海上风电机组基础课件

海海 上上 风风 电电 基基 础础海上风电基础海上风电基础海上风电基础一、海上风电的发展现状一、海上风电的发展现状 二、海上风电基础类型二、海上风电基础类型三、福建近海风电基础勘测设计特点三、福建近海风电基础勘测设计特点四、工程实例四、工程实例海上风电基础一、海上风电的发展现状一、海上风电的发展现状一、海上风电的发展现状海上风场 风力强劲，发电量大海上风电场不占用土地，不扰民海上风电场视觉、噪音影响较小海上便于较大型风电设备，有利于提高风电场效益我国海上风电场距电力负荷中心较近，限电少海上风电的优势：海上风电的优势：一、海上风电的发展现状海上风场风力强劲，发电量大海上风电的各国海上风电发展情况各国海上风电发展情况20132013年年排名排名国家国家20132013年年总装机总装机20132013年年新增装新增装机机20122012年年总装机总装机20122012年年新增装新增装机机20112011年年总装机总装机20112011年年新增装新增装机机1英国36537052948142315251842丹麦12713509215385743德国914595280652151084比利时57119237918419505中国3890389167222996荷兰2490249024907瑞典21248164016408芬兰3003003009日本27.3225025010爱尔兰25.2025025011西班牙55000012韩国5500013挪威2.3020214葡萄牙202020总计总计735773571902190254165416190319033315331523962396单位：MW各国海上风电发展情况2013年排名国家2013年总装机201中国海上中国海上风电发展概况展概况序号序号项目名称项目名称建设容量（万建设容量（万kW）1江苏如东30MW潮间带试验风电场3.252江苏如东150MW潮间带示范风电场15.13江苏如东30MW潮间带试验风电场扩容2.54江苏如东150MW潮间带示范风电场扩容55江苏响水海上试验项目1.256上海东海大桥海上风电示范项目10.27天津龙源滨海风电场2.78福建福清湘电5MW试验机组0.59山东潍坊联合动力3MW和6MW试验机组0.910上海东海大桥华锐5MW和上海电气3.6MW试验机组0.8610其他试验机组0.6合计合计42.86截至2013年底，我国已经建成的海上风电项目累计装机容量42.86万千瓦（含试验机组），截至2014年底，海上风电项目累计装机容量65.78万千瓦（含试验机组）,主要分布于江苏省和上海市，建成项目均已并网。中国海上风电发展概况序号项目名称建设容量（万kW）1江苏如东丹麦海上风电场丹麦海上风电场丹麦海上风电场瑞典海上风电场瑞典海上风电场瑞典海上风电场二、海上风电基础类型二、海上风电基础类型 风电基础目前使用较广泛的有5大类，分别是重力基础、单桩和多桩基础、重力基础、单桩和多桩基础、导管架基础、吸入沉箱基础导管架基础、吸入沉箱基础和浮式基础和浮式基础。其中在实际中有广泛应用的三种基础形式见图。二、海上风电基础类型风电基础目前使单桩基础单桩基础 在已建成的海上风电场中广泛应用，单桩基础特别适于浅水及中等水深且具有较好持力层的海域。通常直径44.5m,单桩基础的优点是施工简便、快捷，基础费用较小，结构型式简单，受力明确，工期较短并且基础的适应性强。单桩基础单桩基础单桩基础单桩基础 多桩基础多桩基础 多桩基础采用3根或以上的钢管桩，钢管桩顶部采用钢桁架与基础段相连。多桩基础在国外已有少量的应用，主要用于单机容量较大、水深较深的风电场。有效降低桩的直径，但存在淤泥质粘土容易发生倾斜的问题，而且纠偏的难度和费用均较大。海上风电机组基础课件 多桩基础多桩基础多桩基础海上风电机组基础课件三桩门架基础三桩门架基础三桩门架基础海上风电机组基础课件 导管架基础导管架基础海上风电机组基础课件 重力式基础重力式基础钢或者混凝土钢或者混凝土依靠基础的重力抵抗依靠基础的重力抵抗倾覆力矩倾覆力矩需要压舱物需要压舱物对海浪冲刷比较敏感对海浪冲刷比较敏感适应于水浅的场址适应于水浅的场址钢或者混凝土圆形空腔式重力基础圆形空腔式重力基础圆形空腔式重力基础在岸边制作圆形空腔式重力基础圆形空腔式重力基础在岸边制作圆形空腔式重力基础下沉 圆形空腔式重力基础圆形空腔式重力基础圆形空腔式重力基础下沉圆形空腔式重力基础 筏板重力式基础筏板重力式基础海上风电机组基础课件高桩承台基础高桩承台基础高桩承台（八桩方案）施工均为常规技术，但其整体重量较大，耗材料量大，造价高，工期长，尤其是钢筋混凝土承台位于风浪区内，承受的浪力较大，且由于本场区的上部淤泥质地层较厚，承台高出持力层约20m，结构受力条件极为不利。高桩承台基础高桩承台（八桩方案）施工均为常规吸力式基础吸力式基础 吸力式基础是靠水压力使基础稳定，目前还没有大规模用于实际工程。海上风电机组基础课件浮式基础浮式基础可应用于新的场址和国家:挪威、美国、西班牙、日本概念选择范围广容易移动拆卸可应用于新的场址和国家:挪威、美国、西班牙、日本漂浮式海上风电试验漂浮式海上风电试验漂浮式海上风电试验挪威建造的世界上第一个漂浮式风电场，Hywind公司成功解决了漂浮式风电场设计和建造关键技术问题，取得了令人惊叹的成果。这个漂浮式海上风电试验场离岸约30公里，水深220米，安一台Simens 2.3MW风电机组。现场风力强劲，处于满发状态。当时浪高3米，但十分稳固。据介绍所有技术已到实用阶段。目前的主要任务是要减少重量以便减少成本。有关具体数据如下：1、海上漂浮式基础，可用于水深120-700 米的深海；2、风机重量 138吨；3.纤绳 100米；4.排水量 5300立方米；5.水线直径 6米；6.钢制塔和钢质水下结构;漂浮式海上风电基础漂浮式海上风电基础挪威建造的世界上第一个漂浮式风电场，Hywind公司成功解决海上风电机组基础类型海上风电机组基础类型 机组基础中，88%的欧洲海上风电机组采用单桩基础，8.5%的机组选择重力桩，3%的机组选择三桩基础，还有两个漂浮机组，两台样机基础。海上风电机组基础类型机组基础中，88%的欧洲海上风电机组采三、福建近海风电基础勘测设计特点三、福建近海风电基础勘测设计特点福建海域极端的海洋水文气象条件福建海域极端的海洋水文气象条件复杂的海洋水文气象条件：复杂的海洋水文气象条件：受台湾海峡地形的影响福建省中部海域最大潮差高达8米；近海海域波浪类型是混合浪，涌浪的波高波长强度强；每年影响我省的台风57个，台风除了带来狂风巨浪、降水、雷电等恶劣气候影响之外，每个台风来临前后的影响使得我省每年海上风电可施工的窗口时间短。复杂的近海海域环境复杂的近海海域环境：近海养殖区多；采砂交叉作业影响面大，还有台湾海峡的军事因素与净空要求等复杂的近海海域环境，这些不利因素对风电场的前期勘察设计难度加大，同时对风电场的基础施工、海缆路由选择、风机吊装等影响较大。三、福建近海风电基础勘测设计特点福建海域极端的海洋水文气象条福建近海特有的复杂地形地貌与地质条件福建近海特有的复杂地形地貌与地质条件 近海工程地质条件特征：近海工程地质条件特征：与长江以北海上风电场大多是软土地基不同，福建省地层岩性分布不规则构造背景复杂，新构造运动差异大地震活动较活跃。主要影响海上风机基础设计的两大工程地质问题：覆盖层厚度以及组成变化大：覆盖层厚度以及组成变化大：福建近海海上风电场区覆盖层厚度以及组成变化很大，覆盖层厚度常见几米至几十米，极端条件出现覆盖层缺失或常规勘探手段无法揭穿；而福建特有的复杂沉积环境（旋转流）使得覆盖层的组成较为不规则，常见砂土与软土不规则互层，甚至出现快速转换。基岩埋深以及风化程度变化大：基岩埋深以及风化程度变化大：临岛、礁、海沟等地形变化大的地段，常见基岩埋深急剧变化现象。基岩特别花岗岩类的风化程度，受自身岩性以及构造的影响巨大。出现球状风化（岩性），风化深槽（构造）、囊状风化等风化差异巨大的情况。三、福建近海风电基础勘测设计特点三、福建近海风电基础勘测设计特点福建近海特有的复杂地形地貌与地质条件三、福建近海风电基础勘测多种海上风机基础型式以适应复杂的地形地质条件多种海上风机基础型式以适应复杂的地形地质条件海上风电建设中基础与建筑投资约占总投资的20%25%。由于场地地层结构差异性大，因此根据不同的地质条件与海洋水文条件选择合适的风机基础形式，对海上风电场顺利建设至关重要。我国目前已建成的海上风电场都在长江以北，地层大多为软土覆盖且层厚较大，福建近海海峡特殊的地形地质条件基岩出露变化大，这个特殊的地质地貌条件给海上风电场的勘测设计、施工带来了许多新的问题，例如：随着水深地质条件的变化，必须采用多种风机基础形式来满足不同的边界条件，在一个海上风电场中都有可能采用一到两种不同的风机基础形式。三、福建近海风电基础勘测设计特点三、福建近海风电基础勘测设计特点多种海上风机基础型式以适应复杂的地形地质条件三、福建近海风电30台湾海峡复杂条件下风机基础技术研究台湾海峡复杂条件下风机基础技术研究 目前已建的工程都是采用高桩承台基础型式，这是基于现有的技术条件与施工设备条件特定情况下，国内施工经验较丰富，施工工艺和施工工期处于可控范围内安全可靠切实可行的风机基础形式。随着技术的不断进步与施工装备水平不断提高，导管架基础、单桩基础等都将应用在福建省风电场中。结合莆田海域几个风电场分别作了几种风机基础研究。p高桩承台基础高桩承台基础福建的南日岛四台样机与平海湾一期50MW两个海上风电项目都用高桩承台基础型式，通过这两个工程实践在福建这个复杂海域建设海上风电场取得了宝贵的设计与施工经验，随着工程的推进技术水平得到了提高，这种桩型不断得到了优化，降低造价提高工效：经过分析基础桩数对桩径的影响，将施工时间长难度大的嵌岩机位的桩基从八桩优化为六桩；通过施工工效分析将部分嵌岩桩改为钻孔摩擦桩。对策研究与思考对策研究与思考30台湾海峡复杂条件下风机基础技术研究对策研究与思考p导管架基础导管架基础 导管架基础相对于高桩承台基础具有许多优点，依托平海湾二期250MW海上风电项目具体布置与机位的勘察资料，分别对高桩承台基础和导管架高桩承台基础和导管架基础的水深适应性基础的水深适应性进行分析，分析结论表明：当水深超过25m后，导管架基础的投资随水深增加而增大的趋势相对高桩承台基础较缓慢，导管架的经济性随着水深增加逐渐显示出了优越性。对策研究与思考对策研究与思考导管架基础导管架基础相对于高桩承台基础具有许多优点，依托平p单桩基础单桩基础 单桩基础施工方便、造价低施工方便、造价低，是目前国外海上风电的主要基础类型之一。但是单桩基础的垂直度控制是个难点，尤其在台湾海峡基岩出露变化剧烈、多台风袭击这样的海洋环境下，对大单机容量的单桩基础结构设计与施工等制约因素更为错综复杂。目前阶段应当参照欧洲国家成熟的设计标准，考察他们成功的工程案例，研究出适应福建海域的单桩基础的力学理论计算与垂直度控制方法。正在开展设计的福清海坛海峡300MW海上风电项目部分机位拟将采用单桩基础型式。莆田南日海上风电项目区104MW海上风电场工程拟选择两个机位采用单桩基础型式，以确定施工的可行性与实用性。对策研究与思考对策研究与思考单桩基础对策研究与思考2012年10月江苏如东潮间带150MW示范项目建成投产；2012年12月，江苏如东海上风电场增容50MW项目建成投产；同年，江苏50MW海上试验风电场建成。这几个工程全部由龙源投资建设。形成了我国装机规模较大的海上风电场，也是全球最大的潮间带风电场，四、工程实例四、工程实例2012年10月江苏如东潮间带150M龙源海上风电场开发龙源海上风电场开发龙源潮间间带海上试验风电场龙源潮间间带海上试验风电场龙源海上风电场开发龙源潮间间带海上试验风电场共有8个风机生产厂家、9种机型、16台机组，总装机容量3.2万千瓦。单机容量分别为1.5MW、2.0MW、2.5MW、3.0MW，机组形式分别有低桩承台、五桩导管架、六桩导管架、七桩导管架等。海装风机联合动力风机上海电气风机金风风机龙源江苏如东龙源江苏如东3 3万千瓦试验风电场万千瓦试验风电场共有8个风机生产厂家、9种机型、16台机组，总装机容量3.2明阳风机远景风机三一风机华锐风机龙源江苏如东龙源江苏如东3 3万千瓦试验风电场万千瓦试验风电场明阳风机远景风机三一风机华锐风机龙源江苏如东3万千瓦试验风电施工初期采用的混凝土承台风机基础水泥桩沉桩钢筋绑扎混凝土浇筑完成海上风电基础工程施工情况海上风电基础工程施工情况施工初期采用的混凝土承台风机基础水泥桩沉桩钢筋绑扎混凝土浇筑多管桩沉桩改进后的钢结构多管桩基础形式导管架吊装灌浆海上风电基础工程施工情况海上风电基础工程施工情况多管桩沉桩改进后的钢结构多管桩基础形式导管架吊装灌浆海上风电IHC-S800IHC-S800液压冲击锤正在全回转起重船上液压冲击锤正在全回转起重船上进行单管桩沉桩作业进行单管桩沉桩作业IHC海上风电基础工程施工情况海上风电基础工程施工情况IHC-S800液压冲击锤正在全回转起重船上进行单管桩沉桩适用于潮间带风电施工的800吨全回转起重船海上风电基础工程施工情况海上风电基础工程施工情况适用于潮间带风电施工的800吨全回转起重船海项目一期工程已于2011年12月28日完成风机安装，合计100兆瓦，安装17台华锐3MW和21台西门子2.3MW海上风电机组，加上已经建成的如东32MW试验风电场，龙源电力建成国内容量最大的海上风电场。华锐风机西门子风机海上风电基础工程施工情况海上风电基础工程施工情况项目一期工程已于2011年12月28日完成风机安装西门子风机采用多管桩加导管架的基础，华锐风机采用单桩基础。多管桩基础单桩基础海上风电基础工程施工情况海上风电基础工程施工情况西门子风机采用多管桩加导管架的基础，华锐风机采Thanksforyourattention!Thanksforyourattention!