海上风电场基础结构现状及发展趋势.ppt

2024/4/20 周六1海上风电场基础结构海上风电场基础结构现状及发展趋势现状及发展趋势2024/4/20 周六2陆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2024/4/20 周六3截止2012年底，全球海上风电装机容量达54l 5MW，其中装机容量排名前五位的国家分别为英国(29479MW)、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：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。2024/4/20 周六4DNV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2024/4/20 周六5风电场风机基础风电场风机基础1、重力式基础、重力式基础 （gravity base）2、桩式基础（、桩式基础（pile）3、导管架式基础（、导管架式基础（jacket）4、三脚架式基础（、三脚架式基础（tripod）5、沉箱（沉井）基础（、沉箱（沉井）基础（caisson）6、浮式基础（、浮式基础（floating）2024/4/20 周六6单桩式基础（单桩式基础（monopile）群桩（群桩（group pile）负压式（负压式（suction）重力式（重力式（gravity）2024/4/20 周六72024/4/20 周六81、重力式基础、重力式基础（gravity base）2024/4/20 周六92、桩式基础（、桩式基础（pile）2024/4/20 周六103、导管架式基础（、导管架式基础（jacket）2024/4/20 周六114、三脚架式基础（、三脚架式基础（tripod）2024/4/20 周六125、沉箱（沉井）基础（重力式）、沉箱（沉井）基础（重力式）2024/4/20 周六135、吸力式筒形基础（、吸力式筒形基础（suction caisson）（负压式）（负压式）单桶基础形式多桶基础形式2024/4/20 周六14吸力式筒形基础施工步骤吸力式筒形基础施工步骤2024/4/20 周六15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(NREL TLP)、荷兰开发的三浮柱结构(Trifloater)和日本研发的Spar结构为代表2024/4/20 周六16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：、浮式基础：2024/4/20 周六17浮式结构形式：浮式结构形式：来源均可参照海上石油钻井平台2024/4/20 周六18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。2024/4/20 周六19结构形式性能特点发展趋势2024/4/20 周六20结构形式2024/4/20 周六21有三种型式：传统式、桁架式、多柱式性能特点，主要与TLP结构型式对比发展趋势2024/4/20 周六22垂直轴风机垂直轴风机2024/4/20 周六23