海上风电风机基础结构形式及安装技术

发表时间：2020-08-05T08:34:39.246Z 来源：《中国科技人才》2020年第8期作者：贾泽鑫

[导读] 海上风力发电是未来主要风能趋势，且海岸滩涂风力储量丰富，具有巨大开发潜力。

江苏龙源振华海洋工程有限公司江苏省南通市 226000

摘要：海上风力发电是未来主要风能趋势，且海岸滩涂风力储量丰富，具有巨大开发潜力。但是海上存在复杂区域条件和不稳定地形，直接开发很容易引起海底土壤侵蚀和液化，这直接影响到海上风力发电机基础安全性和稳定性。针对现有风力发电机基础，本文分析现有海上风力发电机基础结构形成，探讨其施工安装技术。

关键词：风机基础；单桩基础；安装技术

前言：

随着传统热能发展停滞，新能源增长会成为全球趋势。由于热力和煤炭资源不足，清洁能源成为全球能源领域的热门话题。风力发电作为清洁、无污染的可再生能源，越来越受到人们关注，本文将对海上风电风机进行分析探讨。

1 现状

风能具有可持续发展，是一种清洁无污染能源，是未来能源发展方向。面对我国当前环境污染现实和环境保护以及节能减排的迫切需要，海上风电将进入发展黄金时代。故此，近年来将是海上风电发展爆发阶段。海上风电机组安装，现已建成许多套，在基础上对风力发电机进行综合提升[1]。

2 基础结构形式

通常，海上风力发电机形态基础结构主要包括重力基础、单桩基础、高桩承台基础、多桩基础及导管架式基础、吸力锚基础，详见下表。

2.3 高桩承台基础

高桩承台基础需要根据实际地质条件和施工难度施工，其外围桩通常从一定角度向内倾斜。地基应用于风电设备建造前，它是由基桩和上部承载平台组成，是沿海码头常见结构。优点是对水平位移受力和阻力有利；缺点是基底较长，整体结构较重，因此适合于深度小于20米浅海海域。

2.4 多桩基础

多桩基础使用多个钢堆，管道方向上部连接在钢桁架基础部分，基础上部连接在塔筒上。多桩基础主要用于大规模风力发电园区和水深海域，在许多国家都有使用。适合水深300米内海洋地区，不适合海底岩石多发地区情况。多桩基础在海上石油和生产平台建设上非常成熟，可以应用于大众化和海上风能。其优点包括质量轻、基础强度高、安装技术成熟，适用于深海；缺点是需要大量钢材，生产时间长，成本相对高，安装易受到天气影响[3]。

2.5 吸力锚基础

吸力锚基础分为一桶、三桶和四桶吸力沉箱结构，吸力锚基础通过吸力泵将钢裙沉箱中的水泵出，形成负压产生吸力。该基础优点是可以节省大量钢材消耗和海洋建设时间，缺点是极限承载力不足。吸力锚基础具有良好应用前景，可应用于浅海和深海。

3 安装技术管理

3.1安装施工安全性

单独风机安装需要船舶出入两个点，而风机综合安装需要船舶出入五个点。此外，整个机器安装辅助工具整个升降和拆卸都需要起重船移动，与共用风机安装相比，安全风险大大增加。海上风电场在单桩基础上特殊性及综合风力机上下位辅助系统设计存在缺陷，导致辅助仪表、上位定位系统、低定位系统及上位安装配置风机属于高安全风险过程。风机所有部件单独吊装，风机吊装程序包括：低位置系统安装、风机分体安装、成套风机海上运输、风机综合吊装、平衡梁工具二次拆卸、低位置系统和上位置系统以及上笼安装共八个程序，对安全威胁也大大增加。当海上风电安装基础时，综合网架设计为工作站提供平台[4]。

3.2风电机锚具安装

海上风电机锚具安装技术管理需要考虑施工位置上升和藻类流动方向，避免鸟类飞行和交叉流动影响。根据施工过程中相对位置和位移保证要求，设置锚具布置模式、锚具长度、锚具布置编号和锚具位置坐标。控制起吊线与运输船舶、起重船舶之间相对位置和距离。

3.3风电机吊装安装

对于海上风电机船舶安装，必须根据项目部要求设置船舶和定位锚图。锚缆系统所有点都必须设置明确的警告标志，警告船必须就位。当登高作业时，攀爬工程施工人员必须持有攀爬证书，并固定好安全带，清除或固化整个风机提升系统中所有移动对象。各级统一起重作业后，起重船在总指挥官下达起重作业指令后方可作业。当设备升至规定高度时，施工指挥官可对起吊船下达浮动指令，然后对起吊船进行保护和弹出，将设备从运输线移出。设备全部提升到位，除观察人员及下层系统所有人员撤离。

4 结语

综上所述，风力作为新能源污染小，是未来可持续发展重要力量。海上风电风机技术运用相对成熟，基础结构种类多，可根据情况适用于不同海域。海上风电风机技术要求高、难度高、风险大，在应用时应注意安全。

参考文献：

[1]李存义，韩毅平，张晗.复杂岩基地质海上风电高桩承台基础关键技术研究及应用[J].能源科技，2020，18（02）：72-77.

[2]田伟丽，汪冬冬，高健岳.海上风电项目中导管架基础施工技术综述[J].中国港湾建设，2020，40（05）：20-24.

[3]中国的海上风电机遇[J].中外能源，2020，25（05）：102.

[4]兰世平，周通，贾小刚.深远海海上风电导管架基础安装技术与实践探索[J].水电与新能源，2020，34（02）：39-42.