東海大橋近海風(fēng)電場工程可研性研究報(bào)告工作交流

1、 東海大橋近海風(fēng)電場工程可研性研究報(bào)告工作交流 交流 提 綱1 建設(shè)背景2 海洋功能區(qū)劃與海域使用3. 風(fēng)能資源工程地質(zhì) 海洋水文條件6. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型、布置及發(fā)電量估算7. 電氣8. 土建工程9. 施工組織設(shè)計(jì)10. 工程設(shè)計(jì)概算 1 建 設(shè) 背 景2004年，上海市發(fā)改委、上海市電力公司委托上海市氣象局、上?？睖y設(shè)計(jì)研究院等單位先后完成了上海市風(fēng)能資源評價(jià)報(bào)告、上海市10萬千瓦及以上風(fēng)電場選址報(bào)告等工作。其中東海大橋海上風(fēng)電場為上海市10萬千瓦及以上風(fēng)電場選址報(bào)告推薦場址之一。2005年，完成東海大橋海上風(fēng)電場預(yù)可行性研究報(bào)告和奉賢海上風(fēng)電場預(yù)可行性研究報(bào)告，并上報(bào)國家發(fā)改委和水規(guī)總院

2、2006年，完成東海大橋海上風(fēng)電場可行性研究報(bào)告，并上報(bào)國家發(fā)改委和水規(guī)總院東海大橋海上風(fēng)電場為國內(nèi)第一座海上風(fēng)電場。為促進(jìn)該項(xiàng)目的建設(shè)，上海市發(fā)改委向國家發(fā)改委上報(bào)關(guān)于開展海上風(fēng)電項(xiàng)目前期工作方案的請示，其后，國家發(fā)改委以國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于開展上海東海大橋海上風(fēng)電項(xiàng)目前期工作的復(fù)函作了批復(fù)提出：“為了促進(jìn)我國海上風(fēng)電的開發(fā)建設(shè)，探索和積累海上風(fēng)電建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，同意開展上海東海大橋海上風(fēng)電場建設(shè)的前期工作；為了確保海上風(fēng)電建設(shè)的成功，同意按10萬千瓦的規(guī)模開展可行性研究工作；結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際認(rèn)真研究借鑒國外海上風(fēng)電建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，研究制定觀測和勘測工作方案；精心組織、科學(xué)研究，按照有利于培育我國海上

3、風(fēng)電設(shè)備制造技術(shù)和掌握、積累海上風(fēng)電施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的原則，研究確定該項(xiàng)目的技術(shù)方案和建設(shè)方案”。 1 建 設(shè) 背 景上海市發(fā)展改革委按照國家發(fā)展改革委的要求，進(jìn)行上海東海大橋100兆瓦海上風(fēng)電場項(xiàng)目的前期工作。相關(guān)單位先后完成了東海大橋海上風(fēng)電場的工程測量、地質(zhì)勘察、環(huán)境影響、接入系統(tǒng)、臺(tái)風(fēng)災(zāi)害性論證、通航環(huán)境影響安全評估、海域使用論證等配套專題論證工作。在以上前期工作的基礎(chǔ)上，上海市發(fā)展和改革委于2006年9月11月組織進(jìn)行了東海大橋海上風(fēng)電場項(xiàng)目的業(yè)主招標(biāo)工作。以中國大唐集團(tuán)公司、上海綠色環(huán)保能源工程有限公司、中廣核能源開發(fā)有限責(zé)任公司、中國電力國際有限公司等四家公司組成的聯(lián)合體中標(biāo)該項(xiàng)目

4、。這標(biāo)志著中國第一個(gè)海上風(fēng)電示范項(xiàng)目東海大橋100兆瓦海上風(fēng)電場正式啟動(dòng)。中國大唐集團(tuán)公司等四方聯(lián)合體在中標(biāo)后，成立了東海風(fēng)力發(fā)電有限公司公司，開展東海大橋海上風(fēng)電場建設(shè)準(zhǔn)備工作，并對風(fēng)電場風(fēng)機(jī)主設(shè)備選擇展開充分調(diào)研和設(shè)備招標(biāo)及談判等工作。 考慮到風(fēng)機(jī)設(shè)備選型過程中遇到的困難和問題、風(fēng)電場建設(shè)條件的變化情況，需對本工程投標(biāo)可研報(bào)告進(jìn)行修編，重新提出東海大橋海上風(fēng)電場工程可行性研究報(bào)告2007年10月29日2007年10月31日，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院和上海市發(fā)改委聯(lián)合對東海大橋可研報(bào)告進(jìn)行審查，并于11月27日下發(fā)了上海東海大橋近海風(fēng)電場工程可行性研究報(bào)告審查意見的函。 2 海洋功能區(qū)劃和海域使

5、用功能區(qū)劃上海市大比例尺海洋功能區(qū)劃:上海市海洋發(fā)展戰(zhàn)略和開發(fā)規(guī)劃制定的依據(jù)，亦作為審批海域使用、協(xié)調(diào)用海關(guān)系、解決用海矛盾、調(diào)整海洋產(chǎn)業(yè)布局的重要依據(jù)，海上風(fēng)電場選址必須依靠此依據(jù)。上海市海洋功能區(qū)劃（修編）涉及的區(qū)域：（1）港口航運(yùn)區(qū)（2）漁業(yè)資源利用和養(yǎng)護(hù)區(qū)（3）旅游區(qū)（4）海水資源利用區(qū)（5）工程用海區(qū)海底管線、海岸防護(hù)工程區(qū) 、跨海橋梁區(qū) （6）其他工程用海區(qū) 圖2-2 風(fēng)電場工程周圍海域使用情況圖 2 海洋功能區(qū)劃和海域使用海事要求東海大橋橋線兩側(cè)各1000m為其保護(hù)區(qū)K12輔通航孔（1000t級(jí)）、4K6輔通航孔（500t級(jí)），有航運(yùn)要求風(fēng)機(jī)塔架上需做好警示標(biāo)志 風(fēng)機(jī)葉片距海面不

6、低于25m運(yùn)輸、施工過程中護(hù)航運(yùn)行維護(hù)船只要求 3 風(fēng) 能 資 源根據(jù)蘆潮港70m測風(fēng)塔、試樁平臺(tái)測風(fēng)塔及洋山港、奉賢氣象站資料，小洋山海洋站、推算場址區(qū)域90m高度多年平均風(fēng)速為，較陸上沿岸平均風(fēng)速高約20風(fēng)切變指數(shù)為，小于陸上沿岸風(fēng)切變指數(shù)（），有利于降低風(fēng)機(jī)安裝高度，減少工程投資湍流強(qiáng)度小（），可延長風(fēng)機(jī)壽命 3 風(fēng)能資源合理性分析 GB計(jì)算方法和數(shù)值模擬計(jì)算方法，對風(fēng)速、風(fēng)功率密度結(jié)果的影響范圍在13之間。隨著高度的增加，風(fēng)速、風(fēng)功率密度結(jié)果也趨于一致。實(shí)測風(fēng)速驗(yàn)證結(jié)果小洋山資料進(jìn)行訂正風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法WASP氣象數(shù)字模擬TAPM風(fēng)電場風(fēng)能資源特征值 及圖表上海海域風(fēng)速、風(fēng)功率密

7、度等值線上海海域風(fēng)能資源儲(chǔ)量與可開發(fā)量 3 風(fēng)能資源合理性分析GB計(jì)算方法和氣象數(shù)值模擬計(jì)算方法（TAPM)，對風(fēng)速、風(fēng)功率密度結(jié)果的影響范圍在13之間。隨著高度的增加，風(fēng)速、風(fēng)功率密度結(jié)果也趨于一致。3 風(fēng)力資源風(fēng)資源特征場址區(qū)90m高度年平均風(fēng)速為，年平均風(fēng)功率密度為2。說明東海大橋風(fēng)電場場址區(qū)風(fēng)能資源很豐富，具有很高的經(jīng)濟(jì)可開發(fā)價(jià)值 。場址區(qū)90m高度年有效風(fēng)速小時(shí)數(shù)為8454h（3m/s25m/s）、8320h（25m/s），有效風(fēng)時(shí)數(shù)較高。代表年風(fēng)電場場址區(qū)主風(fēng)向基本為NNWNNE和ESSE方向，主風(fēng)向比較穩(wěn)定，主風(fēng)能出現(xiàn)在SSE方向，風(fēng)能分布較為集中。風(fēng)電場90m高度湍流強(qiáng)度約為，

8、說明湍流相對較小。 3 風(fēng)力資源風(fēng)資源特征 3 風(fēng)力資源風(fēng)資源特征 4 工程地質(zhì)擬建場地區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好，灘面平緩，從勘探及地形圖所知，場地附近無深切溝槽，場地穩(wěn)定性較好。 本場地最大勘探揭露深度為80.15m ,揭露的地基土層按地質(zhì)時(shí)代、成因類型、土性的不同和物理力學(xué)性質(zhì)的差異可分為7個(gè)大層，其中層、層各分為2個(gè)亞層，1層又分為2個(gè)次亞層 。 本建筑場地屬類，場區(qū)地震加速度值為，地震基本烈度為度，所屬設(shè)計(jì)地震分組為第一組。本場地為抗震不利地段，本場地不存在地震液化問題。 水深隨季節(jié)和潮汐而有所變化，一般在大潮期水深較深，勘察期間水深一般。本場地海水對混凝土結(jié)構(gòu)有結(jié)晶分解復(fù)合類弱腐蝕性，對鋼

9、筋混凝土中鋼筋長期浸水為弱腐蝕性，對鋼筋混凝土中鋼筋在干濕交替時(shí)為強(qiáng)腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性 。4 工程地質(zhì)建議采用第1-2層下部或第2層作為本工程的樁基持力層，且在ZK4孔處的風(fēng)機(jī)位置上部飽和軟粘土較厚，樁長宜適當(dāng)加長；選擇合適的打樁設(shè)備，同時(shí)應(yīng)注意沉樁工藝。場區(qū)附近有東海大橋和兩條光纜（中日海底光纜、海軍光纜），施工前應(yīng)確定其具體位置，進(jìn)行必要的避讓，并作好施工監(jiān)測。施工前應(yīng)對海底沉船、廢棄鐵錨等障礙物進(jìn)行調(diào)查、探測定位，采取避讓或清理措施。 5 海洋水文1 水深 ：理論深度基面以下水深為8.1m 2 潮位：平均海平面(m)平均高潮位(m)平均低潮位(m)設(shè)計(jì)高潮位(m)設(shè)計(jì)低潮位(

10、m)極端高潮位(m)極端低潮位(m)0.231.86-1.342.55-2.093.68-2.93 5 海洋水文3波浪重現(xiàn)期（年）平均波高H（m）波周期T（s）波長L（m）波速C（m/s）H1%（m）H4%（m）H5%（m）H13%（m）502.837.7674.19.555.815.064.924.241003.018.2381.69.916.185.385.234.51按IEC標(biāo)準(zhǔn)，東海大橋采用50年一遇可能最大波高（） 5 海洋水文（4）潮流 采用海港水文規(guī)范（JTJ214-98）的相關(guān)規(guī)定計(jì)算得到可能最大流速?？紤]到水文觀測資料和所采用的準(zhǔn)調(diào)和分析方法的局限性，為安全起見，將可能最大流

11、速乘以的安全系數(shù)后作為本工程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流速。 設(shè)計(jì)潮流流速表層中層底層平均值流速（cm/s）流向（。）流速（cm/s）流向（。）流速（cm/s）流向（。）流速（cm/s）流向（。）31572257721486723970風(fēng)電場名稱建設(shè)年份機(jī)型臺(tái)數(shù)單機(jī)容量總裝機(jī)容量備注(MW)(MW)Blyth,2000Vestas, V66224UK Middelgrunden,2001Bonus, B7620240已被Siemens收購Denmark Yttre Stengrund,2001NEG-Micon,5210NEG-Micon已同Vestas合并Sweden NM72Horns Hev,2002V

12、estas ,V80802160Denmark Rnland,2002Vestas ,V80428Denmark Rnland,2002Bonus, B82.442.39.2Denmark Samso,2003Bonus ,B82.4102.323已被Siemens收購Denmark Nysted,2003Bonus ,B82.4722.3165.6Denmark Arklow Bank,2003GE,GE10473.625.2Ireland North Hoyle,2003Vestas, V8030260UK 6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置選型國外已建、在建海上風(fēng)電場統(tǒng)計(jì)表風(fēng)電場名稱建設(shè)年份機(jī)型

13、臺(tái)數(shù)單機(jī)容量總裝機(jī)容量備注(MW)(MW)Frederikshavn,2003Vestas, V90133Denmark Frederikshavn,2003Bonus ,B82.412.32.3Denmark Frederikshavn,2003Nordex, N9012.32.3Denmark Wilhelmshafen,2003Enercon,E11214.54.5Denmark Scroby Sands,2004Vestas V8030260UK Kentish Fats,2005Vestas V9030390UK Barrow,2006Vestas V9030390UK Egmond

14、 aan Zee,2006Vestas V90363108UK Brunsbuttel,2004Repower155陸上樣機(jī)Germany Beatrice,2006Repower2510正在實(shí)施的海上風(fēng)電場工程Germany 6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置選型國外已建、在建海上風(fēng)電場統(tǒng)計(jì)表 5 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置選型 （1）機(jī)組選型 各單機(jī)容量主要特性見表表5-1初選風(fēng)機(jī)設(shè)備特性表項(xiàng)目單位方案一方案二方案三方案四 方案五機(jī)型Vestas 2MWVestas上海電氣3MW華銳風(fēng)電3MWREpower 3MW 5 MW單機(jī)容量MW23335臺(tái)數(shù)臺(tái)5034343420總裝機(jī)容量MW10010210

15、2102100輪轂高度m7090909095理論發(fā)電量萬kWh3730535431357313721037570理論利用小時(shí)h37313474350336483757尾流影響率5.186.316.086.215.55其他折減率2525252525年上網(wǎng)電量萬kWh2652924896251692617426614裝機(jī)利用小時(shí)h26532441246825662641容量系數(shù)0.3030.2790.2820.2930.304比較投資估算風(fēng)機(jī)設(shè)備、塔筒及安裝萬元156000173000142000130000172500場內(nèi)電纜萬元1250012300123001230012000風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)費(fèi)用萬元

16、4300047000470005542032000比較投資合計(jì)萬元211500232300201300197720216500單位千瓦比較投資元/kW2115022775197351938521650單位電度比較投資元/kWh7.979.3387.558.13（1）機(jī)組選型 6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置選型通過對各方案的度電成本和綜合因素如所選機(jī)型是否滿足項(xiàng)目進(jìn)度要求、海域使用范圍要求和國內(nèi)離岸風(fēng)機(jī)供貨條件；是否有利于促進(jìn)風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程（包括上海風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程）；并通過風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)成熟程度、商業(yè)化水平、運(yùn)行業(yè)績、調(diào)試水平、售后服務(wù)等比較，選擇華銳風(fēng)電3MW機(jī)型 。 6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型

17、和布置布置 預(yù)裝輪轂安裝高度 配套的標(biāo)準(zhǔn)塔筒高度為，考慮到風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)平臺(tái)高程不小于8m，以及風(fēng)機(jī)箱式變壓器在基礎(chǔ)平臺(tái)上安裝高度和機(jī)艙高度等情況，風(fēng)機(jī)輪轂安裝高度最小為90m，因此，本報(bào)告推薦風(fēng)電場風(fēng)機(jī)輪轂安裝高度為90m 。 6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置布置 布置原則（1）風(fēng)機(jī)布置在批準(zhǔn)的海域范圍；（2）根據(jù)場址區(qū)風(fēng)資源分布特點(diǎn)，充分利用風(fēng)電場盛行風(fēng)向進(jìn)行布置，合理選擇風(fēng)機(jī)間距，盡量減少風(fēng)機(jī)間尾流影響；（3）風(fēng)機(jī)布置應(yīng)避開場址附近通信、電力、油氣等海底管線的保護(hù)范圍；（4）風(fēng)機(jī)布置應(yīng)避開航道，盡量減少對船舶航行的影響，對場址內(nèi)東海大橋31000噸通航孔航道兩側(cè)的風(fēng)機(jī)間距大于1000m以上；（5）風(fēng)

18、機(jī)布置距東海大橋應(yīng)留出1km的大橋保護(hù)區(qū)域； （6）風(fēng)機(jī)布置方案充分考慮工程施工船舶進(jìn)場、拋錨、掉頭等對風(fēng)機(jī)間距的要求。 6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置布置 布置方案 風(fēng)電場風(fēng)機(jī)考慮平行于岸線5排布置，風(fēng)機(jī)南北向間距（沿東海大橋方向）考慮工程施工船舶進(jìn)場、拋錨等要求，取1000m；風(fēng)機(jī)東西向間距取500m。 其中，東海大橋31000噸級(jí)輔通航孔北側(cè)布置2臺(tái)風(fēng)機(jī)，通航孔南側(cè)布置4排（東西向）風(fēng)機(jī)，每排風(fēng)機(jī)79臺(tái)。 6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置布置6 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組選型和布置發(fā)電量 本風(fēng)電場34臺(tái)風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理論年發(fā)電量為萬kWh，平均單機(jī)理論年發(fā)電量為萬kWh?？紤]風(fēng)機(jī)利用率、氣候影響、空氣密度、功率

19、曲線、風(fēng)機(jī)尾流、風(fēng)機(jī)葉片腐蝕污染、控制和湍流強(qiáng)度、風(fēng)電場內(nèi)能量損耗等因素的影響，東海大橋海上風(fēng)電場年發(fā)電量的修正系數(shù)為71.8%。據(jù)此推算風(fēng)電場的年上網(wǎng)電量為萬kWh，平均單機(jī)年發(fā)電量為萬kWh，風(fēng)電場年等效負(fù)荷小時(shí)數(shù)為2624h，容量系數(shù)為。 7 電氣一次 風(fēng)電場電氣接入電力系統(tǒng)方案 東海大橋海上風(fēng)電場接入系統(tǒng)初步可行性研究報(bào)告及電力公司對該報(bào)告的審查意見； 上海電網(wǎng)“N-1”原則。 本風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)的接入點(diǎn)為220kV海洋變電站，風(fēng)電場采用兩回110kV線路接入220kV海洋變電站的110kV側(cè)。 7 電氣一次風(fēng)電場電氣主接線風(fēng)電場集電線路 一機(jī)一變 8臺(tái)或9臺(tái)風(fēng)電機(jī)組組合成一個(gè)聯(lián)合單

20、元，共4組。 陸上升壓變電所和海上升壓變電所的比較 陸上升壓變電所具有投資少、運(yùn)行維護(hù)方便、建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)，相對的電能損耗引起的費(fèi)用增加并不多，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。 從國外已建的近海風(fēng)電場來看，輸電距離小于25公里時(shí)均采用陸上升壓變電所方式。 110kV升壓變電所布置在大海大橋引橋東側(cè)的海堤內(nèi)。 電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：35kV。7 電氣一次 地理接線圖 7 電氣一次 電氣主接線圖6 電氣二次風(fēng)電場計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)圖8 土建工程本風(fēng)電場土建工程設(shè)計(jì)主要包括以下三個(gè)內(nèi)容: 風(fēng)電機(jī)組支撐平臺(tái)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 風(fēng)電場海纜穿越海堤設(shè)計(jì) 陸上變電站土建設(shè)設(shè)計(jì) 其中,風(fēng)電機(jī)組支撐平臺(tái)及地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是海

21、上風(fēng)電場設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，成為本工程設(shè)計(jì)的重大技術(shù)關(guān)鍵之一。 8 土建工程 土建設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)特點(diǎn) 準(zhǔn)確把握本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的工程特性，進(jìn)行專題設(shè)計(jì)研究； 本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為同時(shí)具備高聳動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)、海洋工程基礎(chǔ)和軟土地基基礎(chǔ)三大工程特性的特殊結(jié)構(gòu)，針對上述工程特性進(jìn)行專門設(shè)計(jì)研究，重點(diǎn)解決風(fēng)機(jī)荷載分析、樁基動(dòng)力承載特性、結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)疲勞、系統(tǒng)頻率分析、結(jié)構(gòu)耐久性、結(jié)構(gòu)流激振動(dòng)、防撞等問題。 在充分借鑒相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)和考慮本示范工程實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，遵循“可行性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和適用性”的設(shè)計(jì)原則； 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與海上施工方案的緊密結(jié)合 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)依據(jù)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)依據(jù)的技

22、術(shù)規(guī)范 目前，國內(nèi)沒有海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的規(guī)范，本工程設(shè)計(jì)主要參考了以下了三類技術(shù)規(guī)定：（1）國外出版的海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，主要包括：Design of offshore wind turbine structuresDNV-OS-J101: 2004Wind Turbine Generator Systems -Part1：Safety requirements IEC 61400-1:2005 Wind Turbine Generator Systems Part3：Design requirements for offshore wind turbinesIEC 61400-3:2

23、006（2）國內(nèi)海洋石油平臺(tái)的技術(shù)規(guī)范（3）國內(nèi)港口工程的技術(shù)規(guī)范 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料： 潮位、波浪、潮流、地勘 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)依據(jù)風(fēng)機(jī)荷載 本風(fēng)電場采用華銳風(fēng)電科技有限公司生產(chǎn)的單機(jī)容量的SL3000離岸型風(fēng)機(jī)。根據(jù)廠家提供的資料, 當(dāng)風(fēng)機(jī)輪轂中心距離塔架底部80m時(shí)，作用在塔架底端的最大風(fēng)機(jī)荷載值見下表。 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)荷載表荷載工況Fx（kN）Fy（kN）Fz（kN）Mx（kN.m）My（kN.m）Mz（kN.m）備注承載能力極限工況已按IEC61400-3考慮安全系數(shù) 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)工況及荷載組合設(shè)計(jì)荷載 本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)考慮的荷載主要包括自重、風(fēng)機(jī)荷載、

24、波浪力、水流力、風(fēng)荷載、地震力等。 風(fēng)機(jī)荷載上部結(jié)構(gòu)承受風(fēng)荷載作用傳遞至基礎(chǔ)頂面的荷載 波浪水流力根據(jù)海港水文規(guī)范(JJT213-98) 8.34節(jié)，采用morison公式，按波流合成后的波浪要素計(jì)算波流對樁基或墩柱的作用。波浪力計(jì)算的水位分別采用設(shè)計(jì)高潮位2.55m和設(shè)計(jì)低潮位-2.09m，波高取設(shè)計(jì)波高5.81m/s 風(fēng)荷載下部結(jié)構(gòu)，基本風(fēng)壓取0.60kN/m2 地震荷載按類場地，場地地震加速度峰值為0.10g，地基基本烈度7度 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)工況 主要考慮施工工況、正常運(yùn)行工況、極端風(fēng)況狀態(tài)工況、地震工況等荷載組合工況。經(jīng)分析，設(shè)計(jì)控制工況為極限狀態(tài)工況。 施工工

25、況 考慮自重、風(fēng)、波浪力、水流力靠泊力組合 正常運(yùn)行工況 考慮自重、風(fēng)、正常運(yùn)行時(shí)的風(fēng)機(jī)荷載和波浪力、水流力、風(fēng)荷載的組合 極限狀態(tài)工況 考慮自重、風(fēng)、極端風(fēng)況狀態(tài)的風(fēng)機(jī)荷載和波浪力、水流力的組合 地震工況 考慮自重、風(fēng)、波浪力、水流力、正常運(yùn)行時(shí)的風(fēng)機(jī)荷載與地震力的組合 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)原則 本工程海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行三種設(shè)計(jì)狀態(tài)計(jì)算： 承載能力極限狀態(tài)（ULS）風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)承受最大風(fēng)機(jī)荷載和相應(yīng)波浪荷載情況下的結(jié)構(gòu)計(jì)算 疲勞極限狀態(tài)設(shè)計(jì)（FLS）風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在長期往復(fù)的風(fēng)荷載、波浪荷載作用下產(chǎn)生疲勞破壞 系統(tǒng)頻率進(jìn)行風(fēng)機(jī)-塔架-基礎(chǔ)-地基系統(tǒng)的模態(tài)計(jì)算，

26、掌握整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的自振特性，以避免產(chǎn)生結(jié)構(gòu)共振破壞 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（1）樁基豎向承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 樁基礎(chǔ)豎向承載力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用DNV-OS-J101: 2004，采用的荷載效應(yīng)和抗力效應(yīng)系數(shù)如下表： 荷載分項(xiàng)系數(shù)和抗力系數(shù)荷載分項(xiàng)系數(shù)樁基抗力系數(shù)風(fēng)機(jī)荷載波浪荷載水流荷載自重正常極限工況1.351.351.351.001.30偶然工況1.01.01.01.0 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按海上固定平臺(tái)規(guī)劃、設(shè)計(jì)和推薦作法 工作應(yīng)力設(shè)計(jì)法（SY/T 100302004）標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，荷載效應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值，結(jié)構(gòu)抗力采用容許應(yīng)力。（

27、3）基礎(chǔ)水平變形設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 基礎(chǔ)等效水平抗推剛度2107N/m。同時(shí)，根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，樁基泥面處水平變形不宜大于25mm。（4）基礎(chǔ)沉降設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 采用基于mindlin應(yīng)力解的分層總和法進(jìn)行。參考高聳建筑結(jié)構(gòu)對地基沉降要求，確定本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：沉降量400mm，基礎(chǔ)傾斜。 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：方案比選風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式 根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)海上石油平臺(tái)、海上燈塔及海上跨海大橋的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行了四種基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)：三角架組合式基礎(chǔ)；四角架組合式基礎(chǔ)；高樁承臺(tái)群樁基礎(chǔ)；單根鋼管樁基礎(chǔ)方案； 以上四種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式方案的立體視圖見下圖。 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：方案比選三角架組合式基礎(chǔ)

28、8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：方案比選四角架組合式基礎(chǔ) 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：方案比選高樁承臺(tái)群樁基礎(chǔ) 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：方案比選單根鋼管樁基礎(chǔ) 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：方案比選三角架組合式方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)計(jì)算 結(jié)構(gòu)布置及結(jié)構(gòu)計(jì)算與三角架組合式結(jié)構(gòu)類似，不同點(diǎn)在于，將4根鋼管樁穿過鋼套管打入海床中。每根樁直徑為D1500mm（壁厚3020mm），樁底高程為。 四角架組合式基礎(chǔ)基礎(chǔ)方案結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)水平承載計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)頂面（塔架底部）水平位移（mm）樁基泥面處水平位移（mm）基礎(chǔ)等效水平剛度（N/m）65.825.0252.451072.0107基礎(chǔ)豎向承載計(jì)算結(jié)果樁頂最大豎向

29、壓力設(shè)計(jì)值（kN）單樁豎向抗壓承載力設(shè)計(jì)值（kN）樁頂最大豎向拉力設(shè)計(jì)值（kN）單樁豎向抗拔承載力設(shè)計(jì)值（kN）74851492150516483基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果樁身最大應(yīng)力（MPa）上部導(dǎo)管最大應(yīng)力（MPa）117.8/-130.3 220-178 182 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：方案比選高樁承臺(tái)群樁方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 本方案采用8根D1700mm（壁厚25mm）的鋼管樁作為基樁，樁長為，其中泥面以上長度為15m，入土深度為65m左右，樁尖進(jìn)入2層粉細(xì)砂層中，8根基樁在承臺(tái)底面沿半徑的圓周均勻布置，斜度為6:1。為滿足上部承臺(tái)混凝土的水上澆筑，設(shè)定承臺(tái)底面高程為，高于多年平均高潮位（），

30、并設(shè)鋼底模和側(cè)模，底模以上用厚度的混凝土進(jìn)行封底，再現(xiàn)澆C45鋼筋混凝土圓柱型承臺(tái)結(jié)構(gòu)，承臺(tái)直徑14m，厚度，頂高程為。直徑D450cm的風(fēng)機(jī)塔筒連接鋼管位于承臺(tái)中心，底端埋進(jìn)入承臺(tái)混凝土中，參照類似工程塔架預(yù)埋環(huán)埋入深度，鋼管埋入混凝土，以保證與承臺(tái)的固端連接，鋼管頂端設(shè)操作平臺(tái)面并通過法蘭與風(fēng)機(jī)塔架連接，平臺(tái)高程為。 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：方案比選高樁承臺(tái)群樁方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)計(jì)算 由于群樁結(jié)構(gòu)的水平變位較小，采用m法對本方案進(jìn)行了極限荷載工況下樁基水平承載計(jì)算，計(jì)算時(shí)的泥面高程按天然泥面沖刷5m后的高程采用，并按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行了豎向承載和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。高樁承臺(tái)群樁方案結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果見下表，本設(shè)

31、計(jì)方案可以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。 高樁承臺(tái)群樁方案結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)豎向承載計(jì)算結(jié)果樁頂最大壓力設(shè)計(jì)值Nmax（kN）樁頂最大拔力設(shè)計(jì)值Nmax（kN）單樁抗壓承載力設(shè)計(jì)值Rc（kN）單樁抗拔承載力設(shè)計(jì)值Rs（KN）10364.3006584.74412285.826718.61基礎(chǔ)水平承載計(jì)算結(jié)果樁基泥面處水平位移（mm）平臺(tái)處水平位移（mm）基礎(chǔ)等效水平剛度（N/m）樁身最大應(yīng)力（MPa）7.89 2107134220 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：推薦方案深化設(shè)計(jì)動(dòng)力模態(tài)分析 風(fēng)機(jī)塔架基礎(chǔ)地基是一個(gè)相互作用的動(dòng)力系統(tǒng)，通過模態(tài)分析，評價(jià)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否滿足海上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力特性的設(shè)計(jì)要求。為

32、避免系統(tǒng)產(chǎn)生共振，風(fēng)機(jī)-塔架-基礎(chǔ)-地基的自振周期需要避開1P和3P（P是葉片轉(zhuǎn)動(dòng)周期）。將風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)體系簡化為多自由度體系，基礎(chǔ)和塔架采用薄壁管單元模擬，地基采用線性彈簧模擬。根據(jù)廠家提供的風(fēng)機(jī)質(zhì)量、剛度和位置，將風(fēng)機(jī)簡化為集中質(zhì)點(diǎn)考慮。 計(jì)算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)體系第一自振頻率的范圍為，響應(yīng)的周期為，而SL3000型風(fēng)機(jī)葉片的額定轉(zhuǎn)動(dòng)周期，。可見，采用上述基礎(chǔ)的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)可以滿足系統(tǒng)自振頻率的要求。 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：推薦方案深化設(shè)計(jì)防腐設(shè)計(jì) 根據(jù)海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)定（JTJ275）和海港工程鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)定（JTJ230）的要求，海洋腐蝕環(huán)境一般分為海洋大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、

33、潮差區(qū)、海水全浸區(qū)和海泥區(qū)五個(gè)腐蝕區(qū)帶；浪花飛濺區(qū)是鋼鐵設(shè)施腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域，也是最嚴(yán)峻的海洋腐蝕環(huán)境；在平均低潮線以下處和在與海水海泥交界處也是腐蝕峰值區(qū)段。 對于鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)，在大氣區(qū)采用防腐涂層方案；在飛濺區(qū)采用防腐涂層和預(yù)留腐蝕裕量的措施；水下區(qū)采用防腐涂層和犧牲陽極保護(hù)的措施。 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：推薦方案深化設(shè)計(jì)觀測設(shè)計(jì) 本工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)共34個(gè)，擬選擇2臺(tái)基礎(chǔ)進(jìn)行觀測設(shè)計(jì)布置。觀測設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：鋼管樁樁身應(yīng)力檢測、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)沉降觀測、鋼管樁的變形觀測。 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：靠船及防撞設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)靠船設(shè)施設(shè)計(jì) 本工程工作船靠泊設(shè)置采用分離式結(jié)構(gòu)，即靠船設(shè)施與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)分離

34、布置，在基礎(chǔ)外單獨(dú)設(shè)置靠船樁，樁側(cè)設(shè)置橡膠護(hù)舷。 靠船樁結(jié)構(gòu)按200噸（DWT）工作船以速度靠泊設(shè)計(jì)，按速度意外撞擊校核。考慮護(hù)舷與靠船樁共同作用抵抗撞擊力。 經(jīng)計(jì)算，采用直徑，壁厚的鋼管樁作為靠船樁。樁頂高程，樁長，進(jìn)入2層粉細(xì)砂層?？看瑯俄敳吭O(shè)置工作廊道與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)頂部平臺(tái)相連。 8 土建工程風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：靠船及防撞設(shè)計(jì) 風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)防撞設(shè)計(jì) （1）1000噸級(jí)通航孔兩側(cè)防撞 1000噸級(jí)通航孔兩側(cè)的九臺(tái)風(fēng)機(jī)，每臺(tái)周圍設(shè)置5根直徑的防撞鋼管樁，樁周設(shè)置橡膠護(hù)舷，每根樁之間以兩道錨鏈相連?？紤]1000噸級(jí)船舶以的速度正面撞擊。由于撞擊力很大且船舶撞擊為偶然荷載，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度綜合考慮，本工程防撞樁的設(shè)計(jì)原則為撞擊時(shí)鋼管樁產(chǎn)生大變形破壞，消耗撞擊能量，而不確保撞擊時(shí)候防撞鋼管樁不損壞。發(fā)生撞擊事故后如防撞樁嚴(yán)重?fù)p壞，應(yīng)及時(shí)重新設(shè)置。（2）風(fēng)電場內(nèi)部防撞 其余風(fēng)機(jī)防撞按200噸級(jí)船舶