登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
海上风电吸力式筒型基础应用研究
张浦阳1,黄宣旭1,2
(1. 天津大学 建筑工程学院;
2. 江苏道达风电设备科技有限公司)
【摘要】[目的]筒型基础是一种极具潜力的环境友好型海上风电基础,如何有效的实现筒型基础顺利下沉到设计深度和下沉过程结构垂直度的精准控制,避免筒内土塞隆起或筒裙及分舱板变形甚至屈曲带来的安装风险是筒型基础应用层面的关键问题。[方法]通过总结吸力式筒型基础在国内外风电工程中的应用,分析了筒型基础施工过程中下沉和调平两个关键问题涉及的相关机理和方法。[结果]研究表明:准确预测复杂土质条件下筒型基础施工过程下沉阻力及施工临界吸力和施工过程可能发生的结构变形等不稳定性态分析将有效规避单筒型、多筒型和单筒多舱复合型筒型基础吸力下沉调平过程中的施工风险。[结论]海上风电吸力式筒型基础应用总结分析,可以为实际工程提供筒型基础下沉和调平施工方案的相关参考。
【关键词】海上浮式风机;稳性校核;一体化技术;动态海缆
【基金】国家自然科学基金资助项目“近海风电筒型基础层状土中吸力下沉调平技术”(51779171)
【引用】张浦阳, 黄宣旭. 海上风电吸力式筒型基础应用研究[J]. 南方能源建设, 2018, 5(4):1-11.
引言
筒型基础作为一种锚泊和基础型式在海洋及港口工程中具有很大的应用价值,例如:(1)海上结构系泊系统,如单点系泊、牵引平台的牵拉、船系泊、管线的固定与牵引;(2)吸力锚;(3)牵引式沉垫平台的阻滑桩;(4)防波堤;(5)平台基础,如导管架平台和张力腿平台的基础;(6)海上风电基础,这是一种新的应用。与其他海洋基础相比,筒型基础主要利用从筒内泵出气/水产生压力差形成吸力(低于一个大气压时也称负压)下沉,具有安装简便无嗓音污染、抗倾覆承载力高、节约钢材并可重复利用等优点,有望成为今后海上风机主要基础型式之一。
1 海上风电工程应用情况
筒型基础在海上风电场建设中主要应用于测风塔和海上风机结构基础,大致分为三种型式:单筒型,多筒型(三筒或四筒)和天津大学(练继建教授和丁红岩教授研发团队)与道达公司研发的单筒多舱复合型。典型应用工程案例如表1、图1~图 5所示。
表1 海上风电筒型基础分类和典型应用情况
图1 海上风电筒型基础
图2 单筒多舱型复合筒型基础
图3 海上风电复合筒型基础-塔筒-风机一步式安装技术思路
单筒多舱型复合筒型基础是一种大尺度的混凝土-钢板-钢筋-预应力钢绞线组合体系的宽浅型基础结构型式(直径25~40 m,高度6~15 m),将弧形过渡段和筒型基础部分有机的结合成复合筒型基础(重量2 000~4 000 t)。整个结构体系通过预应力混凝土过渡段将风机塔筒的巨大弯矩有效的转化为基础结构内有限的拉压应力,多种材料的复合结构有效解决了钢-混凝土结构的变形协调和开裂控制,充分发挥了钢-混凝土结构的材料优势,提高了结构的安全性、耐久性。基础筒壁可分为混凝土和钢质,筒内蜂窝状分舱结构可以实现基础自浮拖航和下沉精细调平功能,如图2所示。该基础结构型式可实现陆上批量预制、海上一体化安装,从而大大节省海上作业时间,大幅度降低生产、运输和安装成本,使海上风电场高效、低成本、规模化开发成为可能,其技术创新思路如图3所示。图中所示基础、塔筒和3 MW风机一步式整机运输及安装完成(整体拖航72 h、281 n mile、整机下沉施工 8 h、水平度万分之三)。目前,正在建造的11台3.3 MW和2台6.45 MW复合筒型基础风电机组将于今年采用一步式安装方式用于三峡公司江苏大丰海上风电场。
作为吸力锚还可以应用在浮式风机平台的锚泊系统,例如:2017年7月挪威国家石油公司英国建成世界上第一个海上浮式风电场Hywind Scotland Pilot Park,由5台6 MW风机组成,每个风机采用三个吸力基础提供锚泊力,如图4所示。
图4 英国海上浮式风电场Hywind Scotland吸力基础应用[7]
天津大学和道达公司联合开发的新型一体化海上风电测风塔也利用吸力式基础进行辅助下沉和调平施工,如图5所示。测风塔架-浮体结构-吸力式裙板基础结构为一体的海上测风塔组合结构体系已应用于江苏和海南等8个海上风电场的测风工程,资源节约、环境友好,经济社会效益显著,最远拖航距离为350 n mile(启东—连云港)。
图5 海上风电一体化测风塔
总之,海上风电筒型基础可大幅度提高海上风电建设效率和环境友好程度,尤其单筒多舱型海上风电复合筒型基础实现了基础-塔筒-风机的一体化运输和安装,将显著降低海上风电建造安装成本,提升我国海上风能利用领域的科技水平和自主创新能力。然而,我国近海风电场的土质条件十分复杂,表层软弱土、粉土、砂土及粘土或分层土呈现复杂多样性,如何有效的实现筒型基础顺利下沉到设计深度和下沉过程结构垂直度的精准控制,避免筒内土塞隆起或筒裙及分舱板变形甚至屈曲带来的安装风险势必是筒型基础应用层面的关键问题。
2 筒型基础下沉施工问题
自筒型基础应用开始,下沉阻力的准确预测和吸力施加的合理控制就一直是核心问题。筒型基础下沉过程一般分为自重下沉和吸力下沉两部分。由于砂土中吸力引起渗流效应会影响下沉阻力,计算变得相对复杂。目前常见的筒裙内外侧摩阻力和筒裙端阻力的计算方法如表2所示。API和HB方法是基于有效应力理论或BETA法推导[8-9]。API方法计算基础静力压入或自重下沉阻力,HB法则考虑了吸力下沉过程筒裙端阻力和筒壁内部摩阻力减少及筒外壁摩阻力增加的效应。其中筒内外土体竖向有效应力与API方法显著不同,HB方法考虑了筒裙端部应力分布的不对称性(1999年安装过程筒内外有效应力差异由Erbrich & Tjelta[10]提出,Senders[11-12]针对Draupner E安装数据和模型实验贡献了比较研究),及对裙端应力不均匀性的影响。同时考虑了筒内外土体渗透系数之比kfac体现吸力作用后土体密实的变化程度。另外,DNV、SR、NGI方法则是基于CPT贯入阻力qc的计算方法,核心问题是确定计算系数kf和kp。其中,DNV方法只关注了吸力施加前的下沉过程(基于北海砂土条件最大可能kf=0.001 & kp=0.3和最高预期kf =0.003 & kp=0.6)。SR方法考虑了吸力下沉筒内及裙端阻力的线性减少,调整Lehane方法,建议对于kf=0.002 & kp=0.2或采用kf=C[1-(Di/Do)2]0.3tanδ计算。NGI方法(Andersen等[13])给出了自重下沉阶段kf=0.001 5(0.01 表2 砂土中筒型基础下沉阻力公式 特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。 凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。 广东灵活调节能力现状及提升路径分析——《新型电力系统下广东灵活调节能力分析及提升举措》摘编王雪辰/整理(中能传媒能源安全新战略研究院)在构建新型电力系统进程中,电力系统的运行特性发生了根本性的变化。新能源大规模接入电网,导致电力系统的灵活调节需求急剧攀升,传统电力系统的灵活调节能 7月16-20日,以“链接世界、共创未来”为主题,由中国贸促会主办的第三届中国国际供应链促进博览会在北京盛大召开。75个国家和地区651家企业和机构参展,集中展示各链条上中下游关键环节的新技术、新产品、新服务,亨通携电力、通信、新材料领域全链路产品矩阵精彩亮相本次展会。在电力领域,亨通此次 7月17日,宁波能源集团股份有限公司(以下简称“宁波能源”)发布《关于对外投资设立参股公司的进展公告》。公告披露,宁波能源于2025年7月7日召开八届三十一次董事会,会议审议通过了《关于对外投资设立参股公司的议案》,董事会同意公司与浙江省海洋风电发展有限公司、日月重工股份有限公司和宁波东 近日,浙江省多部委联合印发《浙江省海上风电安全应急管理指导意见》,详情如下:省自然资源厅、省生态环境厅、省建设厅、省交通运输厅、省海洋经济厅、省国资委,省气象局,宁波、温州、嘉兴、舟山、台州市发展改革委(能源局)、应急局,浙江海事局所属各分支局:为贯彻落实省政府关于海上风电“加强 北极星风力发电网获悉,近日,秦皇岛风浴新能源有限公司成立,法定代表人为丁超,注册资本为107万元,经营范围包含:太阳能发电技术服务;海上风电相关系统研发;海上风电相关装备销售;风力发电技术服务;发电技术服务等。企查查股权穿透显示,该公司由金风科技间接全资持股。 近日,中国能建中电工程浙江院中标平阳润洋新能源有限公司浙江温州平阳1号海上风电项目EPC总承包工程标段三。该项目拟安装38台单机容量16.2兆瓦风电机组,采用500千伏海上升压站,风电场由8回66千伏海底电缆汇流至海上升压站,经500/66千伏变压器升压至500千伏后通过1回500千伏三芯海底电缆敷设至瑞安 近日,国家电投集团召开7月份生产经营分析会,系统总结集团2025年上半年生产经营业绩,分析当前面临的形势和不足,安排部署下一步工作。国家电投集团董事、总经理、党组副书记栗宝卿主持会议,董事、党组副书记徐树彪,集团领导陈海斌、高伯余、严航参加会议。会议指出,2025年上半年,国家电投集团生 众所周知,电灯的发明彻底改变了人们的生活方式,但电灯的背后却隐藏着一场激烈的世纪电流之战。这场战争的主角,爱迪生和特斯拉为“直流电还是交流电更适合输电”吵得不可开交,他们一个坚持直流,一个力推交流。结果呢?这场大战以交流电胜出告终,但直流也没下岗,爱迪生成为电灯之父,直流、交流各 近日,由中国电力科学院有限公司自主研制的±5千伏/60千伏安双极三端中压直流实证系统通过壳牌石油公司(Shell)与荷兰埃因霍温理工大学的联合验收。该系统通过了50余项现场试验,各项性能指标均符合要求,获得业主方高度认可。三端中压直流实证系统为欧盟于2021年启动的柔性离岸风电制氢动力装置模块 我国的海岸线长、可利用海域面积广,在发展海上风电方面有着天然地理资源优势。在全球积极推进能源转型的大背景下,我国海上风电发展正迎来前所未有的机遇。近年来,随着对深远海风电项目的不断探索开发,海上风电输变电系统创新开始聚焦于输电距离长且投资成本相对可控的柔性直流与低频输电技术上。目 7月16日,中国长江三峡集团有限公司党组书记、董事长刘伟平在《学习时报》发表署名文章指出,新征程上,三峡集团将聚焦大水电、新能源、生态环保等核心业务,打造行业标杆;将充分发挥企业创新主体作用,加快培育和壮大新质生产力;将充分调动一切积极因素,系统整合资金、技术、人才等要素资源,推动 近日,浙江省多部委联合印发《浙江省海上风电安全应急管理指导意见》,详情如下:省自然资源厅、省生态环境厅、省建设厅、省交通运输厅、省海洋经济厅、省国资委,省气象局,宁波、温州、嘉兴、舟山、台州市发展改革委(能源局)、应急局,浙江海事局所属各分支局:为贯彻落实省政府关于海上风电“加强 北极星风力发电网获悉,7月15日,武宣东乡风电场项目顺利完成首台风机基础浇筑,标志着项目建设取得重要进展。该节点工程的完成为后续风机吊装及并网发电创造了有利条件。此次浇筑的首台风机基础采用了钢筋混凝土圆形拓展结构,基础直径达22米,混凝土浇筑量超过800立方米,钢筋用量达74吨。混凝土选用 北极星风力发电网获悉,近日,由新疆电建承建的国电投哈密北100万千瓦项目总承包工程,位于新疆维吾尔自治区哈密市巴里坤县东北部117千米,主要施工范围涵盖风电场道路的铺设、30台8.34兆瓦风机基础与箱变基础、安装、35千伏集电线路和调试工作。此项目浇筑的风力发电机组基础,型式为圆形扩展基础,均 国家能源集团2024年第四批1800MW风力发电机组集团级集中采购公开招标项目(第2次)中标候选人公示相关阅读:400MW风机(含混塔)项目公示!远景预中标此前招标公告显示,项目概况:龙源电力内蒙古赤峰宁城县200MW(不含塔筒)、林西县100MW(不含塔筒)风力发电机组集中采购公开招标,本标段包含2个项 中广核新能源广西博白那卜(100MW)、海边(100MW)、新田(80MW)、六皮(120MW)陆上风电项目EPC总承包中标结果公示此前招标公告显示,项目规模:博白那卜风电场位于广西壮族自治区玉林市博白县那卜镇、双旺镇、大垌镇、松旺镇和大坝镇区域内的山脊或山包顶。场址北面距离博白县城和玉林市城区公路里 北极星风力发电网获悉,近日,大唐湖北龙感湖100MW风电扩建项目首台风机基础顺利完成混凝土浇筑,向项目全容量并网投产目标跨出关键一步。该项目总容量100MW,每年可为国家节约标准煤5.79万吨,减少二氧化碳排放量15.86万吨,同时每年可相应减少多种大气污染物和灰渣排放。 北极星风力发电网获悉,7月4日,金风科技哈密巴里坤80万千瓦实验风电场项目施工总承包(风场区6台221-10风机)项目公告,公告显示,金风科技哈密巴里坤80万千瓦实验风电场项目位于新疆维吾尔自治区巴里坤哈萨克自治县境内。场地距离县城约120公里。场地南侧有G575国道经过,场地内有一期施工便道,交通条 6月30日,历时5天的2025(中国)亚欧商品贸易博览会在新疆乌鲁木齐市圆满落幕。博览会上,中国华电“矩阵式”集中发布了2024年度可持续发展暨社会责任报告、6家上市公司2024年度ESG报告、16家直属单位和1家基层企业可持续发展报告,受到众多中外利益相关方的关注与青睐。为此,中国华电微信公众号推出 北极星风力发电网获悉,2025年6月27日,山高新能源集团菏泽风电项目首台6.25兆瓦风机成功吊装。这标志着该项目正式具备并网发电条件,并迈入了冲刺全容量并网发电的新阶段,为山高新能源集团完成年度并网任务奠定了坚实的基础。菏泽381.25MW风电项目作为山东省“十四五”首批集中式陆上风电项目,该工 6月20日,浙能集团智慧供应链一体化平台发布《浙江某海上风电场(C项目)可研报告及专题、项目申请、社会稳定风险评估报告技术服务中标候选人公示》的公告。公告显示,中标候选人为中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司。此次招标项目概况与竞争性谈判范围:浙江某海上风电场(C项目,机组容量200 第1号台风“蝴蝶”对海上风电场设备及人员安全带来了严峻挑战。三峡新能源海上风电运维江苏有限公司广东、福建区域各项目部闻“风”而动,暂停所有海上作业,对风机基础、叶片及海缆路由开展巡视检查,同步强化海上升压站防风紧固措施,筑牢海上风电设备“防风屏障”。福建区域于6月11日12时顺利完成60 近日,哈萨克斯坦广袤的草原上传来捷报——由中车株洲电力机车研究所有限公司(以下简称:中车株洲所)供货的阿尔卡雷克50MW风电项目(以下简称:哈萨克斯坦项目)首台风电机组于当地时间7月13日10时成功完成吊装。这一关键节点标志着该项目正式进入主体设备安装阶段,中车株洲所深耕“一带一路”新能 海上风电走向深远海后,对传统的固定式基础提出了很大的挑战,而漂浮式基础目前成本还相对较高,演讲嘉宾们探讨了不同基础结构形式技术发展现状和应对策略。上海交大高震:《深远海海上风电基础结构应用研究》上海交通大学特聘教授,船舶海洋与建筑工程学院副院长,国家级人才,挪威技术科学院(NTVA) 7月1日,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席、中央财经委员会主任习近平在主持召开中央财经委员会第六次会议时强调,要做强做优做大海洋产业,推动海上风电规范有序建设,发展现代化远洋捕捞,发展海洋生物医药、生物制品,打造海洋特色文化和旅游目的地,推动海运业高质量发展。作为为中国经济发 6月30日,历时5天的2025(中国)亚欧商品贸易博览会在新疆乌鲁木齐市圆满落幕。博览会上,中国华电“矩阵式”集中发布了2024年度可持续发展暨社会责任报告、6家上市公司2024年度ESG报告、16家直属单位和1家基层企业可持续发展报告,受到众多中外利益相关方的关注与青睐。为此,中国华电微信公众号推出 6月26日,全球风能理事会(GWEC)20周年庆典在葡萄牙里斯本举行,来自全球的优秀风电企业齐聚一堂,共商风电发展未来。会上,金风科技荣获GWEC颁发的“行业领军者”奖项。该奖项旨在表彰在全球风电行业中持续推动市场增长与技术创新的标杆企业,彰显了获奖企业在风电行业跨越式发展进程中的关键贡献。G 北极星风力发电网讯:6月26日,全球风能理事会(GWEC)20周年庆典在葡萄牙里斯本举行。远景能源凭借在再生能源领域持续的创新、卓越的全球市场领导力及对全球零碳转型的坚定承诺,荣获GWEC“行业领军者”大奖(SegmentChampionsAward)。这一殊荣不仅是对远景能源技术实力的有力认可,更是对其推动全球 长期以来,海上风电直驱式、双馈式和半直驱式三种技术路线分庭抗礼,各有优劣。但在海上风电技术路线的竞争中,半直驱技术凭借独特的性能优势,正逐步脱颖而出,成为市场的主流选择。据CWEA统计的2024年中国下线的海上风电机型数据显示,在2024年下线的全部海上风电机型中,技术路线越发单一,全部为半 近日,今年第1号台风“蝴蝶”强势登陆我国海南、广东等地。明阳集团位于上述地区及广西区域的36个风电项目、包括“明阳天成号”、“明渔一号”等在内的1205台风电机组受到直接影响。凭借机组过硬的抗台风技术和运维团队周密的应急部署,“蝴蝶”过境期间,1205台风机全部经受住考验,实现了设备零重大 运达能源科技集团股份有限公司(下称“运达股份”),是国内最早从事风电技术研究与产品开发的大型国有控股上市公司,是全球领先的智慧能源技术解决方案供应商,拥有国家企业技术中心、浙江省海上风电技术重点实验室、博士后科研工作站、院士专家工作站、省级重点企业研究院等多个高能级创新平台,承担 行业挑战:混塔安全和锚索张力监测当前,随着风电机组向更大容量、更高塔筒方向演进,越来越多项目采用“混凝土基座+钢制塔身”的混合塔筒结构以提升整体稳定性与经济性。在这一结构体系中,锚索系统作为连接地基与塔身的“结构筋骨”,其健康状况直接决定着整机的安全命脉。锚索实际运行中存在四大核 第七届(2025)风资源技术论坛会议通知各相关单位:风资源技术作为贯穿风电项目全生命周期的关键技术之一,是支撑风电产业实现高质量发展的重要板块。当前行业面临风电市场化交易、开发环境条件多样、理论研究迈向无人区、供应链与标准化体系不完善等多重挑战;与此同时,人工智能、大数据平台等新技术的 请使用微信扫一扫 关注公众号完成登录 我们将会第一时间为您推送相关内容!登录注册
绑定账号
想要获取更精准资讯推荐?建议您
完善以下信息~姓名: 性别: 出生日期: 邮箱: 所在地区: 行业类别: 工作经验: 学历: 公司名称: 任职岗位: 订阅成功
扫码下载APP
扫码关注公众号