울산 앞바다의 환경조건을 적용한 부유식 해상풍력발전시스템의 부유체 비교연구 Comparative Study of Floating Offshore Wind Turbine Platforms under Environmental Conditions on Sea of Ulsan, Korea원문보기
한국은 재생에너지 3020정책에 따라 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 올릴 계획을 하고 있다. 목표량 중 34% 정도를 풍력으로 감당할 계획이며, 해상풍력 발전 비중은 약 13GW가 된다. 이러한 발전 용량을 감당하기 위해서는 육상 및 고정식 해상풍력발전뿐만 아니라 부유식 해상풍력발전도 반드시 고려되어야 할 것이다. 부유식 해상풍력발전기는 기존의 고정식으로 설치되는 해상풍력발전기보다 더 광활한 바다 영역을 활용할 수 있으며, 육상이나 해안선을 따라 근해에 설치되는 풍력단지에 비해 대단지화가 가능한 장점이 있다. 풍력 자원 또한 육상보다 우수하며 운송이나 설치에 제약이 크게 없으므로 MW급이 높은 대형 풍력발전기도 설치가 가능하다. 이러한 부유식 해상풍력발전기의 설계를 위해서는 풍하중뿐만 아니라 파랑 하중과 해류 등의 복합 해상환경을 고려해주어야 한다. 그러나 아직 국내에는 복합 해상환경 조건을 고려한 부유식 해상풍력발전시스템에 대한 연구가 많이 없는 실정이다. 본 논문에서는 동해안의 환경자료를 사용하여 부유식 해상풍력발전기의 설계조건에 요구되는 환경 하중을 분석하였으며, 개념 설계 단계에서의 ...
한국은 재생에너지 3020정책에 따라 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 올릴 계획을 하고 있다. 목표량 중 34% 정도를 풍력으로 감당할 계획이며, 해상풍력 발전 비중은 약 13GW가 된다. 이러한 발전 용량을 감당하기 위해서는 육상 및 고정식 해상풍력발전뿐만 아니라 부유식 해상풍력발전도 반드시 고려되어야 할 것이다. 부유식 해상풍력발전기는 기존의 고정식으로 설치되는 해상풍력발전기보다 더 광활한 바다 영역을 활용할 수 있으며, 육상이나 해안선을 따라 근해에 설치되는 풍력단지에 비해 대단지화가 가능한 장점이 있다. 풍력 자원 또한 육상보다 우수하며 운송이나 설치에 제약이 크게 없으므로 MW급이 높은 대형 풍력발전기도 설치가 가능하다. 이러한 부유식 해상풍력발전기의 설계를 위해서는 풍하중뿐만 아니라 파랑 하중과 해류 등의 복합 해상환경을 고려해주어야 한다. 그러나 아직 국내에는 복합 해상환경 조건을 고려한 부유식 해상풍력발전시스템에 대한 연구가 많이 없는 실정이다. 본 논문에서는 동해안의 환경자료를 사용하여 부유식 해상풍력발전기의 설계조건에 요구되는 환경 하중을 분석하였으며, 개념 설계 단계에서의 설계하중 값을 산출해보았다. 또한, 극치통계분석을 사용하여 50년 및 100년 주기의 극한 해상환경 조건을 산출하였다. 분석된 국내 해상 환경 조건에 기반하여 두 가지 형태의 부유체 반잠수식(Semi-submersible), 원통형(Spar) 부유체를 적용한 부유식 해상풍력발전시스템의 통합연성 해석을 수행하고 나타난 응답에 대해 비교연구를 수행하였다. 동해안의 설치 지점은 울산항으로부터 58km 떨어진 수심 150 m의 동해가스전 플랫폼의 반경 5km 해역을 선정하였으며, 수치해석은 미국 신재생에너지연구소 (NREL)에서 개발한 FAST v8을 사용하였다.
한국은 재생에너지 3020정책에 따라 2030년까지 재생에너지 발전 비중을 20%까지 올릴 계획을 하고 있다. 목표량 중 34% 정도를 풍력으로 감당할 계획이며, 해상풍력 발전 비중은 약 13GW가 된다. 이러한 발전 용량을 감당하기 위해서는 육상 및 고정식 해상풍력발전뿐만 아니라 부유식 해상풍력발전도 반드시 고려되어야 할 것이다. 부유식 해상풍력발전기는 기존의 고정식으로 설치되는 해상풍력발전기보다 더 광활한 바다 영역을 활용할 수 있으며, 육상이나 해안선을 따라 근해에 설치되는 풍력단지에 비해 대단지화가 가능한 장점이 있다. 풍력 자원 또한 육상보다 우수하며 운송이나 설치에 제약이 크게 없으므로 MW급이 높은 대형 풍력발전기도 설치가 가능하다. 이러한 부유식 해상풍력발전기의 설계를 위해서는 풍하중뿐만 아니라 파랑 하중과 해류 등의 복합 해상환경을 고려해주어야 한다. 그러나 아직 국내에는 복합 해상환경 조건을 고려한 부유식 해상풍력발전시스템에 대한 연구가 많이 없는 실정이다. 본 논문에서는 동해안의 환경자료를 사용하여 부유식 해상풍력발전기의 설계조건에 요구되는 환경 하중을 분석하였으며, 개념 설계 단계에서의 설계하중 값을 산출해보았다. 또한, 극치통계분석을 사용하여 50년 및 100년 주기의 극한 해상환경 조건을 산출하였다. 분석된 국내 해상 환경 조건에 기반하여 두 가지 형태의 부유체 반잠수식(Semi-submersible), 원통형(Spar) 부유체를 적용한 부유식 해상풍력발전시스템의 통합연성 해석을 수행하고 나타난 응답에 대해 비교연구를 수행하였다. 동해안의 설치 지점은 울산항으로부터 58km 떨어진 수심 150 m의 동해가스전 플랫폼의 반경 5km 해역을 선정하였으며, 수치해석은 미국 신재생에너지연구소 (NREL)에서 개발한 FAST v8을 사용하였다.
Korea plans to increase renewable energy production rate to 20% by 2030, under renewable energy policy 3020. This will involve 34% (16.5GW) from wind energy, among this the ratio of offshore wind generation is about 13GW. Floating offshore wind power must be considered to achieve this capacity. Floa...
Korea plans to increase renewable energy production rate to 20% by 2030, under renewable energy policy 3020. This will involve 34% (16.5GW) from wind energy, among this the ratio of offshore wind generation is about 13GW. Floating offshore wind power must be considered to achieve this capacity. Floating offshore wind power can take advantage of wide sea areas, it is possible to build large wind farm. The design of floating offshore wind generators should take into account not only wind loads, but also complex marine environments such as wave and current load. However, there is not much research in Korea on floating offshore wind generators considering combined marine environmental conditions. In this study, we analyzed the environmental conditions of the East Sea, Korea. It’s 150m water depth and 58km from Ulsan port. The environmental condition analysis was performed on the meteorological agency’s oceanic meteorology buoy data, ERA-5 reanalysis data obtained from ECMWF, and NASA’s MERRA-2 data. The extreme sea states of 50 and 100 years were derived by extreme statistics analysis. Environmental conditions required for the basic design of floating offshore wind generators were selected following IEC and DNV standards. Using this result, a comparison was made between two type of floaters, spar and semi-submersible. Numerical simulations were performed using NREL FAST v8. Design load cases were selected by referring to IEC 61400-3. From the comparative results, we confirmed the characteristics of each floating platform under Korea East sea environment.
Korea plans to increase renewable energy production rate to 20% by 2030, under renewable energy policy 3020. This will involve 34% (16.5GW) from wind energy, among this the ratio of offshore wind generation is about 13GW. Floating offshore wind power must be considered to achieve this capacity. Floating offshore wind power can take advantage of wide sea areas, it is possible to build large wind farm. The design of floating offshore wind generators should take into account not only wind loads, but also complex marine environments such as wave and current load. However, there is not much research in Korea on floating offshore wind generators considering combined marine environmental conditions. In this study, we analyzed the environmental conditions of the East Sea, Korea. It’s 150m water depth and 58km from Ulsan port. The environmental condition analysis was performed on the meteorological agency’s oceanic meteorology buoy data, ERA-5 reanalysis data obtained from ECMWF, and NASA’s MERRA-2 data. The extreme sea states of 50 and 100 years were derived by extreme statistics analysis. Environmental conditions required for the basic design of floating offshore wind generators were selected following IEC and DNV standards. Using this result, a comparison was made between two type of floaters, spar and semi-submersible. Numerical simulations were performed using NREL FAST v8. Design load cases were selected by referring to IEC 61400-3. From the comparative results, we confirmed the characteristics of each floating platform under Korea East sea environment.
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