海上風機基礎的可靠度

        近年來，隨著能源需求持續增長、全球氣候變暖和環境污染不斷加重，人們把目光逐漸聚集到可替代的可再生能源.海洋風能上。海上風機基礎長期矗立在惡劣的海洋環境里，體積龐大，造價昂貴，結構設計中需要考慮很多不確定性因素(比如材料特性、幾何尺寸、荷載等)，絕對的安全是不可能的，海上風機基礎的經濟性和可靠性是當前面臨的挑戰。對樁式海上風機進行較為深入的研究，九洲風機知道具體有以下幾個方面的工作：

1、基于粒子群優化(PSO)的樁式海上風機基礎確定性優化設計方法

        樁式海上風機基礎的優化設計是一個復雜的、非線性約束的優化問題，針對傳統的基于梯度信息的優化方法在處理非線性問題中易陷入局部最優解的問題，將一種耦合懲罰函數的PSO算法引入到海上風機基礎結構概念設計中，PSO算法是從群體動物聚集覓食這一活動中受到啟發而發展的，該算法利用個體和群體的信息共享不斷改進自身的位置從而進行局部和全局最優搜索。以樁和三腳架連接段直徑及壁厚為設計變量，以基礎總重量作為優化的目標函數，在給定的約束條件下建立了三腳架基礎優化數學模型，另外還研究了PSO參數變化對結果的影響，協調的參數組合可以避免陷入早熟收斂而能夠快速的獲得全局的最優解，通過與ANSYS優化模塊(零階方法)的計算結果比較驗證了該方法的有效性，為海上風機基礎的確定性設計提供了一條有效的途徑。

2、基于PSO的軸向荷載樁可靠度分析方法

        針對具有顯式表達式的軸向抗壓、抗拔荷載樁功能函數往往表現為高度非線性的特點，從可靠度指標的幾何涵義出發，建立了可靠度指標的優化數學模型，然后利用全局最優解的PSO算法求解可靠度指標。在解決有約束的問題時，通過代換的方法，將有約束問題轉換成無約束問題，該方法計算簡便，無需求解偏導數且無需給出初始迭代點，能夠獲得設計點，并得到足夠精確的失效概率，這在解決實際問題時帶來很大方便，幾個算例驗證了其有效性，該方法對于復雜的非線性功能函數的巖土工程問題，更顯示出巨大的優越性。

3、基于支持向量機(SVM)分類技術的海上風機樁基體系可靠度方法

        海上風機樁基承受豎向荷載和橫向荷載的復合作用，失效模式復雜且極限狀態方程無法顯式表達，模擬基礎上的體系可靠度方法常用來計算該類復雜體系可靠度的精確解，然而一個主要的缺陷是模擬次數很高十分耗時，為了解決這一問題發展了一種基于SVM分類的體系可靠度模擬方法，并進行了數值試驗比較，該方法利用SVM構造一個分類器函數，而不是構造功能函數本身的響應面函數，然后采用蒙特卡羅(MCS)進行數值模擬計算失效概率，計算結果通過與直接的MCS、重要抽樣(IS)比較，發現該法計算穩定，能夠獲得更為理想的結果，對于基樁這樣的隱式功能函數復雜結構十分有效。

4、基于SVM回歸技術的樁式海上風機基礎優化方法

        海上風機基礎結構的造價很高，確定性優化設計能大大降低基礎結構的初始總重，但不能對基礎結構的風險水平加以控制。一種基于可靠度的優化設計方法，九洲普惠風機發現它是利用支持向量回歸機回歸技術進行兩級響應面(分析響應面，設計響應面)近似策略，第一級響應面為分析響應面，即利用支持向量機在設計變量和隨便變量空間擬合功能函數的近似表達式，第二級響應面為設計響應面，即利用支持向量機在設計變量空間擬合失效概率的近似表達式。通過算例驗證了該方法能在結構的可靠性與經濟性之間選擇一種合理的平衡，同時該方法比其他的基于可靠度的優化設計方法更能夠節省計算成本而能維持其精度，為海上風機基礎結構基于可靠度的優化設計提供了一種全新可行的科學方法。

5、海上風電場基礎結構型式模糊優選

        針對海上風機基礎概念設計中經常遇到的復雜的方案優選問題，將多因素、多層次模糊優選理論引入基礎的設計選型工作中，針對影響因素復雜、確定隸屬函數主觀因素較強的情況，成功引入因素的優先關系法來確定優選矩陣的隸屬度，這樣較好地減少了確定隸屬函數的人為影響。通過此優選模型成功地將影響基礎設計選型的13種主要因素和4種基礎設計型式進行了多級模糊綜合優選決策，得到了比較科學的決策結果，以上研究為海上風機這一大型復雜結構的方案選型優化提出了一種量化分析的理論手段。