海上风力发电机组基础设计

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1、海上风力发电机组基础设计　　　　摘要　　　　这篇文章介绍了海上风电场建设概况、海上风力发电机组的组成、海上风电机组基础的形式、海上风电机组基础的设计。　　关键词电力系统；海上风电场；海上风电机组基础；设计　　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　Abstract　　　　　Thisarticledescribes the overview of offshorewindfarmconstruction, thecomposition ofthe offshorewindturbine, offshorewindturbines b

2、asedon theform-baseddesign ofoffshorewindturbines.　　　　KeyWordselectricpowersystem;Offshorewindfarm;Offshorewindturbine foundation; design　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　　1前言　　　　　1.1全球海上风电场建设概况　截止到2012年2月7日，全球海上风电场累计装机容量达到238,000MW，比上年增加了21％。　　　　1.2中国　　　截至2010年底，中国的风电累计装机容量达到44.7

3、GW，首次居世界首位，亚洲的另外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计装机容量世界前五位。　　　1.3海上风力发电机组通常分为以下三个主要部分：　　　　　（1）塔头（风轮与机舱）　　　（2）塔架　（3）基础（水下结构与地基）　　支撑结构　　　Ø与场址条件密切相关的特定设计；　Ø约占整个工程成本的20%-30%；　　　Ø对整机安全至关重要。　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　　2海上风电机组基础的形式　　　　2.1海上风电机组基础的形式　　　目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具

4、体包括：　　Ø单桩基础；　　　Ø重力式基础；　Ø吸力式基础；　　　Ø多桩基础；　　Ø漂浮式基础　　　2.1.1单桩基础：（如图1所示）　　　采用直径3～5m的大直径钢管桩，在沉好桩后，桩顶固定好过渡段，将塔架安装其上。单桩基础一般安装至海床下10-20m，深度取决于海床基类型。此种方式受海底地质条件和水深约束较大，需要防止海流对海床的冲刷，不适合于25m以上的海域。　　　图1单桩基础示意图　　2.1.2重力式基础：（如图2所示）　　　　　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　重力式基础因混凝土沉箱基础结构体积大，可靠重力使风机保

5、持垂直，其结构简单，造价低且不受海床影响，稳定性好。缺点是需要进行海底准备，受冲刷影响大，且仅适用于浅水区域。　　　　图2重力式基础示意图　2.1.3吸力式基础：（如图3所示）　　　　　该基础分为单柱及多柱吸力式沉箱基础等。吸力式基础通过施工手段将钢裙沉箱中的水抽出形成吸力。相比前面介绍的单桩基础，该基础因利用负压方法进行，可大大节省钢材用量和海上施工时间，具有较良好的应用前景，但目前仅丹麦有成功的安装经验，其可行性尚处于研究阶段；　　　图3吸力式基础示意图　　　　2.1.4多桩基础：（如图4所示）　　　　利用小直径的基桩，打入地基

6、土内，桩基可以打成倾斜，用以抵抗波浪、水流力，中间以填塞或者成型方式连接。适用于较深的水域。该设计还没有得到真正的商业应用，仅存在于部分试验机组。　　　图4多桩式基础示意图　　2.1.5漂浮式基础：（如图5所示）　　　　图5漂浮式基础示意图（NREL）　Ø可安装于风资源更为丰富的深海海域（50-200m）；　　Ø设计概念更为广泛；　　　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　Ø建设及安装方法灵活；　Ø可移动，易拆除；　　Ø常见的概念：柱形浮筒、TLP和三浮筒。　　2.2对基础类型选型的影响　　Ø水深　Ø土壤和海床条件　　　Ø外部载

7、荷　　Ø施工方法与条件　Ø成本　　　目前世界上的近海风力发电机组大多数都采用重力凝土和单桩钢结构基础设计方案。　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　　3基础的设计　　　　　3.1基础的设计——设计内容及流程　　　　　3.1.1　　　　　　　　　　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　　　　3.1.2　　　结果　　项目　　　内容　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　　3.1.3　　　　　　　　　　　　　　　　　-14-　　海上风力发电机组基础设计　　　　3.2基础的设计——防腐蚀

8、设计　　　　Ø1）对于基础中的钢结构，大气区的防腐蚀一般采用涂层保护或喷涂金属层加封闭涂层保护；　　　Ø2）浪溅区和水位变动区的平均潮位以上部位的防腐蚀一般采用重防蚀涂层或喷涂金属层加封闭涂层保护，亦可采用包覆玻璃钢、树脂砂浆以及包覆