海上風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

2024/1/41海上風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2024/1/42陸上傳統(tǒng)發(fā)電的缺點(diǎn)風(fēng)電優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r海上風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)2024/1/43截止2012年底，全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)54l5MW，其中裝機(jī)容量排名前五位的國(guó)家分別為英國(guó)(2947．9MW)、丹麥(921MW)、中國(guó)(390MW)、比利時(shí)(380MW)和德(280MW)。隨著技術(shù)不斷成熟，海上風(fēng)力發(fā)電的安裝運(yùn)營(yíng)成本降低，海上風(fēng)力發(fā)電有著廣闊的發(fā)展前景。國(guó)內(nèi)外風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀：海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的相關(guān)費(fèi)用占總投資的15%-30%左右，不同的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式將直接影響其施工難度、施工進(jìn)度以及風(fēng)機(jī)的安裝方法，從而造成總成本的波動(dòng)。2024/1/44DNV規(guī)范將海上風(fēng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式按照它們的屬性、配置、安裝方法、結(jié)構(gòu)外形和材料劃分為：——樁承基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)——重力式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)——桶形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)——系泊浮式結(jié)構(gòu)根據(jù)它們結(jié)構(gòu)外觀形式又可分為5種基本類型：——單樁結(jié)構(gòu)——三腳架結(jié)構(gòu)——導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)——重力式結(jié)構(gòu)——浮式結(jié)構(gòu)2024/1/45風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)1、重力式基礎(chǔ)（gravitybase）2、樁式基礎(chǔ)（pile）3、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)（jacket）4、三腳架式基礎(chǔ)（tripod）5、沉箱（沉井）基礎(chǔ)（caisson）6、浮式基礎(chǔ)（floating）2024/1/46單樁式基礎(chǔ)（monopile）群樁（grouppile）負(fù)壓式（suction）重力式（gravity）2024/1/472024/1/481、重力式基礎(chǔ)（gravitybase）2024/1/492、樁式基礎(chǔ)（pile）2024/1/4103、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)（jacket）2024/1/4114、三腳架式基礎(chǔ)（tripod）2024/1/4125、沉箱（沉井）基礎(chǔ)（重力式）2024/1/4135、吸力式筒形基礎(chǔ)（suctioncaisson）（負(fù)壓式）單桶基礎(chǔ)形式多桶基礎(chǔ)形式2024/1/414吸力式筒形基礎(chǔ)施工步驟2024/1/415丹麥Frederikshavn海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)中首次使用了筒形基礎(chǔ)，其工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相同于吸力樁。沉放就位時(shí)，先靠其自身以及所負(fù)的上部結(jié)構(gòu)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(fù)壓，最終依靠簡(jiǎn)體內(nèi)與外界環(huán)境的壓力差，將簡(jiǎn)體壓入泥中直到預(yù)定的深度，采用開(kāi)口向下的圓筒作為基礎(chǔ)，不需要樁基固定。吸力筒基礎(chǔ)適用于砂性土及軟粘土地區(qū)，而且考慮到地震對(duì)土壤的液化作用，需要地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，所以缺點(diǎn)是受安裝海域的海床地質(zhì)條件限制，需要充分考慮基礎(chǔ)安裝時(shí)的沉貫力和穩(wěn)定性，以及工作時(shí)外載荷作用下基礎(chǔ)的穩(wěn)定性問(wèn)題，并且要防止海流對(duì)海床的沖刷。海上風(fēng)電機(jī)組浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)用于水深50-200m的海域，對(duì)于一些淺海風(fēng)能資源貧乏的國(guó)家，如美國(guó)和日本．浮式結(jié)構(gòu)是海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展方向。目前，浮式結(jié)構(gòu)主要有三大類——張力腿式、三(四)浮柱式和Spar式，分別以美田國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的張力腿結(jié)構(gòu)(NRELTLP)、荷蘭開(kāi)發(fā)的三浮柱結(jié)構(gòu)(Tri．floater)和日本研發(fā)的Spar結(jié)構(gòu)為代表2024/1/416在深海海域，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)稱為浮體結(jié)構(gòu)支撐，包括浮體結(jié)構(gòu)和錨固系統(tǒng)。當(dāng)水深＞50m，采用其他形式的基礎(chǔ)不經(jīng)濟(jì)時(shí)，就可以考慮采用浮體結(jié)構(gòu)支撐。6、浮式基礎(chǔ)：2024/1/417浮式結(jié)構(gòu)形式：來(lái)源均可參照海上石油鉆井平臺(tái)2024/1/418浮式基礎(chǔ)的風(fēng)機(jī)屬于高聳結(jié)構(gòu)，水平風(fēng)載荷和垂向自重載荷數(shù)量級(jí)相當(dāng)，導(dǎo)致浮式基礎(chǔ)產(chǎn)生大幅搖擺運(yùn)動(dòng)，風(fēng)機(jī)上的風(fēng)速發(fā)生波動(dòng)，從而引起發(fā)電功率的波動(dòng)，發(fā)電效率降低。所以風(fēng)機(jī)的整體穩(wěn)定是十分重要的。2024/1/419結(jié)構(gòu)形式性能特點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)2024/1/420