Nhìn chung, sóng thần được tạo ra do sự nâng lên của đáy biển do động đất gây ra. Mặc dù sóng thần là một loại sóng, nhưng điều kiện bên ngoài đối với FOWT chịu tải của sóng thần có thể được biểu diễn bằng sự thay đổi độ cao mặt nước và dòng chảy ngang vì FOWT về cơ bản được lắp đặt ở vùng nước sâu.

Đáp ứng cộng hưởng của hệ thống giữ vị trí nên được đánh giá trong trường hợp chu kỳ tự nhiên của hệ thống giữ vị trí gần với chu kỳ của sóng thần. Chu kỳ sóng điển hình của sóng thần nằm trong khoảng từ 5 min đến 60 min ở khu vực gần tâm chấn [49] và trong khoảng từ vài giờ đến 20 h đến 30 h ở khu vực xa tâm chấn [50].

J.2  Mô hình số của sóng thần [51], [52]

...

...

...

(J.1)

(J.2)

(J.3)

Trong đó:

η: là độ cao bề mặt nước;

M: là lưu lượng xả theo phương x trong mặt phẳng ngang;

...

...

...

h: là độ sâu nước;

n: là độ nhám Manning;

g: là gia tốc trọng trường.

Nếu độ sâu nước đủ lớn, tức là số Ursell (U_r) << 1, thì giả thuyết lý thuyết sóng biên độ nhỏ có thể được áp dụng và ảnh hưởng của ma sát đáy biển có thể coi là không đáng kể. Số Ursell, chỉ ra mức độ phi tuyến của sóng dài, được định nghĩa như sau:

(J.4)

Trong đó:

U_r: Số Ursell

H:Chiều cao sóng

...

...

...

H: Chiều sâu sóng

Dựa trên những giả định trên, công thức sóng dài tuyến tính được mô tả như sau:

(J.5)

(J.6)

(J.7)

Lý thuyết sóng dài tuyến tính có thể áp dụng để ước tính phương sai của độ cao mặt nước và vận tốc dòng chảy ngang. Một công thức xấp xỉ [49] được thể hiện trong Công thức (J.8), để thu được mối quan hệ giữa độ sâu của nước và tỷ lệ giữa số hạng phi tuyến tính với số hạng tuyến tính. Kết quả của phép tính ví dụ của Công thức (J.8) sử dụng các tham số cho khu vực ở phía đông của đảo Honshu phía bắc Nhật Bản (tức là h ₀ = 500 m, A = 1 m và m = 1/50), được hiển thị trong

...

...

...

Theo các kết quả nêu trên, lý thuyết sóng dài tuyến tính về cơ bản được coi là để đánh giá tác động của sóng thần lên FOWT vì độ sâu của nước tại địa điểm này chủ yếu sâu hơn 50 m. Trong nghiên cứu này, tác động của sóng thần, được biểu thị bằng phương sai của độ cao mặt nước và dòng chảy ngang, được đánh giá bằng lý thuyết sóng dài tuyến tính.

(J.8)

Trong đó:

h: là độ sâu của nước tại bất kỳ điểm nào;

h₀ là độ sâu của nước tại điểm ranh giới;

A là biên độ sóng tại điểm ranh giới;

m là độ dốc đáy biển;

T là chu kỳ sóng;

...

...

...

g là gia tốc trọng trường.

Hình J.1 - Kết quả tính toán của Công thức (J.8)

J.3  Đánh giá sự thay đổi độ cao mặt nước và vận tốc dòng chảy [5]

Độ biến thiên của độ cao mặt nước tại địa điểm được tính dựa trên định luật Green như thể hiện trong Công thức (J.9).

(J.9)

Trong đó:

η₀ là sự thay đổi độ cao mặt nước tại điểm ranh giới;

...

...

...

h₀ là độ sâu của nước tại điểm ranh giới;

h₁ là độ sâu của nước tại địa điểm đó.

Vận tốc dòng chảy dựa trên lý thuyết sóng dài tuyến tính được đưa ra bởi Công thức (J.10).

Trong đó:

u  là vận tốc hiện tại;

η  là độ cao mặt nước;

h  là độ sâu của nước;

...

...

...

Phụ lục K

(tham khảo)

Dự phòng hệ thống giữ vị trí

Một hệ thống giữ vị trí của tuabin gió nổi ngoài khơi (FOWT) có thể được coi là dự phòng khi trong trường hợp mất một dây neo hoặc cáp chịu lực, FOWT vẫn duy trì sự ổn định nổi và được giữ trong một khu vực giới hạn bởi hệ thống giữ vị trí bị hỏng mà không gây ảnh hưởng đến các kết cấu khác, đảm bảo rằng không có hậu quả nào khác từ việc mất thêm đường dây neo hoặc cáp chịu lực. Hệ thống phải được hỗ trợ bởi một đánh giá rủi ro, bao gồm tài liệu chứng minh không gây nguy hiểm đến tính mạng con người và không có nguy cơ sụp đổ dây chuyền của các kết cấu lân cận. Việc đứt cáp điện động vùng lân cận và tắt nguồn do FOWT trôi dạt có thể là một giải pháp được chấp nhận dựa trên sự phê duyệt của chủ sở hữu/nhà phát triển.

Đối với một hệ thống giữ vị trí không có tính dự phòng, cần áp dụng hệ số an toàn cao hơn trong thiết kế. Hướng dẫn cụ thể về thiết kế hệ thống giữ vị trí không dự phòng có thể có trong các quy tắc và hướng dẫn RCS liên quan, ví dụ như:

ABS, Hướng dẫn về Xây dựng và Phân loại tuabin gió nổi ngoài khơi

BV, NI572, Phân loại và Chứng nhận tuabin gió nổi ngoài khơi

DNV-ST-0119, Kết cấu tuabin gió nổi

...

...

...

Phụ lục L

(tham khảo)

Các phương pháp giới hạn chênh lệch trạng thái trong các tiêu chuẩn IEC và ISO

Tiêu chuẩn này viện dẫn các IEC 61400-1 / IEC 61400-3-1 và ISO 19904-1 / ISO 19901-7 làm tiêu chuẩn quy định. Mặc dù định nghĩa về phương pháp phân tích trạng thái giới hạn và mức độ tiếp xúc được mô tả trong các tiêu chuẩn đó khác nhau, nhưng chúng đều nhằm mục đích thiết lập các yêu cầu thiết kế. Cách tiếp cận trong IEC 61400-1 và IEC 61400-3-1 bắt nguồn từ ISO 2394: Nguyên tắc chung về độ tin cậy của kết cấu. Về nguyên tắc, các phương pháp tiếp cận được xác định phải nhất quán vì ISO 19904-1 và ISO 19901-7 cũng tham chiếu ISO 2394 thông qua ISO 19900. Tuy nhiên, cách thức nhóm và mô tả các kịch bản tải khác nhau đáng kể; phần phụ lục này mô tả sự liên kết giữa hai hệ thống để làm rõ vấn đề.

Sự khác biệt đáng kể nhất giữa hai cách tiếp cận là ISO 19904-1 và ISO 19901-7 phân chia các kịch bản thiết kế thành các trạng thái giới hạn khác nhau, trong khi IEC 61400-1 và IEC 61400-3-1 định nghĩa các trường hợp tải khác nhau và giải thích rằng cần thực hiện các tính toán giới hạn hoặc mỏi cùng với hệ số an toàn tương ứng cho tải. Sự khác biệt thứ hai là, trong IEC 61400-1 và IEC 61400-3-1 cũng như ISO 2394, phân tích mỏi không được định nghĩa như một trạng thái giới hạn riêng biệt mà được xem là một phần phụ của phân tích trạng thái giới hạn cực hạn. Thứ ba, các trạng thái giới hạn bất thường và cực hạn không được định nghĩa riêng biệt trong IEC 61400-1 và IEC 61400-3-1 mà được đề cập thông qua các loại tải cực hạn khác nhau. Ngoài ra, trạng thái giới hạn sử dụng tương đương trong IEC 61400- 1 và IEC 61400-3-1 không được đánh giá thông qua các trường hợp tải riêng lẻ mà được xem xét cho tất cả các trường hợp tải tối ưu. Hơn nữa, đối với độ võng của cánh quạt, tải một phần và hệ số an toàn được áp dụng để đảm bảo khoảng cách an toàn giữa cánh quạt và tháp. Những khác biệt này không có nghĩa là các phương pháp tiếp cận không tương thích; mặc dù định nghĩa khác nhau, phương pháp tính toán là tương tự nhau. Bảng L.1 trình bày sự liên kết giữa các trạng thái giới hạn của ISO 19904-1 và ISO 19901-7 với các trường hợp tải trong tiêu chuẩn này.

Phân tích mỏi đối với các kết cấu ngoài khơi thường được thực hiện bằng phương pháp phân tích phổ, trong khi đối với các kết cấu tuabin gió, thường cần thực hiện mô phỏng miền thời gian để tính đến các hiệu ứng phi tuyến. Đây là một tùy chọn được mô tả trong ISO 19904-1 và ISO 19901-7, tuy nhiên, cách áp dụng phân tích miền thời gian cho mỏi sẽ không được trình bày thêm.

Bảng L.1 - Ánh xạ các trạng thái giới hạn trong ISO 19904-1 Bảng 4 và các trường hợp tải trong TCVN 10687-3-2 (IEC 61400-3-2)

Trạng thái giới hạn
ISO 19904-1

Trường hợp tải
TCVN 10687-3-2
(IEC 61400- 3-2)

...

...

...

ULS-a

Không có

Việc kiểm tra thiết kế với các tải trọng lực bổ sung hiện không được đề cập trong TCVN 10687-3-2 (IEC 61400-3-2).

ULS-b

Giới hạn quan trọng (1.1, 1.3- 1.6, 2.1, 3.2, 3.3, 3.4, 5.2, 5.1, 6.1, 6.3, 8.1)

IEC áp dụng hệ số an toàn tải cho tải thu được từ phân tích tải sử dụng tải không có hệ số (Cách tiếp cận 1), trong khi ISO áp dụng hệ số cho tải/trường hợp tải và phân tích tải sử dụng tải có hệ số (Cách tiếp cận 2). Hệ số an toàn của IEC là 1,35 cho tải cố định và 1,30 trong ISO 19904-1. ISO áp dụng hệ số 1,3 cho tải môi trường và 1,0 cho tải cố định và biến đổi trong ULS-b. Chu kỳ tái diễn tải môi trường của ISO là 100 năm, trong khi IEC là 50 năm. Các hệ số vật liệu/kháng cự khác nhau được sử dụng trong IEC và ISO. IEC 61400-1, Khoản 7.6.2.4 yêu cầu 1,1 đối với thép và bulông thông thường, 1,3 đối với thép cường độ cao và 1,3 đối với ổn định toàn cục. ISO 19904-1, Khoản 9.7.3.3 yêu cầu 1,15 đối với thép và 1,3 đối với bulông.

FLS

Mỏi (1.2, 2.4, 3.1,4.1, 6.4, 7.2, 8.3, 8.4)

Quy trình được nêu trong Khoản 10.3 của ISO 19904- 1:2006 phần lớn phù hợp với quy trình trong IEC 61400-1 và IEC 61400-3-1. Sự khác biệt nằm ở các điểm f) và g) trong ISO, trong đó quá trình phân tích mỏi phổ tạo ra các toán tử biên độ đáp ứng và liên kết với trạng thái biển thiết kế trong một cấu hình mô hình duy nhất được thay thế trong IEC bằng mô phỏng miền thời gian để đại diện cho các điều kiện vận hành, không vận hành và khởi động/dừng máy. Cả hai tiêu chuẩn đều áp dụng hệ số an toàn một phần bằng 1 cho mỏi. Các hệ số an toàn thiết kế đối với tổn thất do mỏi có thể được áp dụng từ chuẩn ISO, quy tắc RCS, hoặc cho tháp, chỉ từ IEC 61400-1.

...

...

...

Được đánh giá cho tất cả các trường hợp tải

Phân tích độ lệch tới hạn trong IEC có hệ số an toàn tải và vật liệu, trong khi SLS không có hệ số an toàn nào trong ISO 19904-1.

Pre-ALS

Bất thường (2.2, 2.3, 2.5, 2.6, 8.1, F1.1, F2.1)

Hệ số an toàn cho các tải bất thường là 1,1 theo quy chuẩn chung (so với 1,0 đối với ALS), ngoại trừ các trường hợp tải động đất, trong đó hệ số an toàn là 1,0 và chu kỳ tái diễn là 475 năm (so với 10.000 năm trong ISO 19904-1).

Post-ALS

Bất thường (6.2, 7.1,8.2, F1,2, F1.3, F2.2, F2.3)

Hệ số an toàn cho các tải bất thường là 1,1 theo quy chuẩn chung (so với 1,0 đối với ALS).

...

...

...

(tham khảo)

Ứng dụng logic tải và hiệu ứng tải vào kết cấu phụ nổi thiết kế

M.1 Quy định chung

Sự khác biệt giữa "tải" và "ảnh hưởng của tải" phản ánh trình tự tính toán trong đó người ta sử dụng:

- mô tả về “tải” môi trường:

- mô tả về mô hình cấu thành;

- một giải pháp áp dụng tải môi trường vào mô hình cấu thành, cung cấp "ảnh hưởng của tải” làm đầu ra;

- tiêu chí để đánh giá ảnh hưởng của tải (nhu cầu) so với mô hình sức cản (sức chứa).

Trong cơ học kết cấu cổ điển, việc thiết lập có thể tương đối đơn giản: ví dụ, áp dụng tải (ví dụ áp suất bên ngoài, lực và mô men) vào mô hình cấu thành phân tích hoặc số sẽ cung cấp các ảnh hưởng tải trong kết cấu (ví dụ ứng suất, biến dạng).

...

...

...

M.2  Thiết lập tính toán tải điển hình

Đối với kỹ thuật kết cấu phụ nổi FOWT, việc thiết lập có thể phức tạp hơn vì bộ giải (mô hình động lực học kết cấu) không trực tiếp cung cấp tất cả các ảnh hưởng của tải cần thiết cho quá trình thiết kế. Các thiết lập dưới đây có thể được thực hiện để giải quyết các ảnh hưởng của tải:

a) Cơ học tải bên trong được giải quyết sau khi mô phỏng kết hợp: lực trọng trường, áp suất thủy tĩnh và thủy động bên ngoài, lực và mômen biên được tính toán trước bởi các mô hình động lực học kết cấu sau đó được áp dụng trên một mô hình kết cấu riêng biệt, ví dụ như mô hình phần tử hữu hạn số. Các bước thích hợp được thực hiện để biểu diễn hoặc tái tạo các tải gia tốc quán tính. Mô hình kết cấu riêng biệt tạo ra các trạng thái tải bên trong với các tác động của tải liên quan.

b) Cơ học tải bên trong được giải quyết trong quá trình mô phỏng ghép đôi: các mô hình động lực học kết cấu có thể bao gồm các phần tử dầm để biểu diễn các kết cấu phụ nổi thanh mảnh. Trong trường hợp này, các phần tử này có thể chịu tải bên ngoài cục bộ. Ở đây, các trạng thái tải bên trong (theo mặt cắt) trở nên khả dụng dưới dạng lực dọc và lực cắt cũng như mô men uốn và xoắn, giống như các tải bên trong của tháp. Các tác động của tải thu được bằng cách xử lý sau phân tích, trong đó cần chú ý đến việc áp dụng áp suất chất lỏng thủy tĩnh và thủy động thích hợp lên mặt cắt.

c) Giải quyết tải bên trong lai ghép: khi các phần mảnh của kết cấu phụ nổi có thể được phân tích đầy đủ thông qua các phần tử dầm và các phần khác yêu cầu "nút" chuyên dụng (vùng kết nối, mối nối), có thể sử dụng thiết lập B cho phần trước và thiết lập A cho nội dung sau. Điều này có nghĩa là xây dựng một mô hình kết cấu riêng biệt của các nút, trong đó các lực và mô men ranh giới có thể được trích xuất từ các phần tử dầm liền kề.

Người ta có thể lưu ý rằng trong kiểu thiết lập B và C, phân loại "tải" và "ảnh hưởng của tải" trở nên phức tạp hơn vì có ba đại lượng được xử lý:

i, tải bên ngoài;

ii, tải bên trong (theo tiết diện) và

iii, các tác động của tải cuối cùng như ứng suất, cần phải kiểm tra xác nhận là đã được tiến hành.

...

...

...

Một quy trình làm việc khả thi cho phương pháp lai ghép C. được trình bày ở đây, nhằm cung cấp một số thông tin cơ bản cho các khái niệm trên. Để đơn giản, người ta cho rằng hiệu ứng tải duy nhất cần được xác minh là ứng suất vật liệu.

Hình M.1 - Ví dụ về quy trình tải và ảnh hưởng của tải cho thiết lập mô hình kết cấu phụ nổi "dầm" và "nút" kết hợp

Tham chiếu đến Hình M.1, sau khi thiết lập môi trường DLC tham chiếu (điều kiện sóng, gió, dòng chảy, v.v...), các mô hình phân tích động lực học kết cấu được chạy, trong đó kết cấu phụ nổi chịu tải bên ngoài đặc trưng. Tải bên trong đặc trưng trong các dầm trở nên khả dụng dưới dạng mô phỏng đầu ra.

Quy trình làm việc tiếp theo được tổ chức khác nhau cho các bộ phận dầm và nút:

• Các bộ phận dầm : hệ số tải có thể được thực hiện trước khi giải quyết xử lý ứng suất (xem Phương pháp 2 của 7.6.1.3) được áp dụng nếu giả thuyết về tính tuyến tính của vật liệu được thỏa mãn. Điều này cung cấp lực và mô men thiết kế theo tiết diện, thường cùng với thông tin tải được tính toán thêm (chẳng hạn như áp suất cục bộ và gia tốc); Tất cả các nội dung này được sử dụng để giải quyết theo phương pháp phân tích các mức ứng suất thiết kế cho từng tiết diện.

• Các phần nút : một mô hình kết cấu riêng biệt của nút được cung cấp thông tin đặc trưng (tải biên, v.v...) từ mô phỏng động. Các đầu vào như vậy thường vẫn chưa được phân tích để không phá vỡ trạng thái cân bằng trong mô hình kết cấu. Sau khi giải quyết các ứng suất đặc trưng, phép nhân với hệ số tải sẽ cho ra ứng suất thiết kế (xem Phương pháp 1 của 7.6.1.3).

Điều đáng chú ý là đối với kiểm tra độ bền trong các khởi đầu của DLC, các trạng thái tải đặc trưng có thể thu được, ví dụ, bằng cách chọn các tổ hợp tải đồng thời đã thực hiện gần với giá trị trung bình của cực đại (giữa các giá trị khởi tạo) của các thành phần tải riêng lẻ. Tương tự đối với giá trị trung bình của cực đại nửa trên hoặc cực đại của cực đại, tùy thuộc vào các chỉ định của họ các trường hợp tải.

...

...

...

(tham khảo)

Hướng dẫn về độ dài mô phỏng và các tham số kết hợp

N.1 Xem xét chung

N.1.1  Quy định chung

Phụ lục này cung cấp hướng dẫn về các phương pháp được sử dụng để xác định độ dài mô phỏng phù hợp để thiết kế hệ thống FOWT và các lựa chọn thiết lập và xử lý sau liên quan.

DLC được xác định bởi một tập hợp cố định các tham số hệ thống và môi trường. Mô phỏng miền thời gian của một DLC nhằm đưa ra cách hiện thực hóa một mỗi trường được đặc trưng ngẫu nhiên được áp dụng thông qua một mô hình tải đặt lên một mô hình cấu thành của FOWT. Nhiều phương thức hiện thực hóa với các pha thành phần khác nhau, được biểu thị là 'khởi tạo' trong nội dung sau, có thể được triển khai cho từng DLC.

Xử lý sau mô phỏng thường bị giới hạn trong một khung có thể khai thác trong tổng thời gian xử lý. Cửa sổ này dự kiến sẽ chứa - như một chức năng của họ DLC - khả năng đáp ứng tĩnh được phát triển đầy đủ hoặc một mục tiêu thoáng qua (dừng máy, v.v...) được kích hoạt từ trạng thái dừng. Do đó, việc đảm bảo các điều kiện dừng trong mô phỏng là rất quan trọng.

Chiều dài mô phỏng ở đây đề cập đến chiều dài của cửa sổ có thể khai thác. Thời gian mô phỏng đề cập đến một DLC nhất định, bằng tổng độ dài mô phỏng của tất cả các khởi tạo riêng lẻ.

N.1.2  Thời gian quá độ ban đầu

...

...

...

• sự giảm bớt các xung động mô phỏng ban đầu, thường do bất kỳ nguyên nhân nào sau đây gây ra điều kiện ban đầu không phù hợp; mô hình cấu thành đạt trạng thái cân bằng ban đầu; tăng tốc tải môi trường đến cường độ tối đa; khởi động bộ điều khiển và thiết lập khí động học lực đẩy;

• sự tăng dần đầy đủ các đáp ứng cộng hưởng, trong đó các lĩnh vực quan tâm cụ thể đối với FOWT bao gồm: đáp ứng tần số thấp của các chế độ; tương tác điều khiển-chuyển động với các chuyển động của FOWT chẳng hạn như cộng hưởng tự kích thích (ví dụ, giảm chấn khí động học âm).

N.1.3  Lấy mẫu động lực tần số thấp

Các hệ thống nổi neo thường được đặc trưng bởi các chế độ tần số thấp (ví dụ, chống sét, quay) tạo ra những đáp ứng quan trọng trong những khoảng thời gian tính bằng phút hoặc cao hơn. Để thống kê đáp ứng đáng tin cậy, nhà thiết kế nên nhắm tới việc lấy mẫu đủ số chu kỳ này cho thời gian mô phỏng cho mỗi DLC. Ví dụ, thông qua một nghiên cứu hội tụ, người ta có thể lấy mẫu gồm ít nhất 50 chu kỳ tần số thấp điển hình là phù hợp; nếu chu kỳ tự nhiên là một phút, người ta sẽ cần thời gian mô phỏng là 50 min hoặc lâu hơn để đáp ứng tiêu chí lấy mẫu.

N.1.4  Chu kỳ tham chiếu

Dữ liệu khí tượng đại dương trung bình theo thời gian được liên kết với chiều dài bản ghi, thường là 10 min đối với dữ liệu gió và 1 h hoặc 3 h cho trạng thái biển. Chiều dài này ở đây được biểu thị là chu kỳ tham chiếu

Độ dài mô phỏng ít khi trùng với các chu kỳ tham chiếu cơ bản và hệ quả cần xử lý cẩn thận, tùy theo loại hình phân tích (xem Mục N.2 và Mục N.3).

N.2  Mô phỏng để phân tích trạng thái giới hạn mỏi

N.2.1  Quy định chung

...

...

...

N.2.2  Phương sai đáp ứng và chu kỳ tham chiếu

Cách điển hình nhất để có được phương sai đáp ứng đại diện và liên kết nó trở lại với thời gian tham chiếu theo trình tự sau:

1) Bất kể tỷ lệ 'chu kỳ tham chiếu so với thời gian mô phỏng, sao chép tham số metocean trực tiếp vào mô phỏng môi trường, bao gồm các số liệu liên kết với việc phải có sự thay đổi (đặc biệt là cường độ nhiễu loạn gió và chiều cao sóng đáng kể).

2) Theo thông lệ chuẩn, sử dụng tỷ lệ 'thời gian tham chiếu so với thời gian mô phỏng' làm yếu tố đánh giá mức độ thiệt hại được tính toán theo thời gian mô phỏng (và căn chỉnh với thời gian tham chiếu). Tương đương, thiệt hại có thể được tính trung bình trên một tập hợp khởi tạo và sau đó được chia tỷ lệ theo tỷ lệ giữa thời gian tham chiếu và độ dài mô phỏng.

N.2.3  Sự hội tụ thống kê của thiệt hại

Cần phải chú ý đến sự hội tụ thống kê của thiệt hại dài hạn của các DLC mỏi, nói chung, càng có nhiều biến đổi về đáp ứng của nội dung/phản hồi trong nghiên cứu thì càng khó khăn để đạt được sự hội tụ.

Có ít nhất hai khía cạnh thiết lập mô phỏng ảnh hưởng đến sự hội tụ thiệt hại:

• độ phân giải rời rạc của các tham số được sử dụng để thiết lập danh sách DLC,

• thời gian mô phỏng cho mỗi DLC.

...

...

...

Đáp ứng tần số thấp có thể quan trọng đối với độ mỏi của hệ thống neo, và cần chứng minh rằng hiện tượng này được thể hiện đầy đủ trong mô phỏng. Có thể cần thời gian mô phỏng dài hơn để thu được đầy đủ hiệu ứng này. Việc lấy mẫu chính xác các dao động tần số thấp cũng có thể đạt được bằng cách điều chỉnh một trong các yếu tố đã nêu ở trên; đơn vị thiết kế có thể chứng minh rằng việc lấy mẫu chưa đầy đủ các chu kỳ chậm trong từng DLC riêng lẻ (xem phía trên) đã được giảm thiểu một cách hiệu quả nhờ độ phân giải cao trong danh sách DLC.

Cần lưu ý rằng các DLC đại diện cho các sự kiện rời rạc (chẳng hạn như nhóm 2.4, 3.1, 4.1) có thể hưởng lợi từ việc thực hiện nhiều mô phỏng với giá trị khởi tạo ngẫu nhiên khác nhau để hội tụ thiệt hại tốt hơn, theo cùng một cách như trường hợp cố định.

N.3  Mô phỏng cho phân tích trạng thái giới hạn cực trị

N.3.1  Quy định chung

Mục tiêu điển hình của các mô phỏng nhằm mục đích xử lý giá trị cực trị sau đó là ước tính giá trị cực trị đặc trưng (CE sau đây) cho đáp ứng FOWT quan tâm được liên kết với một điều kiện môi trường của chu kỳ lặp lại nhất định. Điều này cũng được gọi là một đặc điểm cực đại giá trị. Trong trường hợp này, việc thể hiện đáp ứng cực trị là rất quan trọng.

Tùy thuộc vào ứng dụng, CE mong muốn định nghĩa điển hình là:

• giá trị tối đa (hoặc tối thiểu) mong đợi, tức là giá trị trung bình của phân bố cực đại,

• giá trị cực đại (hoặc cực tiểu) có khả năng xảy ra cao nhất, tức là chế độ phân bố cực đại.

N.3.2  Đặc điểm cực trị nhất quán với chu kỳ tham chiếu

...

...

...

• Điều chỉnh quy mô môi trường sự cố. Nghĩa là điều chỉnh cường độ nhiễu loạn mô phỏng và chiều cao sóng đáng kể để cân bằng các số liệu thống kê cực trị sau a và b

- Trong các mô phỏng: lực ép môi trường lý thuyết CE (ví dụ, tốc độ gió giật cực đại, chiều cao sóng cực đại) trong khoảng thời gian bằng chiều dài mô phỏng.

- Trong dữ liệu metocean: CE môi trường lý thuyết trong khoảng thời gian bằng thời kỳ tham chiếu.

Phải đưa ra giả định về các luật liên kết mỗi CE môi trường dự kiến với đầu vào các tham số và thời lượng (ví dụ,  cổ điển dựa trên Rayleigh phân bố). Đáp ứng CE được lấy trực tiếp từ kết quả mô phỏng (trung bình của nhiều khởi tạo cực đại hoặc các khởi tạo khác).

• Lựa chọn sự kiện cực đoan. Sự thay đổi đơn giản hơn của cách tiếp cận trên dựa vào sự áp đặt của một sự kiện duy nhất để phù hợp với CE môi trường dự kiến (ví dụ Hmax qua sóng lựa chọn), được nhúng trong một môi trường không được chia tỷ lệ. Nó vẫn dựa trên các giả định về luật được sử dụng để xác định CE môi trường áp đặt như một hàm của các tham số đầu vào và thời gian tham chiếu. Một giả định bổ sung cần được xác minh là các đáp ứng cực đoan quan tâm có liên quan chặt chẽ với tác động tối đa của môi trường. Đáp ứng CE là trực tiếp được lấy từ kết quả mô phỏng (trung bình của nhiều giá trị khởi tạo cực đại hoặc giá trị khác).

• Ngoại suy đặc tính đáp ứng cực đại từ mô phỏng trong môi trường không được chia tỷ lệ.Các mô phỏng được thiết lập dựa trên cường độ nhiễu loạn chưa được xác định và chiều cao sóng đáng kể. Một giả định được đưa ra về dạng phân tích của phân bố đáp ứng cực đại (Rayleigh, Gumbel, v.v...), mà tổng thể của các cực đoan mô phỏng được phù hợp. Sau đó, đáp ứng CE tương ứng với xác suất vượt quá mục tiêu trong khoảng thời gian bằng thời kỳ tham chiếu được ngoại suy từ phân bố được điều chỉnh.

N.3.3  Biến thiên giá trị đặc trưng

Việc ước tính đáp ứng cực đoan dựa trên một lượng dữ liệu thống kê hữu hạn vốn có không chắc chắn. Mức độ biến đổi trong các đáp ứng FOWT cực đoan phụ thuộc rất nhiều vào khái niệm và vật lý liên quan đến việc đưa ra đáp ứng cụ thể; các hiệu ứng phi tuyến tính thường liên quan đến sự biến động tăng lên trong các đầu ra, một hiệu ứng phổ biến chẳng hạn như trong các lực căng đầu ra của hệ thống neo dây xích.

Để giữ điều này trong tầm kiểm soát, nhà thiết kế nên đánh giá sự hội tụ thống kê của giá trị đặc trưng của khái niệm thông qua nghiên cứu biến đổi. Ví dụ, người ta có thể lấy thiết kế điều khiển DLC và tăng thời gian mô phỏng (thường bằng cách thêm khởi tạo bổ sung) để quan sát sự hội tụ thống kê đến một giá trị tiệm cận. Mức độ biến thiên liên quan đến chiều dài mô phỏng được đề xuất và số lượng khởi tạo cuối cùng có thể được đánh giá bằng cách sử dụng thống kê các số liệu như sai số chuẩn tương đối.

...

...

...

Phụ lục O

(tham khảo)

Ước tính sự phân bố theo hướng sóng bằng phương pháp sóng dài/đo điểm đơn lẻ

O.1  Cơ sở

Hướng tương đối mà các thành phần sóng di chuyển có tác động đáng kể đến động học và động lực học kết hợp của chúng. Cách thông thường để đo hướng tương đối là sử dụng một mảng gồm ba hoặc nhiều thiết bị hoặc các thiết bị có nhiều bậc tự do. Một cách tiếp cận khác là khai thác mối quan hệ giữa tính phi tuyến tính của sóng và hướng sóng. Chuỗi thời gian độ cao của sóng có thể được viết dưới dạng tóm tắt của sóng tự do tuyến tính và sóng liên kết bậc hai.

Độ cao sóng [ η( t)] = Sóng tự do tuyến tính [ η_free ] + Sóng liên kết bậc hai [ η_2- ]

Sóng liên kết liên quan đến một tập hợp sóng tự do nhất định chỉ đơn giản là một hàm của các hướng thành phần của chúng. Adcock & Taylor [54] đã đưa ra một phương pháp để ước tính sự phân bố theo hướng cục bộ cho phép đo điểm. Phương pháp này ở đây được gọi là 'phương pháp sóng dài' (LWM).

Hình O.1 - Phổ lịch sử thời gian 60 min (toàn thang) điển hình với Hs = 6,18 m và Tp = 10,36 s được ghi lại tại Bể rộng Kỹ thuật Đại dương, Đại học Ulsan, Hàn Quốc

...

...

...

O.2  Trích xuất sóng tự do tuyến tính

Để tính toán sóng biên cho chuỗi sóng cao bề mặt tự do ở trên mực nước trung bình η(t), sóng tự do tuyến tính η_free phải được loại bỏ [55]. Dữ liệu được tuyến tính theo quy trình đề ra bởi Walker et all [56]

(O.1)

(O.2)

(O.3)

C = sech2kd

...

...

...

O.3  Tính toán bậc hai

Sóng lan truyền tự do có thể được viết như sau:

(O.5)

Trong đó: a_n là hệ số Fourier, N là số của thành phần Fourier được sử dụng, và

(O.6)

Trong đó ξ đưa ra các giai đoạn liên quan của các thành phần, ω là tần số lặp lại của thành phần và t là thời gian. Sóng trong công thức (O.5) sẽ tương tác/giao tiếp để đưa ra một bản ghi yêu cầu thứ cấp, được đưa ra bởi:

...

...

...

Trong đó:

(O.8)

Trong đó K^+ và K^- là các giao tiếp Kernel.

(O.9)

Số sóng [k] và tần số tự nhiên ω được liên kết bởi các quan hệ tuyến tính phân tán. Góc giữa các thành phần giao tiếp là θ.

Phụ lục P

...

...

...

Hàm phân bố hướng

Sóng biển có các thành phần đa hướng. Hàm phân bố theo hướng có thể cung cấp sự phân bố theo hướng của năng lượng sóng. Phổ theo hướng của bề mặt biển thường được biểu diễn dưới dạng thời gian phổ tần số nhân với hàm của sự phân bố theo góc được biểu thị như sau:

(P.1)

(P.2)

...

...

...

Trong đó S(f) là phổ tần số của sóng và có thể được mô tả bằng phổ JONSWAP [57], D(θ) là hàm phân bố hướng [58]. H_s, f_p và f biểu thị chiều cao sóng đáng kể, tần số đỉnh của sóng và tần số sóng. y là hệ số tăng cường đỉnh, Г là hàm Gamma, θ và θ_p lần lượt là hướng của các chuỗi sóng cơ bản và hướng sóng chính. Giá trị điển hình của số mũ n là 2 đối với vùng nước sâu như khuyến nghị trong DNV-CG-0130 [59], Phổ tần số của sóng có thể được mô tả bằng phổ Pierson-Moskowitz đối với vùng biển phát triển hoàn toàn [60].

ү trong phổ JONSWAP và số mũ n trong hàm phân bố cũng có thể được xác định bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất dựa trên phổ sóng đo được tại hiện trường, như nêu trong tài liệu tham khảo [5]. Sự phân bố theo hướng sóng có thể ảnh hưởng đến chuyển động của kết cấu phụ nổi theo hướng lắc, lăn và lệch (giả sử hướng sóng chính song song với hướng dâng) và những chuyển động này có thể bị đánh giá thấp nếu không xét đến sự phân bố theo hướng của phổ sóng. Các tác động của sự phân bố theo hướng sóng đối với chuyển động theo hướng lắc và lăn tương đối nhỏ khi hướng sóng chính nằm giữa hướng dâng và hướng lắc, nhưng tác động của sự phân bố đối với chuyển động lệch có thể lớn [61].

Phụ lục Q

(tham khảo)

Thiết kế kết cấu bê tông

Q.1 Quy định chung

Phụ lục Q này cung cấp hướng dẫn về cách thiết kế các kết cấu/thành phần bê tông bên trong tuabin gió nổi. Có thể coi đây là tiền đề của cơ sở thiết kế kết cấu. Cơ sở thiết kế của một dự án sẽ cần cung cấp thông tin chi tiết về cách áp dụng hướng dẫn và đạt được mức độ an toàn phù hợp. Mục đích của hướng dẫn này là kết nối các quy tắc thiết kế kết cấu bê tông với tiêu chuẩn tuabin gió nổi hiện tại.

Đối với các kết cấu bê tông ngoài khơi, thiết kế phải được thực hiện theo các nguyên tắc thiết kế trạng thái giới hạn theo định nghĩa trong ISO 19900. Do đó, việc kiểm tra xác nhận thiết kế dựa trên các giá trị đáp ứng, giá trị giới hạn và các yếu tố an toàn.

...

...

...

Hướng dẫn này sẽ không cung cấp thông tin chi tiết về kết cấu hoặc các quy tắc lựa chọn vật liệu, nằm ngoài phạm vi của hướng dẫn. Hướng dẫn này hướng đến các kết cấu bê tông cốt thép hoặc bê tông cốt thép ứng suất trước bao gồm cốt thép thụ động và cốt thép ứng suất trước trong bê tông cốt liệu nhẹ hoặc trọng lượng thông thường.

Các trường hợp tải trong quá trình thi công kết cấu bê tông nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này, vì các quy định thiết kế xây dựng dân dụng thường phù hợp để kiểm tra xác nhận các tình huống tạm thời. Tuy nhiên, cần kiểm tra xác nhận rằng các độ võng hoặc vết nứt có thể xảy ra trong quá trình thi công không làm giảm khả năng sử dụng hoặc độ bền của FOWT.

Các dung sai kích thước hoàn thiện cho phép phải được chỉ định ở giai đoạn thiết kế. Các cuộc kiểm tra phải được thực hiện để xác nhận rằng các tiêu chí dung sai kích thước đang được đáp ứng.

Q.2 Các trường hợp tải thiết kế

Q.2.1 Trạng thái giới hạn trong thiết kế bê tông cốt thép

Tất cả các trạng thái giới hạn được định nghĩa ở trên trong các tiêu chuẩn đều được xem xét - Phụ lục Q này sử dụng định nghĩa trạng thái giới hạn ISO thông thường. Sự tương đương giữa các trạng thái giới hạn này và DLC sẽ được lấy từ Bảng L.1: Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS), Trạng thái giới hạn ngẫu nhiên (ALS). Trạng thái giới hạn khả năng sử dụng (SLS) và Trạng thái giới hạn mỏi (FLS). SLS có tầm quan trọng đặc biệt trong các thiết kế kết cấu bê tông vì trong trạng thái giới hạn này, độ kín nước và độ bền của kết cấu được đảm bảo.

Trong ULS, ALS và FLS, tất cả các thành phần kết cấu và chi tiết của bê tông cốt thép sẽ được kiểm tra xác nhận: bản thân bê tông, cốt thép chính, mà còn cả các thành phần khác như cốt thép chịu cắt như đai và giằng, chồng, kết nối cốt thép, uốn, dây căng ứng suất trước, bu lông hoặc thanh ứng suất trước, vữa, tấm nhúng, neo.

Trong FLS, quá trình xác minh sẽ xem xét các lớp tiếp xúc và khả năng tiếp cận để kiểm tra/sửa chữa. Ăn mòn cốt thép cũng ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ chịu mỏi.

Trong SLS, các kiểm tra xác nhận bao gồm việc kiểm tra độ võng của kết cấu có chấp nhận được không, mức ứng suất trong tất cả các thành phần sẽ không dẫn đến hiện tượng biến dạng không thể chấp nhận được hoặc mất ứng suất trước theo thời gian, nứt bê tông sẽ không dẫn đến ngập lụt không kiểm soát hoặc ăn mòn quá mức các thành phần thép.

...

...

...

Tất cả các trường hợp tải được mô tả trong Điều 7 của tiêu chuẩn này phải được xem xét để tính tải trong tất cả các thành phần kết cấu của FOWT trong các trạng thái giới hạn ULS, ALS và FLS. Các hệ số tải không thay đổi so với các hệ số được xác định trong Q.2.4 và phải được sử dụng kết hợp với các hệ số vật liệu được đưa ra trong Q.3.1.

Tải ứng suất trước phải được xem xét với cả hai hệ số tải (0,9 và 1,1 tính đến việc siết chặt quá mức và tổn thất trong suốt thời gian sử dụng). Ví dụ, lực ứng suất trước lớn hơn thường gây khó khăn hơn cho bê tông trong khi lực ứng suất trước nhỏ hơn gây khó khăn hơn cho việc xác minh cốt thép hoặc độ ổn định của các thành phần bu lông.

Q 2.3  Các trường hợp tải SLS

Các mức tải có liên quan nên được xác định cho các trường hợp SLS khác nhau để đảm bảo chức năng của FOWT. Cần đánh giá toàn bộ phạm vi hoạt động cũng như các trường hợp tải không tải. Tối thiểu, các điều kiện sóng và dòng chảy chu kỳ 1 năm sẽ được xem xét khi tính tải SLS

Q.2.4  Hệ số tải

Các hệ số tải được trình bày trong Bảng Q.1 nên được sử dụng để tính tải thiết kế trong các thành phần kết cấu. Các hệ số tải nên được điều chỉnh, khi được yêu cầu, để phù hợp với tiêu chuẩn tham chiếu được sử dụng để cung cấp mức độ an toàn tương đương. ULS sẽ được kiểm tra trong hai tình huống thiết kế ULS (A) và ULS (B). ULS (A) để phản ánh các điều kiện do tác động của trọng lực, tĩnh và bán tĩnh chi phối; ULS (B) để phản ánh các điều kiện do tác động của môi trường và tác động của băng chi phối.

Các tác động ứng suất trước có thể được coi là các tác động do biến dạng áp đặt. Cần tính đến các tác động phụ thuộc vào thời gian khi tính toán các lực bên trong hiệu quả. Cả hai hệ số 0,9 và 1,1 sẽ được sử dụng làm hệ số một phần cho tác động trong thiết kế.

Bảng Q.1 - Các hệ số riêng phần yt cho các tác động ở các trạng thái giới hạn khác nhau

Trạng thái giới hạn

...

...

...

ULS (A)

1,25

1,25

0,7^b

...

...

...

0

ULS (B)

1,0

1,0

1,35^b

1,0

0

SLS

1,0

...

...

...

1,0

1,0

0

FLS

1,0

1,0

1,0

1,0

0

...

...

...

1.0

1,0

1,0

1,0

1,0

Các loại tải:

G = tải thường xuyên

Q = tải chức năng biến đổi

E tải môi trường

...

...

...

P = tải ứng suất trước

^a Giá trị 0 đối với hệ số một phần cho các tác động có nghĩa là tác động không áp dụng được cho tình huống thiết kế.

^b Hệ số 0 cũng nên được nghiên cứu nếu được coi là bất lợi hơn.

^cCác hệ số tải được tăng từ ISO 19903 để phù hợp với xác suất vượt quá hàng năm là 2. 10^-^2 (chu kỳ lặp lại 50 năm).

^d Các tác động ứng suất trước có thể được coi là các tác động do biến dạng áp đặt. Cần tính đến các hiệu ứng phụ thuộc vào thời gian khi tính toán các lực bên trong hiệu quả. Cả hai hệ số 0,9 và 1,1 đều được sử dụng làm hệ số một phần cho tác động trong thiết kế.

Q 3  Tiêu chí thiết kế

Q 3.1  Hệ số vật liệu

Độ bền đặc trưng của các thành phần kết cấu (bê tông, cốt thép thụ động, các thành phần ứng suất trước và vữa) được định nghĩa trong ISO 19903.

Các yếu tố vật liệu theo ISO 19903 được đưa ra trong Bảng Q.2. Các dung sai được chỉ định cần được xem xét khi xác định các yếu tố vật liệu.

...

...

...

Trạng thái giới hạn

ULS

SLS

FLS

ALS

Bê tông và vữa

1,50

1,0

1,50

...

...

...

Kết cấu thép

1,15

1,0

1,15

1,10

Q 3.2  Kiểm tra xác nhận ULS, ALS, FLS

Trong ULS, ALS và FLS, các yếu tố vật liệu được liệt kê trong Bảng Q.2 có thể được xem xét trong các trường hợp tải được liệt kê trong Q.2. Các tiêu chí thiết kế, tính toán lực bên trong cũng như độ bền đặc trưng nên được xem xét theo ISO 19903.

Q 3.3  SLS: Kiểm tra độ kín nước

Độ kín nước của kết cấu phải được xác minh là SLS. Một phần của cấu kiện bê tông tạo thành ranh giới của thể tích chất lỏng phải chịu nén.

...

...

...

• 25% độ dày thành hoặc 100 mm, tùy theo giá trị nào lớn hơn đối với chênh lệch áp suất nhỏ hơn 150 kPa

• 25% hoặc 200 mm, tùy theo giá trị nào lớn hơn đối với chênh lệch áp suất lớn hơn 150 kPa

Kiểm tra xác nhận theo hai hướng cốt thép chính là thỏa đáng.

Có thể thực hiện các tính toán dòng nước trực tiếp để chứng minh đủ độ kín nước của kết cấu bê tông. Toàn bộ vòng đời của kết cấu từ khi xây dựng đến khi vận hành và lắp đặt ngoài khơi phải được xem xét để tìm vị trí các vết nứt có thể xảy ra và khả năng chúng vẫn mở là bao nhiêu. Các tính toán này phải được xác minh cụ thể trong những trường hợp này.

Q 3.4  SLS: Kiểm tra vết nứt mở

Khi không có tiêu chí kiểm tra vết nứt mở, có thể sử dụng các giới hạn được xác định trong Bảng Q.3. Khi kiểm tra chiều rộng vết nứt để tìm ra những thay đổi có thể xảy ra trong lực ứng suất trước, trình tự áp dụng của ứng suất trước và độ biến dạng bê tông có thể ảnh hưởng đến vết nứt bê tông. Phương pháp sử dụng phải tuân thủ ISO 19903.

Bảng Q.3 - Chiều rộng vết nứt cho phép đối với các vùng tiếp xúc khác nhau

Vùng tiếp xúc (định nghĩa trong ISO 19903)

Độ mở vết nứt cho phép

...

...

...

0,4 mm

Bắn nước

0,2 mm

Khí quyển

0,2 mm

Bên trong

0,4 mm

Các phương pháp đánh giá độ mở vết nứt khác nhau có thể dẫn đến các chiều rộng vết nứt được đánh giá khác nhau dưới cùng một ứng suất. Các giới hạn được xác định ở đây nhằm mục đích ngăn ngừa ăn mòn quá mức.

Q 3.5  SLS: Giới hạn ứng suất

...

...

...

Phụ lục R

(tham khảo)

Mối quan hệ giữa chu kỳ sóng đỉnh và chiều cao sóng đáng kể ở các vùng biển bị ảnh hưởng bởi sóng lừng

R.1  Quy định chung

Công thức (11) trong 6.4.4.1 chỉ áp dụng cho các cơn sóng gió. Có thể quan sát thấy chu kỳ dài hơn ở các vùng biển bị ảnh hưởng bởi sóng lớn. Phụ lục này cung cấp hướng dẫn về dự đoán chu kỳ sóng cho các vùng biển như vậy.

R.2  Mối quan hệ giữa chiều cao sóng và chu kỳ sóng ở các vùng biển bị ảnh hưởng bởi sóng lừng

Mối quan hệ giữa chiều cao sóng đáng kể và chu kỳ sóng đỉnh có thể được mô hình hóa bằng cách sử dụng hồi quy dựa trên phép đo hoặc dự báo ngược như đã đề cập trong IS019901-1 [62]. Cần cẩn thận khi xử lý dữ liệu phân tán. Hình R.1 cho thấy một ví dụ về mối quan hệ giữa chiều cao sóng đáng kể và chu kỳ sóng đáng kể được đo tại địa điểm ngoài khơi Fukushima [63] cùng với những dữ liệu được dự đoán bởi công thức (11) trong các đường nét đứt và bởi công thức Goda [64] đối với độ phồng ( H₀ /L₀ = 0,01) trong đường nét đứt. Lưu ý rằng công thức (11) được sử dụng cho mối quan hệ giữa T_p và H_s và ở đây giả định là T_p= T_1/3 và H_s = H_1/3. Rõ ràng, dữ liệu đo lường nằm ngoài ranh giới được chỉ định bởi công thức (11) do tác động của sóng lừng. Nên xem xét tác động của sóng lừng lên chu kỳ sóng ở các vùng biển như vậy. Trong ví dụ này, một sửa đổi có thể có đối với công thức (11) như sau.

...

...

...

Hình R.1 - Mối quan hệ giữa chiều cao sóng đáng kể và chu kỳ sóng đáng kể dựa trên phép đo tại địa điểm ngoài khơi Fukushima [2]

Phụ lục S

(tham khảo)

Áp dụng tiêu chí ổn định khi hỏng

S.1  Mục tiêu

Phụ lục S này cung cấp căn cứ để đánh giá xem có cần yêu cầu ổn định khi hỏng dựa trên phân tích rủi ro hay không.

Tốc độ va chạm của tàu dịch vụ hoặc tàu trôi sẽ thấp hơn so với tàu du ngoạn. Do đó, phụ lục này xử lý va chạm của tàu du ngoạn vì tác động sẽ lớn hơn và quan trọng hơn đối với tiêu chí ổn định khi hỏng.

...

...

...

Phương pháp này đánh giá xác suất va chạm dựa trên dữ liệu thống kê như dữ liệu Hệ thống nhận dạng tự động (AIS) và không bao gồm dữ liệu riêng lẻ (điều kiện gió) liên quan đến việc mất hoặc phục hồi riêng kết cấu nổi.

Tốc độ điều hướng có trong thông tin động của dữ liệu AIS là tốc độ mặt đất và tác động của điều kiện gió đến tốc độ va chạm được tính đến.

S.2  Tình huống mất ổn định nổi

Kịch bản mất ổn định nổi và mất toàn bộ kết cấu sau đó về cơ bản phải dựa trên kết quả phân tích rủi ro.

Trừ khi có những trường hợp đặc biệt, các kịch bản có thể được xem xét như sau.

Nguyên nhân gây mất ổn định nổi có thể được phân loại thành 1 ) tình trạng bão lớn và sau đó là kết cấu bị sụp đổ hoặc lật úp, 2) kết cấu bị ăn mòn hoặc mỏi, 3) vỏ ngoài của FOWT bị vỡ do va chạm với tàu, 4) vỏ ngoài của FOWT bị vỡ do va chạm với các vật trôi, 5) nước xâm nhập từ các bộ phận mở như cửa hút nước dằn hoặc bị vỡ ở không gian cố định của dây neo, 6) lỗi sản xuất do mất kiểm soát chất lượng.

1) và 2) phải được xem xét trong các tiêu chí về điều kiện thiết kế trong tiêu chuẩn này và 4) không nên được xử lý trong tiêu chuẩn này vì sự kiện này được cho là cực kỳ hiểm và vô tình. 5) đã được đề cập trong 15.5. Do đó, 3) và 6) được xem xét trong phụ lục này.

"6) Lỗi sản xuất" có thể được kiểm soát bằng quy trình thông thường. Mặt khác, "3) va chạm với tàu" được thảo luận trong các điều nhỏ sau.

S.3  Luồng áp dụng các tiêu chuẩn ổn định khi hỏng mới

...

...

...

Trước tiên, cần ước tính xác suất va chạm P1. Để ước tính xác suất va chạm P1, có thể sử dụng dữ liệu chuỗi thời gian về vị trí tàu, tức là dữ liệu AIS, dữ liệu radar hoặc dữ liệu quan sát trực quan.

Tiêu chí ổn định khi hỏng không thể được xem xét khi P1 nhỏ hơn xác suất hỏng mục tiêu PS, được mô tả trong S.4. Nếu P1 lớn hơn PS, xác suất mất mát tổng thể do va chạm tàu P2 cần được ước tính.

Xác suất chung của mất ổn định nổi và xác suất mất mát tổng thể tiếp theo của kết cấu do va chạm tàu PT được mô tả là tích của xác suất va chạm P1 và xác suất mất mát tổng thể do va chạm tàu P2.

Tiêu chí ổn định khi hỏng không thể được xem xét khi PT nhỏ hơn PS.

Các biện pháp bổ sung, chẳng hạn như chắn bùn cao su, vật liệu chắc hơn, thay đổi thiết kế, v.v... cũng có thể khiến thiết kế FOWT không có tiêu chí ổn định khi hỏng khi PT trong nghiên cứu đầu tiên nhỏ hơn PS.

Hình S.1 - Luồng khái niệm áp dụng tiêu chí ổn định khi hỏng

S.4  Định nghĩa xác suất hỏng hóc mục tiêu (PS)

Xác suất mục tiêu hỏng hóc tương ứng với mức độ an toàn được sử dụng để đánh giá tính toàn vẹn về mặt kết cấu của kết cấu PS phải dựa trên thiết kế dựa trên độ tin cậy đã xác định. Nếu không có thiết kế như vậy, PS có thể được đặt là 10^-^4 theo các số liệu chung được chỉ ra trong các quy tắc phân loại hoặc quy tắc quốc tế chính (xem Bảng S.1).

...

...

...

Bảng S.1 - Độ tin cậy hàng năm của các công trình ngoài khơi

Tài liệu/hướng dẫn

Nhà xuất bản, năm

Độ tin cậy

1. DNV-ST-0119 Các công trình tua bin gió nổi

DNV, 2021

10^-^4 cấp 1, khi sự cố không có khả năng dẫn đến hậu quả không thể chấp nhận được như mất mạng, va chạm với công trình lân cận và tác động đến môi trường 10^-4 cấp 2, khi sự cố có thể dẫn đến hậu quả không thể chấp nhận được thuộc các loại này

2. Đại hội quốc tế lần thứ 19 về các công trình tàu biển và ngoài khơi Tập 2 Ủy ban V.1 Các trạng thái giới hạn tai nạn

ISSC, 2015

...

...

...

10^-^3 đối với sự cố ít nghiêm trọng hơn trong một công trình dự phòng

10^-4 đối với sự cố nghiêm trọng hơn trong một công trình dự phòng và đối với sự cố ít nghiêm trọng hơn với cảnh báo đáng kể trước khi xảy ra sự cố trong một công trình không dự phòng

10^-^5 đối với sự cố nghiêm trọng hơn với cảnh báo đáng kể trước khi xảy ra sự cố và đối với sự cố ít nghiêm trọng hơn hỏng hóc nghiêm trọng không có cảnh báo trước khi xảy ra hỏng hóc trong một kết cấu không dự phòng

3. ISO 19900:2019 Ngành công nghiệp dầu khí - Yêu cầu chung đối với các kết cấu ngoài khơi

ISO, 2019

10^-3 đến 10^-4 đối với các sự kiện bất thường

S.5  Xác định xác suất va chạm (P1)

Đầu tiên, tần suất tiếp cận ([lần/năm/tàu]) của từng tàu đi trong khu vực lắp đặt FOWT được tính toán từ vị trí của các tàu, sử dụng Công thức (S.1). Giả sử rằng sự thay đổi trong quá trình của mỗi chuyến đi của từng tàu tuân theo phân bố chuẩn [65] như thể hiện trong Hình S.2, phân bố xác suất của phạm vi va chạm với FOWT được tích hợp cho từng tàu.

...

...

...

trong đó

n_gi: là tần suất tiếp cận của từng tàu;

B: là chiều rộng trung bình của tàu xung quanh FOWT

D là chiều rộng của FOWT;

μ_i là khoảng cách giữa FOWT và mỗi tàu; (S.1)

σ: là độ lệch của định vị vị trí của tàu

Hình S.2 Hình ảnh khái niệm về tần suất tiếp cận

Tiếp theo, tần suất tiếp cận hàng năm n_gi ([lần/năm/tàu]) được tính cho từng tàu riêng lẻ và được cộng từ tàu số "1" đến tàu số "x". Tần suất tiếp cận hàng năm ng ([lần/năm]) đến FOWT được tính bằng cách sử dụng Công thức (S.2). Số tàu "n" có nghĩa là tổng số tàu xung quanh FOWT. Xác suất tiếp cận Pg được tính theo Công thức (S.3). Trong giả định này, va chạm được coi là một sự kiện thảm họa hiếm gặp và được coi là một quá trình Poisson, thường được sử dụng như một quá trình ngẫu nhiên để xác định sự kiện thảm họa xảy ra. Trong trường hợp này, tần suất xảy ra sự kiện được coi là đủ nhỏ hơn một.

...

...

...

(S.2)

(S.3)

Trong đó:

n_g là tần suất tiếp cận của tàu;

Pg: là xác suất tiếp cận;

л là số tàu xung quanh một FOWT.

Sau cùng, tần suất tiếp cận hàng năm được nhân với xác suất hỏng hóc do tránh chướng ngại vật, Pc, để có được xác suất va chạm hàng năm, được thể hiện trong Công thức (S.4). Nếu có dữ liệu cụ thể về tai nạn va chạm tàu. Pc được sử dụng trong tính toán P1 theo dữ liệu đó. Nếu không, Pc có thể được đặt thành 10^-^3^,^7, dựa trên kết quả quan sát các vụ tai nạn va chạm giữa tàu và chướng ngại vật cố định trên biển gần bờ [66].

P1 = n_g x P_C

...

...

...

Trong đó:

P1 là xác suất va chạm;

Po là xác suất hỏng hóc do tránh chướng ngại vật.

S.6  Xác định xác suất tổn thất toàn bộ do va chạm tàu (P2)

S.6.1  Khái niệm ước lượng P2 và PT

Xác suất tổn thất toàn bộ của công trình do va chạm tàu P2 có thể thu được bằng phân tích FEM cho tất cả các tàu xung quanh một FOWT với nhiều tốc độ tàu khác nhau theo cách nghiêm ngặt. Khái niệm cơ bản về cách ước tính PT được mô tả như là tổng của từng PT của từng tàu (xem Hình S.3).

Hình S.3- Khái niệm ước tính P2 và PT theo cách nghiêm ngặt

S.6.2  Đơn giản hóa phân tích FEM

...

...

...

(S.5)

Trong đó:

E_{defo_c} là năng lượng tối thiểu phá vỡ lớp vỏ ngoài của FOWT

E_defo: là năng lượng hấp thụ thực tế của FOWT do biến dạng kết cấu

Es: là năng lượng hấp thụ trong cả tàu và FOWT;

α là tỷ lệ giữa năng lượng biến dạng của FOWT so với tổng năng lượng hấp thụ.

E_{defo_c} và α có thể thu được từ phân tích FEM với một tàu đại diện. E_{defo_c} được coi là hằng số mà không phụ thuộc vào loại tàu hoặc kích thước tàu, vì E_{defo_c} phụ thuộc vào kết cấu cục bộ, α dựa trên giả định rằng năng lượng biến dạng tổng trong FOWT và tàu có thể được chia thành biến dạng của FOWT và biến dạng của tàu. Trong giả định, lượng biến dạng thu được bằng phân tích FEM có thể được biểu diễn bằng năng lượng E, được thể hiện trong Công thức (S.6) và Công thức (S.7).

...

...

...

(S.7)

Trong đó:

M_A là khối lượng của FOWT bao gồm khối lượng bổ sung;

M_B là khối lượng của tàu bao gồm khối lượng bổ sung;

V_A là tốc độ FOWT (=0);

V_B là tốc độ tàu;

V là tốc độ của tàu và FOWT sau va chạm.

Có thể sử dụng các công thức (S.5) và (S.7) để xác định giá trị P2 theo phương pháp được trình bày ở mệnh đề trước, tức là vỏ ngoài của FOWT có bị vỡ hay không. Do đó, tiêu chí về tốc độ tàu có độ dịch chuyển khác nhau, tạo ra lực phanh của vỏ ngoài của FOWT được thể hiện bằng tốc độ tàu đại diện được thể hiện trong Công thức (S.8).

...

...

...

(S.8)

Đường cong giới hạn được thể hiện dưới dạng động năng của tàu va chạm (xem Hình S.4).

Hình S.4 - Khái niệm về đường cong giới hạn

S.6.3  Ước tính P2 bằng đường cong giới hạn

Để ước tính xác suất tổn thất toàn bộ do va chạm tàu (P2), có thể áp dụng khái niệm đơn giản nhất về đường cong giới hạn. Phương pháp mà tích của toàn bộ P1 và toàn bộ P2 ước tính riêng lẻ có thể được áp dụng khi các sự kiện va chạm liên quan đến toàn bộ P1 và sự kiện vỡ lớp vỏ ngoài liên quan đến toàn bộ P2 được coi là độc lập. Phương pháp này có thể được thể hiện trong Công thức (S.9).

(S.9)

Trong đó:

...

...

...

n là tổng số tàu xung quanh FOWT;

n_d là số tàu nằm trên đường cong giới hạn.

Khái niệm về đường cong giới hạn có thể chia các tàu xung quanh FOWT thành an toàn và nguy hiểm dựa trên tốc độ và lượng giãn nước của chúng như thể hiện trong Hình S.5.

Hình S.5 - Khái niệm về xác suất của xác suất tổn thất toàn bộ do va chạm tàu

Con tàu nằm trên đường cong giới hạn tổn thất toàn bộ có thể được coi là có đủ năng lượng để tạo ra một vết nứt ở lớp vỏ ngoài của FOWT. Điều này có nghĩa là P2 của con tàu nằm trên đường cong giới hạn là một, và P2 của con tàu nằm dưới đường cong giới hạn là 0. Do đó, P2 thu được từ số lượng tàu nằm trên đường cong giới hạn và tổng số tàu xung quanh FOWT. P2 được biểu thị bằng số lượng tàu nằm trên đường cong giới hạn và tổng số tàu xung quanh FOWT được hiển thị trong Công thức (S.9).

S.7  Biện pháp đối phó bổ sung để giảm P2

Không phải mọi va chạm đều trong điều kiện trực diện. Do đó, việc xem xét thích hợp vị trí va chạm hoặc tốc độ va chạm có thể dịch chuyển đường cong giới hạn tổn thất toàn bộ sang vị trí thực tế hơn. Sự thay đổi của vị trí va chạm hoặc tốc độ va chạm có thể được xem xét thông qua các thử nghiệm bể mô hình hoặc mô phỏng số như MBD (Động lực học đa vật thể). Giá trị dự kiến của năng lượng va chạm khi xem xét sự thay đổi của vị trí va chạm hoặc tốc độ va chạm thông qua các thử nghiệm hoặc mô phỏng này có thể thay đổi giá trị của E_defo và tốc độ tàu tạo ra sự phá vỡ lớp vỏ ngoài.

Các biện pháp đối phó bổ sung giúp giảm tác động của va chạm, chẳng hạn như đệm cao su, có thể được xem xét. Tác động của năng lượng hấp thụ bởi đệm cao su trong việc ước tính tốc độ tàu tạo ra sự phá vỡ lớp vỏ ngoài được thể hiện trong Công thức (S.10). Tốc độ tàu tạo ra sự phá vỡ lớp vỏ ngoài khi năng lượng hấp thụ bởi đệm cao su được xem xét có thể được thể hiện trong Công thức (S.11 ) theo Công thức (S.7).

...

...

...

(S.10)

(S.11)

Trong đó:

V_B là tốc độ tàu tạo ra sự phá vỡ lớp vỏ ngoài khi xem xét tác động của đệm cao su:

E_F là năng lượng hấp thụ bởi đệm cao su.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] IEC 61400-24, Wind turbines - Part 24: Lightning protection

...

...

...

[3] ISO 12944-9, Paints and varnishes - Corrosion protection of steel structures by protective paint systems - Part 9: Protective paint systems and laboratory performance test methods for offshore and related structures

[4] ISO 13628-5, Petroleum and Natural Gas Industries - Design and operation of subsea production systems - Part 5: Subsea umbilicals

[5] ISO 19901-2, Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures - Part 2: Seismic design procedures and criteria

[6] ISO 19901-8, Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures - Part 8: Marine soil investigations

[7] ISO 19901-10, Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures - Part 10: Marine geophysical investigations

[8] ISO 21650, Actions from waves and currents on coastal structures

[9] ABS, Guide for Building and Classing Floating Offshore Wind Turbines

[10] ABS, Guidance Notes on Global Performance Analysis for Floating Offshore Wind Turbine Installations

[11] BV, N1572, Classification and Certification of Floating Offshore Wind Turbine

...

...

...

[13] DNV-ST-0126, Support structures for wind turbines

[14] Germanischer Lloyd Wind Energie GmbH, Rules and Guidelines: IV - Industrial Services, Part 2 Guideline for the Certification of Offshore Wind Turbines

[15] H. Wang, R. J. Barthelmie, S. C. Pryor and H. G. Kim, A new turbulence model for offshore wind turbine standards, Wind Energy, Volume 17, Issue 10, pages 1587-1604, October 2014

[16] ITTC, Recommended Procedures and Guidelines 7.5-02-07-03.8 - Model Tests for Offshore Wind Turbines

[17] ITTC, Recommended Procedures and Guidelines 7.5-02-07-03.17- Uncertainty Analysis for Model Testing of Offshore Wind Turbines

[18] ITTC, Final Report and Recommendations to the 29th ITTC, The Specialist Committee on Hydrodynamic Modelling of Marine Renewable Energy Devices

[19] Nippon Kaiji Kyokai (ClassNK), Guidelines for Floating Offshore Wind Turbines

[20] ITTC:2021, The Specialist Committee on Hydrodynamic Modelling of Marine Renewable Energy Devices

Tài liệu liên quan đến việc ngoại suy thống kê các tham số khí tượng đại dương hoạt động để phân tích độ bền cực đại (Phụ lục D):

...

...

...

[22] Moon, J. S., Sahasakkul, W., Soni, M. and Manuel, L, 2014, On the Use of Site Data to Define Extreme Turbulence Conditions for Wind Turbine Design, Journal of Solar Energy Engineering including Wind Energy and Building Energy Conservation, Transactions of the ASME, Vol. 136, No. 4, 044506

[23] Ross, E., Astrup, O.C., Bitner-Gregersen, E., Bunn, N., Feld, G., Gouldby, B., Huseby, A., Liu, Y., Randell, D., Vanem, E., Jonathan, p., 2020, On environmental contours for marine and coastal design, Ocean Engineering, Vol. 195, 106194

[24] Huseby A. B., Vanem E. and Natvig B., 2015, Alternative environmental contours for structural reliability analysis, structural Safety, Vol. 54, pp. 32-45

Tài liệu liên quan đến bảo vệ chống ăn mòn (Phụ lục E):

[25] BV, N1572, Classification and Certification of Floating Offshore wind Turbine

[26] DNV-OS-C101, Design of offshore steel structures, general - LRFD method

[27] DNV-ST-0126, Support structures for wind turbines

[28] DNV-RP-B401, Cathodic Protection Design

[29] IEC 60721-3-3, Classification of environmental conditions - Part 3: Classification of groups of environmental parameters and their severities -Stationary use at weatherprotected locations

...

...

...

[31] ISO 12944-9, Paints and varnishes - Corrosion protection of steel structures by protective paint systems - Part 9: Protective paint systems and laboratory performance test methods for offshore and related structures

[32] ISO 19902, Petroleum and Natural Gas Industries - Fixed Steel Offshore Structures Tài liệu liên quan đến Dự báo độ cao sóng cực đại trong các cơn bão nhiệt đới (Phụ lục F):

[33] Moon, I. J,, Ginis, I., Hara, T., Tolman, H. L., Wright, C. W. and Walsh, E. J., 2003, Numerical Simulation of Sea Surface Directional Wave Spectra under Hurricane Wind Forcing, J. of Physical Oceanography, Vol. 33, pp. 1680-1706

[34] [34] Schloemer, R. W., 1954, Analysis and synthesis of hurricane wind patterns over Lake Okeechobee Florida, Hydrometeorlogical Report, No.31

[35] Holland, G. J., 1980, An Analytic Model of the Wind and Pressure Profiles in Hurricanes, Monthly Weather Reviews, American Meteorological Society, Vol. 108, pp. 1212-1218

[36] Dvorak, V. F., 1975, Tropical Cyclone Intensity Analysis and Forecasting from Satellite Imagery, Monthly Weather Review, American Meteorological Society, Vol. 103, pp. 420- 430

[37] Vickery, P.J., Masters, F. J., Powell, M. D., and Wadhera, D., 2009, Hurricane hazard modelling: The past, present, and future, J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 97. Nos. 7-8, pp 392-405. http://dx.doi.Org/10.1016/j.jweia.2009.05.005 (viewed 3rd March 2018).

[38] Vickery, P.J., Wadhera, D., Powell, M.D., and Chen, Y., 2009, A Hurricane Boundary Layer and Wind Field Model for Use in Engineering Applications, J. of Appl. Meteor., 48, pp. 381-405

[39] Hagerman, G., 2014, Development of an Integrated Extreme Wind, Wave, Current, and Water Level Climatology to Support Standards-Based Design of Offshore Wind Projects, Technology Assessment Programs Final Report #672, Bureau of Safety and Environmental Enforcement

...

...

...

[41] Tanemoto, J. and Ishihara, T., 2013, Prediction of extreme wind speed by using mesoscale model and JMA best track of tropical cyclones, Proc. of the Eighth Asia- Pacific Conference on Wind Engineering

[42] Tolman, H. L., 1989, The numerical WAVEWATCH: A third generation model for the hindcasting of wind waves on tides in shelf seas, Communications on Hydraulic and Geotechnical Engineering, Delft University of Technology, pp. 72

[43] Booij, N. R., Ris, R. C. and Holthuijsen, L. H., 1999, A third-generation wave model for coastal regions, Part I, J. of Geophysical Research, 104, C4

[44] Powell, M.D., Vickery, P.J., and Reinhold, T.A., 2003, Reduced drag coefficient for high wind speeds in tropical cyclones, Nature, 422, March 20, pp. 279-283

[45] Holthuijsen, L. H., Powell, M. D., and Pietrzak, J. D., 2012, Wind and waves in extreme hurricanes, J. of Geophys. Res., Vol. 117

[46] Vickery, p. J., Skerlj, p. F., steckley, A. c., and Twisdale, L. A., 2000, Hurricane wind field model for use in hurricane simulations, J. of Struct. Engrg., ASCE, 126(10), pp. 1203-1222

Cơ sở dữ liệu về tình trạng bão nhiệt đới (Phụ lục F):

[47] The National Hurricane Center / Tropical Prediction Center, USA (NOAA): http://www.nhc.noaa.gov/ (viewed 3rd March 2018)

[48] The Japan Meteorological Agency, Japan (JMA): http://www.wis-jma.go.jp/cms/ (viewed 3rd March 2018)

...

...

...

[49] Goto, C. and Sato, K.: Development of Tsunami Numerical Simulation System for Sanriku, Report of PARI, vol. 32, NO. 2, pp. 3-44, June 1993

[50] http://www.bousai.go.Jp/jishin/tsunami/hinan/1/pdf/sub.pdf (in Japanese) [viewed 2017- 10-05]

[51] Imamura, F., Yalciner, A.c. and Ozyurt, G.: Tsunami modeling manual 2006

[52] IUGG/IOC Time Project, IOC Manuals and Guides, No. 35, UNESCO, 1997

[53] Kokubun, Kentaroh, Taniguchi, Tomoki and Inoue, Shunji: Effects of Earthquake and Tsunami on Floating offshore wind turbine, Proceedings of the International Symposium on Marine and Offshore Renewable Energy 2013

Tài liệu liên quan đến việc ước tính sự phân bố theo hướng sóng bằng phương pháp sóng dài/đo điểm đơn (Phụ lục 0):

[54] Adcock TAA, Taylor PH. 2009 "Estimating ocean wave directional spreading from an Eulerian surface elevation time history." Proc. R. Soc. A 465, 3361-3381. doi:10.1098/rspa.2009.0031)

[55] McAllister ML, Venugopal V, Borthwick AGL. 2017 "Wave directional spreading from point field measurements." Proc. R. Soc. A 473: 20160781. http://dx.doi.org/10.1098/rspa.2016.0781

[56] Walker, D. A. G., Taylor, p. H. and Eatock Taylor, R. 2005 "The shape of large surface waves on the open sea and the Draupner New Year wave." Appl. Ocean Res. 26, 73- 83. (dol:10.1016/j.apor.2005.02.001)

...

...

...

[57] K. Hasselmann, T.P. Barnett, E. Bouws, H. Carlson, D.E. Cartwright, K. Enke, J.A. Ewing, H. Gienapp, D.E. Hasselmann, P. Kruseman, A. Meerburg, P. Mller, D.J. Olbers, K. Richter, W. Sell, H. Walden. Measurements of wind-wave growth and swell decay during the Joint North Sea Wave Project (JONSWAP)' Ergnzungsheft zur Deutschen Hydrographischen Zeitschrift Relhe, A(8) (Nr. 12), p.95, 1973

[58] H. Mitsuyasu, F. Tasai, T. Suhara, S. Mizuno, M. Ohkusu, T. Honda, and K. Rikiishi. Observation of the directional spectrum of ocean waves using a cloverieaf buoy, Journal of Physical Oceanography, 5(4), 750--760, 1975

[59] DNV-CG-0130, Wave Loads

[60] W. J. Pierson, L. Moskowitz. A proposed spectral form for fully developed wind seas based on the similarity theory of s. A. Kitaigorodski, New York University G. s. Report 63-12, 1962

[61] T. Ishihara, Y. Liu, Dynamic response analysis of a semi-submersible floating wind turbine in combined wave and current conditions using advanced hydrodynamic models, Energies, 13(21), 5820, 2020

Các tài liệu liên quan đến mối quan hệ giữa chiều cao sóng đỉnh ở các vùng biển chịu ảnh hưởng của sóng lớn (Phụ lục R):

[62] ISO 19901-1, Petroleum and natural gas industries - Specific requirements for offshore structures-Part 1: Metocean design and operating considerations

[63] A. Yamaguchi and T. Ishihara, Numerical prediction of Normal and Extreme Waves at Fukushima Offshore Site, Journal of Physics: Conference Series, 1037(4), 042022, 2018

[64] Y. Goda, Random Seas and Design of Maritime Structures 3rd Edition, Advanced Series on Ocean Engineering, Vol. 33, 2009

...

...

...

[65] DET NORSKE VERITAS, Navigational Risk Assessment Vesterhav Syd Offshore Wind Farm, Technical Report No./DNV Reg No. PD-644204-18PYFR2-5 Rev 4, 2015

[66] Fujii, Y. and Mizuki, N., Design of VTS systems for water with bridges, Proceedings of The International Symposium on Advances in Ship Collision Analysis, pp. 177-190, 1998

4) Độ lệch chuẩn 4 m/s x  trong công thức (8) khác với 1,44 m/s x  được quy định trong IEC 61400-1 vì độ lệch chuẩn lớn hơn đáng kể đã được ghi lại tại một số vị trí ngoài khơi. Do đó, tham số này cần được đánh giá cẩn thận đối với vị trí cụ thể, tính đến thông tin có sẵn từ các vị trí tương tự hoặc lân cận. Ngoài ra, việc quy định cường độ luồng xoáy phân bố Weibull trong định nghĩa cấp ở IEC 61400-1 thường không hợp lệ cho ngoài khơi, điều này ảnh hưởng đến việc đánh giá ETM.

5) Cần lưu ý rằng giả định về sự cùng hướng giữa gió và sóng có thể không được thận trọng đối với các vị trí mà sự không đồng đều lớn giữa hướng gió và hướng sóng là phổ biến.