海上風電場基礎結(jié)構現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

2024/1/41海上風電場基礎結(jié)構現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2024/1/42陸上傳統(tǒng)發(fā)電的缺點風電優(yōu)點和發(fā)展狀況海上風電場發(fā)電的優(yōu)點2024/1/43截止2012年底，全球海上風電裝機容量達54l5MW，其中裝機容量排名前五位的國家分別為英國(2947．9MW)、丹麥(921MW)、中國(390MW)、比利時(380MW)和德(280MW)。隨著技術不斷成熟，海上風力發(fā)電的安裝運營成本降低，海上風力發(fā)電有著廣闊的發(fā)展前景。國內(nèi)外風電發(fā)展現(xiàn)狀：海上風電場風機基礎的相關費用占總投資的15%-30%左右，不同的風機基礎形式將直接影響其施工難度、施工進度以及風機的安裝方法，從而造成總成本的波動。2024/1/44DNV規(guī)范將海上風電場的基礎結(jié)構形式按照它們的屬性、配置、安裝方法、結(jié)構外形和材料劃分為：——樁承基礎結(jié)構——重力式基礎結(jié)構——桶形基礎結(jié)構——系泊浮式結(jié)構根據(jù)它們結(jié)構外觀形式又可分為5種基本類型：——單樁結(jié)構——三腳架結(jié)構——導管架結(jié)構——重力式結(jié)構——浮式結(jié)構2024/1/45風電場風機基礎1、重力式基礎（gravitybase）2、樁式基礎（pile）3、導管架式基礎（jacket）4、三腳架式基礎（tripod）5、沉箱（沉井）基礎（caisson）6、浮式基礎（floating）2024/1/46單樁式基礎（monopile）群樁（grouppile）負壓式（suction）重力式（gravity）2024/1/472024/1/481、重力式基礎（gravitybase）2024/1/492、樁式基礎（pile）2024/1/4103、導管架式基礎（jacket）2024/1/4114、三腳架式基礎（tripod）2024/1/4125、沉箱（沉井）基礎（重力式）2024/1/4135、吸力式筒形基礎（suctioncaisson）（負壓式）單桶基礎形式多桶基礎形式2024/1/414吸力式筒形基礎施工步驟2024/1/415丹麥Frederikshavn海上風電場的建設中首次使用了筒形基礎，其工作機理和結(jié)構特點相同于吸力樁。沉放就位時，先靠其自身以及所負的上部結(jié)構的重量插入水下泥中一定的深度，形成封閉空間，然后用泵抽汲，在筒內(nèi)形成負壓，最終依靠簡體內(nèi)與外界環(huán)境的壓力差，將簡體壓入泥中直到預定的深度，采用開口向下的圓筒作為基礎，不需要樁基固定。吸力筒基礎適用于砂性土及軟粘土地區(qū)，而且考慮到地震對土壤的液化作用，需要地質(zhì)構造相對穩(wěn)定，所以缺點是受安裝海域的海床地質(zhì)條件限制，需要充分考慮基礎安裝時的沉貫力和穩(wěn)定性，以及工作時外載荷作用下基礎的穩(wěn)定性問題，并且要防止海流對海床的沖刷。海上風電機組浮式基礎結(jié)構用于水深50-200m的海域，對于一些淺海風能資源貧乏的國家，如美國和日本．浮式結(jié)構是海上風電機組基礎結(jié)構的主要發(fā)展方向。目前，浮式結(jié)構主要有三大類——張力腿式、三(四)浮柱式和Spar式，分別以美田國家可再生能源實驗室開發(fā)的張力腿結(jié)構(NRELTLP)、荷蘭開發(fā)的三浮柱結(jié)構(Tri．floater)和日本研發(fā)的Spar結(jié)構為代表2024/1/416在深海海域，風機基礎稱為浮體結(jié)構支撐，包括浮體結(jié)構和錨固系統(tǒng)。當水深＞50m，采用其他形式的基礎不經(jīng)濟時，就可以考慮采用浮體結(jié)構支撐。6、浮式基礎：2024/1/417浮式結(jié)構形式：來源均可參照海上石油鉆井平臺2024/1/418浮式基礎的風機屬于高聳結(jié)構，水平風載荷和垂向自重載荷數(shù)量級相當，導致浮式基礎產(chǎn)生大幅搖擺運動，風機上的風速發(fā)生波動，從而引起發(fā)電功率的波動，發(fā)電效率降低。所以風機的整體穩(wěn)定是十分重要的。2024/1/419結(jié)構形式性能特點發(fā)展趨勢2024/1/420