海上风力发电机组基础设计.docx

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海上风力发电机组基础设计

近海风力发电（作业）

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

Abstract

Thisarticledescribestheoverviewofoffshorewindfarmconstruction,thecompositionoftheoffshorewindturbine,offshorewindturbinesbasedontheformbaseddesignofoffshorewindturbines.

KeyWordselectricpowersystem;Offshorewindfarm;Offshorewindturbinefoundation;design

丄、八—

1刖言

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238,000MV，

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44.7GV,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）

与场址条件密切相关的特定设计；二支撑

结构

约占整个工程成本的20%-30%

对整机安全至关重要。

j

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，具体包括：

单桩基础；重力式基础;

吸力式基础;

多桩基础；

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）

图4多桩式基础示意图

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。

建设及安装方法灵活；

可移动，易拆除；

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

水深

土壤和海床条件

外部载荷

施工方法与条件

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

3基础的设计

3.1基础的设计一一设计内容及流程

3.1.1

项目

内容

结果

3.1.2

f

风况测量~~|<

同步

速向压

凤凤气

——/极端风速风速分布

地质勘测

每底地形（水深）地层剖面土壤条件

场址条件数据库

分析

其他调研

结冰

地麗

人类活动

波浪龍量谱

极端洋撮

悔床运动

结冰程度

H.匸V概率分布

平均水位

剪切强度

地麗强度

凤、浪方向分布

极端水位

土壤刚度阻尼

摘击概率

揣流强度

凤切变

3.1.3

3.2基础的设计一一防腐蚀设计

1）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；

2）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、树脂砂浆以及包覆合金进行保护；

3）水位变动区平均潮位以下部位，一般采用涂层与阴极保护联合防腐蚀措施；

4）水下区的防腐蚀应采用阴极保护与涂层联合防腐蚀措施或单独采用阴极保护，当单独采用阴极保护时，应考虑施工期的防腐蚀措施；

5）泥下区的防腐蚀应采用阴极保护。

6）对于混凝土墩体结构，可以采用高性能混凝土加采用表面涂层或硅烷浸渍的方法；可以采用高性能混凝土加结构钢筋采用涂层钢筋的方法；也可以采用外加电流的方法。

对于混凝土桩，可以采用防腐涂料或包覆玻璃钢防腐。

3.3基础的设计一一防冲刷设计

1）桩基周围采用粗颗粒料的冲刷防护方法：

采用大块石头等粗颗粒作冲刷防护

2）桩基周围采用护圈或沉箱的冲刷防护方法：

在桩基周围设置护圈（薄板）或沉箱可以减小冲刷深度。

3）桩基周围采用护坦减冲防护：

采用适当的埋置深度、宽度的护坦以达到既安全又经济的目的。

4）桩基周围采用裙板的防冲刷方法：

桩基周围采用裙板起到扩大沉垫底部面积作用，将冲刷坑向外推延。

风机基础的选择主要取决于水深和海底地质条件两项因素，也和风机安装方法有一定的关系。

除基础与风机一体安装法之外，基础的安装是风机安装过程中单独的一个环节，并且对风机塔架的安装起着影响。

各国对风电场基础的分类不尽相同。

目前讨论较广泛的有5大类，分别是重力基础、单基桩基础、导管架基础、吸人沉箱基础和浮式基础，其中前两种在实际中有广泛的应用。