海上风电场基础结构现状及发展趋势

2024/1/41海上风电场基础结构现状及发展趋势2024/1/42陆上传统发电的缺点风电优点和发展状况海上风电场发电的优点2024/1/43截止2012年底，全球海上风电装机容量达54l5MW，其中装机容量排名前五位的国家分别为英国(2947．9MW)、丹麦(921MW)、中国(390MW)、比利时(380MW)和德(280MW)。随着技术不断成熟，海上风力发电的安装运营成本降低，海上风力发电有着广阔的发展前景。国内外风电发展现状：海上风电场风机基础的相关费用占总投资的15%-30%左右，不同的风机基础形式将直接影响其施工难度、施工进度以及风机的安装方法，从而造成总成本的波动。2024/1/44DNV规范将海上风电场的基础结构形式按照它们的属性、配置、安装方法、结构外形和材料划分为：——桩承基础结构——重力式基础结构——桶形基础结构——系泊浮式结构根据它们结构外观形式又可分为5种基本类型：——单桩结构——三脚架结构——导管架结构——重力式结构——浮式结构2024/1/45风电场风机基础1、重力式基础（gravitybase）2、桩式基础（pile）3、导管架式基础（jacket）4、三脚架式基础（tripod）5、沉箱（沉井）基础（caisson）6、浮式基础（floating）2024/1/46单桩式基础（monopile）群桩（grouppile）负压式（suction）重力式（gravity）2024/1/472024/1/481、重力式基础（gravitybase）2024/1/492、桩式基础（pile）2024/1/4103、导管架式基础（jacket）2024/1/4114、三脚架式基础（tripod）2024/1/4125、沉箱（沉井）基础（重力式）2024/1/4135、吸力式筒形基础（suctioncaisson）（负压式）单桶基础形式多桶基础形式2024/1/414吸力式筒形基础施工步骤2024/1/415丹麦Frederikshavn海上风电场的建设中首次使用了筒形基础，其工作机理和结构特点相同于吸力桩。沉放就位时，先靠其自身以及所负的上部结构的重量插入水下泥中一定的深度，形成封闭空间，然后用泵抽汲，在筒内形成负压，最终依靠简体内与外界环境的压力差，将简体压入泥中直到预定的深度，采用开口向下的圆筒作为基础，不需要桩基固定。吸力筒基础适用于砂性土及软粘土地区，而且考虑到地震对土壤的液化作用，需要地质构造相对稳定，所以缺点是受安装海域的海床地质条件限制，需要充分考虑基础安装时的沉贯力和稳定性，以及工作时外载荷作用下基础的稳定性问题，并且要防止海流对海床的冲刷。海上风电机组浮式基础结构用于水深50-200m的海域，对于一些浅海风能资源贫乏的国家，如美国和日本．浮式结构是海上风电机组基础结构的主要发展方向。目前，浮式结构主要有三大类——张力腿式、三(四)浮柱式和Spar式，分别以美田国家可再生能源实验室开发的张力腿结构(NRELTLP)、荷兰开发的三浮柱结构(Tri．floater)和日本研发的Spar结构为代表2024/1/416在深海海域，风机基础称为浮体结构支撑，包括浮体结构和锚固系统。当水深＞50m，采用其他形式的基础不经济时，就可以考虑采用浮体结构支撑。6、浮式基础：2024/1/417浮式结构形式：来源均可参照海上石油钻井平台2024/1/418浮式基础的风机属于高耸结构，水平风载荷和垂向自重载荷数量级相当，导致浮式基础产生大幅摇摆运动，风机上的风速发生波动，从而引起发电功率的波动，发电效率降低。所以风机的整体稳定是十分重要的。2024/1/419结构形式性能特点发展趋势2024/1/420