海上风电场+风机基础介绍

海上风电场海上风电场 风机基础介绍风机基础介绍 技术服务中心业务筹备部 海上风电场 风机基础介绍 前言前言 近年来， 国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持，使得 中国风电得到蓬勃发展。风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开 发条件和商业化发展前景的发电方式，获得了迅猛发展。随着风电机组从陆地延 伸到海上，海上风电正成为新能源领域发展的重点。 本文结合国内外海上风电场具体的风机基础， 对现有的海上机组的基础类型 逐一介绍， 目的是对海上风机基础形成一个初步的了解，为公司日后的海上服务 业务做铺垫。 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。2 Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future. 海上风电场 风机基础介绍 目目录录 1风机基础类型 ---------------------------------------4 1.1 重力式基础----------------------------------------- 4 1.2 单桩基础------------------------------------------- 6 1.3 三脚架式基础---------------------------------------8 1.4 导管架式基础-------------------------------------- 10 1.5 多桩式基础---------------------------------------- 11 1.6 其他概念型基础------------------------------------12 2海上风力发电机组基础维护 --------------------------14 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。3 Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future. 海上风电场 风机基础介绍 1 1风机基础类型风机基础类型 1.11.1 重力式基础重力式基础 重力式基础,顾名思义是是靠重力来追求风机平衡稳定的基础,重力式基础 主要依靠自身质量使风机矗立在海面上,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， 受环境冲刷影响大， 且仅适用于浅水区域。 优点是不需要打桩，直接减少了施工噪声。 如图 1-1 所示。 图 1-1 重力式基础示意图 世界上早期的海上风电场都是采用的重力式，钢筋混凝土结构，其结构原理 较简单，适合水比较浅的区域，适用水域0-10m，重力式基础造价成本相对比较 低，其成本随着水深的增加而增加，不需要打桩作业。重力式基础的制造过程是 在陆地上， 通过船舶运输到指定地点， 基础放置之前要对放置水域地面进行平整 处理，凿开海床表层。基础放置完成之后用混凝土将其周边固定。 ThorntonThornton BankBank 海上风电场是比利时第一个海上风电场，也是世界上第一个 使用重力底座的商业海上风电场。 该风电场位于比利时海岸线以北 27-30 公里处， 水深 12-27.5 米。该风电场使用重力底座，钢筋水泥结构，中空，建造和运输重 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。4 Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future. 海上风电场 风机基础介绍 量在 1200 吨左右；安装后使用细沙或碎石填满，总重量超过 6000 吨。为了安装 这种风电机底座， 施工单位动用了总数超过 100 次各种船只和海上平台， 其中包 括当时（2007 年）世界上做大的起重船 Rambiz(最大起重重量 3300 吨)。 图 1-2 就是在陆地上建设中的底座。 图 1-2 Thornton Bank 海上风电场使用的底座 Thornton Bank 海上风电场施工过程： 1) 用挖掘船将安装风电机处的海底挖开大概 4.5 米深的坑，面积大约为 50 x70 米； 2) 使用碎石将挖出的坑找平，平面误差不能超过 5 厘米（目的是使坑底部 平整度达成一致） ； 3) 用运输船将造好的底座运到安装点，并下沉； 4) 使用吸泵往底座中抽海砂，待水沙分离后将水抽出； 5) 使用细沙或者碎石将挖出的坑填满并夯实。 重力式基础缺点： 水下工作量大， 结构整体性和抗震性差， 需要各种填料， 且需求量很大； 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。5 Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future. 海上风电场 风机基础介绍 重力性基础随着时间的长远，必然存在一个下沉的问题，这与其本身结 构、风电场地质结构、施工方式有关； 船舶运输、基础在海中施工成本大，费时费力，且需要运输基础底座沉 箱的船舶要求很高； 目前国内海上风电场没有使用重力式基础的案例， 国外也基本不采用了此种 基础建设方式。 1.21.2 单桩基础单桩基础 即“单根钢管桩基础(monopilemonopile)” ，其结构特点是自重轻、构造简单、受力 明确。 单桩基础由一个直径在 3～4.5m 之间的钢桩构成。 钢桩安装在海床下 18～ 25m 的地方，其深度由海床地面的类型决定。单桩基础有力地将风塔伸到水下及 海床内。这种基础的一大优点是不需整理海床。但是，它需要防止海流对海床的 冲刷，而且不适用于海床内有巨石的位置。该技术应用范围水深小于25m。大直 径钢管桩方案结构受波浪影响相对较小。 目前此种基础结构在国内外风电场应用 很广泛，金风科技 2.5MW 机组潮间带响水项目风电场即使用此基础结构。 图 1-3 单桩基础示意图 单桩达指定地点后， 将打桩锤安装在管状桩上打桩直到桩基进入要求的海床 深度；另一种则是使用钻孔机在海床钻孔，装入桩后再用水泥浇注。单基桩适用 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。6 Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future. 海上风电场 风机基础介绍 的海域通常比重力基础要深，可以达到 20m 以上。由于桩和塔架都是管状的，因 此在现场它们之间的连接相比于其它基础更为便捷。 在使用合适设备的情况下， 单基桩的打桩过程比较简单。对于水深较浅且基 岩离海床表面很近的位置单基桩是最好的选择， 因为相对较短的岩石槽就可以抵 住整个结构的倾覆力。 而对于基岩层距离海床很远的情况， 就需要将桩打得很深。 另外对于坚硬岩石尤其是花岗岩海床来说， 打桩过程需要增加成本甚至难以成行。 图 1-4 为国内某海上风电场单桩基础示意图。 图 1-4