海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)課件

海上風(fēng)電基礎(chǔ)海上風(fēng)電基礎(chǔ)海上風(fēng)電基礎(chǔ)一、海上風(fēng)電的發(fā)展現(xiàn)狀二、海上風(fēng)電基礎(chǔ)類型三、福建近海風(fēng)電基礎(chǔ)勘測(cè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)四、工程實(shí)例海上風(fēng)電基礎(chǔ)一、海上風(fēng)電的發(fā)展現(xiàn)狀一、海上風(fēng)電的發(fā)展現(xiàn)狀海上風(fēng)場風(fēng)力強(qiáng)勁，發(fā)電量大海上風(fēng)電場不占用土地，不擾民海上風(fēng)電場視覺、噪音影響較小海上便于較大型風(fēng)電設(shè)備，有利于提高風(fēng)電場效益我國海上風(fēng)電場距電力負(fù)荷中心較近，限電少

海上風(fēng)電的優(yōu)勢(shì)：一、海上風(fēng)電的發(fā)展現(xiàn)狀海上風(fēng)場風(fēng)力強(qiáng)勁，發(fā)電量大海上風(fēng)電的各國海上風(fēng)電發(fā)展情況2013年排名國家2013年總裝機(jī)2013年新增裝機(jī)2012年總裝機(jī)2012年新增裝機(jī)2011年總裝機(jī)2011年新增裝機(jī)1英國36537052948142315251842丹麥12713509215385743德國914595280652151084比利時(shí)57119237918419505中國3890389167222996荷蘭2490249024907瑞典21248164016408芬蘭3003003009日本27.3225025010愛爾蘭25.2025025011西班牙55000012韓國5500013挪威2.3020214葡萄牙202020總計(jì)735719025416190333152396單位：MW各國海上風(fēng)電發(fā)展情況2013年排名國家2013年總裝機(jī)201中國海上風(fēng)電發(fā)展概況序號(hào)項(xiàng)目名稱建設(shè)容量（萬kW）1江蘇如東30MW潮間帶試驗(yàn)風(fēng)電場3.252江蘇如東150MW潮間帶示范風(fēng)電場15.13江蘇如東30MW潮間帶試驗(yàn)風(fēng)電場擴(kuò)容2.54江蘇如東150MW潮間帶示范風(fēng)電場擴(kuò)容55江蘇響水海上試驗(yàn)項(xiàng)目1.256上海東海大橋海上風(fēng)電示范項(xiàng)目10.27天津龍?jiān)礊I海風(fēng)電場2.78福建福清湘電5MW試驗(yàn)機(jī)組0.59山東濰坊聯(lián)合動(dòng)力3MW和6MW試驗(yàn)機(jī)組0.910上海東海大橋華銳5MW和上海電氣3.6MW試驗(yàn)機(jī)組0.8610其他試驗(yàn)機(jī)組0.6合計(jì)

42.86截至2013年底，我國已經(jīng)建成的海上風(fēng)電項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)容量42.86萬千瓦（含試驗(yàn)機(jī)組），截至2014年底，海上風(fēng)電項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)容量65.78萬千瓦（含試驗(yàn)機(jī)組）,主要分布于江蘇省和上海市，建成項(xiàng)目均已并網(wǎng)。

中國海上風(fēng)電發(fā)展概況序號(hào)項(xiàng)目名稱建設(shè)容量（萬kW）1江蘇如東丹麥海上風(fēng)電場丹麥海上風(fēng)電場瑞典海上風(fēng)電場瑞典海上風(fēng)電場二、海上風(fēng)電基礎(chǔ)類型

風(fēng)電基礎(chǔ)目前使用較廣泛的有5大類，分別是重力基礎(chǔ)、單樁和多樁基礎(chǔ)、導(dǎo)管架基礎(chǔ)、吸入沉箱基礎(chǔ)和浮式基礎(chǔ)。其中在實(shí)際中有廣泛應(yīng)用的三種基礎(chǔ)形式見圖。

二、海上風(fēng)電基礎(chǔ)類型風(fēng)電基礎(chǔ)目前使單樁基礎(chǔ)

在已建成的海上風(fēng)電場中廣泛應(yīng)用，單樁基礎(chǔ)特別適于淺水及中等水深且具有較好持力層的海域。通常直徑4－4.5m,單樁基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是施工簡便、快捷，基礎(chǔ)費(fèi)用較小，結(jié)構(gòu)型式簡單，受力明確，工期較短并且基礎(chǔ)的適應(yīng)性強(qiáng)。單樁基礎(chǔ)單樁基礎(chǔ)單樁基礎(chǔ)

多樁基礎(chǔ)

多樁基礎(chǔ)采用3根或以上的鋼管樁，鋼管樁頂部采用鋼桁架與基礎(chǔ)段相連。多樁基礎(chǔ)在國外已有少量的應(yīng)用，主要用于單機(jī)容量較大、水深較深的風(fēng)電場。有效降低樁的直徑，但存在淤泥質(zhì)粘土容易發(fā)生傾斜的問題，而且糾偏的難度和費(fèi)用均較大。海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)課件

多樁基礎(chǔ)多樁基礎(chǔ)海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)課件三樁門架基礎(chǔ)三樁門架基礎(chǔ)海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)課件

導(dǎo)管架基礎(chǔ)海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)課件

重力式基礎(chǔ)鋼或者混凝土依靠基礎(chǔ)的重力抵抗傾覆力矩需要壓艙物對(duì)海浪沖刷比較敏感適應(yīng)于水淺的場址鋼或者混凝土圓形空腔式重力基礎(chǔ)圓形空腔式重力基礎(chǔ)在岸邊制作圓形空腔式重力基礎(chǔ)圓形空腔式重力基礎(chǔ)在岸邊制作圓形空腔式重力基礎(chǔ)下沉

圓形空腔式重力基礎(chǔ)圓形空腔式重力基礎(chǔ)下沉圓形空腔式重力基礎(chǔ)

筏板重力式基礎(chǔ)海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)課件高樁承臺(tái)基礎(chǔ)高樁承臺(tái)（八樁方案）施工均為常規(guī)技術(shù)，但其整體重量較大，耗材料量大，造價(jià)高，工期長，尤其是鋼筋混凝土承臺(tái)位于風(fēng)浪區(qū)內(nèi)，承受的浪力較大，且由于本場區(qū)的上部淤泥質(zhì)地層較厚，承臺(tái)高出持力層約20m，結(jié)構(gòu)受力條件極為不利。高樁承臺(tái)基礎(chǔ)高樁承臺(tái)（八樁方案）施工均為常規(guī)吸力式基礎(chǔ)吸力式基礎(chǔ)是靠水壓力使基礎(chǔ)穩(wěn)定，目前還沒有大規(guī)模用于實(shí)際工程。海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)課件浮式基礎(chǔ)可應(yīng)用于新的場址和國家:挪威、美國、西班牙、日本概念選擇范圍廣容易移動(dòng)拆卸可應(yīng)用于新的場址和國家:挪威、美國、西班牙、日本漂浮式海上風(fēng)電試驗(yàn)漂浮式海上風(fēng)電試驗(yàn)挪威建造的世界上第一個(gè)漂浮式風(fēng)電場，Hywind公司成功解決了漂浮式風(fēng)電場設(shè)計(jì)和建造關(guān)鍵技術(shù)問題，取得了令人驚嘆的成果。這個(gè)漂浮式海上風(fēng)電試驗(yàn)場離岸約30公里，水深220米，安一臺(tái)Simens2.3MW風(fēng)電機(jī)組?，F(xiàn)場風(fēng)力強(qiáng)勁，處于滿發(fā)狀態(tài)。當(dāng)時(shí)浪高3米，但十分穩(wěn)固。據(jù)介紹所有技術(shù)已到實(shí)用階段。目前的主要任務(wù)是要減少重量以便減少成本。有關(guān)具體數(shù)據(jù)如下：1、海上漂浮式基礎(chǔ)，可用于水深120-700

米的深海；2、風(fēng)機(jī)重量138噸；3.纖繩100米；4.排水量5300立方米；5.水線直徑6米；6.鋼制塔和鋼質(zhì)水下結(jié)構(gòu);漂浮式海上風(fēng)電基礎(chǔ)挪威建造的世界上第一個(gè)漂浮式風(fēng)電場，Hywind公司成功解決海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)類型

機(jī)組基礎(chǔ)中，88%的歐洲海上風(fēng)電機(jī)組采用單樁基礎(chǔ)，8.5%的機(jī)組選擇重力樁，3%的機(jī)組選擇三樁基礎(chǔ)，還有兩個(gè)漂浮機(jī)組，兩臺(tái)樣機(jī)基礎(chǔ)。海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)類型機(jī)組基礎(chǔ)中，88%的歐洲海上風(fēng)電機(jī)組采三、福建近海風(fēng)電基礎(chǔ)勘測(cè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)福建海域極端的海洋水文氣象條件復(fù)雜的海洋水文氣象條件：受臺(tái)灣海峽地形的影響福建省中部海域最大潮差高達(dá)8米；近海海域波浪類型是混合浪，涌浪的波高波長強(qiáng)度強(qiáng)；每年影響我省的臺(tái)風(fēng)5～7個(gè)，臺(tái)風(fēng)除了帶來狂風(fēng)巨浪、降水、雷電等惡劣氣候影響之外，每個(gè)臺(tái)風(fēng)來臨前后的影響使得我省每年海上風(fēng)電可施工的窗口時(shí)間短。復(fù)雜的近海海域環(huán)境：近海養(yǎng)殖區(qū)多；采砂交叉作業(yè)影響面大，還有臺(tái)灣海峽的軍事因素與凈空要求等復(fù)雜的近海海域環(huán)境，這些不利因素對(duì)風(fēng)電場的前期勘察設(shè)計(jì)難度加大，同時(shí)對(duì)風(fēng)電場的基礎(chǔ)施工、海纜路由選擇、風(fēng)機(jī)吊裝等影響較大。三、福建近海風(fēng)電基礎(chǔ)勘測(cè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)福建海域極端的海洋水文氣象條福建近海特有的復(fù)雜地形地貌與地質(zhì)條件近海工程地質(zhì)條件特征：與長江以北海上風(fēng)電場大多是軟土地基不同，福建省地層巖性分布不規(guī)則構(gòu)造背景復(fù)雜，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)差異大地震活動(dòng)較活躍。主要影響海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的兩大工程地質(zhì)問題：覆蓋層厚度以及組成變化大：福建近海海上風(fēng)電場區(qū)覆蓋層厚度以及組成變化很大，覆蓋層厚度常見幾米至幾十米，極端條件出現(xiàn)覆蓋層缺失或常規(guī)勘探手段無法揭穿；而福建特有的復(fù)雜沉積環(huán)境（旋轉(zhuǎn)流）使得覆蓋層的組成較為不規(guī)則，常見砂土與軟土不規(guī)則互層，甚至出現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換?；鶐r埋深以及風(fēng)化程度變化大：臨島、礁、海溝等地形變化大的地段，常見基巖埋深急劇變化現(xiàn)象。基巖特別花崗巖類的風(fēng)化程度，受自身巖性以及構(gòu)造的影響巨大。出現(xiàn)球狀風(fēng)化（巖性），風(fēng)化深槽（構(gòu)造）、囊狀風(fēng)化等風(fēng)化差異巨大的情況。

三、福建近海風(fēng)電基礎(chǔ)勘測(cè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)福建近海特有的復(fù)雜地形地貌與地質(zhì)條件三、福建近海風(fēng)電基礎(chǔ)勘測(cè)多種海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式以適應(yīng)復(fù)雜的地形地質(zhì)條件海上風(fēng)電建設(shè)中基礎(chǔ)與建筑投資約占總投資的20%～25%。由于場地地層結(jié)構(gòu)差異性大，因此根據(jù)不同的地質(zhì)條件與海洋水文條件選擇合適的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式，對(duì)海上風(fēng)電場順利建設(shè)至關(guān)重要。我國目前已建成的海上風(fēng)電場都在長江以北，地層大多為軟土覆蓋且層厚較大，福建近海海峽特殊的地形地質(zhì)條件基巖出露變化大，這個(gè)特殊的地質(zhì)地貌條件給海上風(fēng)電場的勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工帶來了許多新的問題，例如：隨著水深地質(zhì)條件的變化，必須采用多種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式來滿足不同的邊界條件，在一個(gè)海上風(fēng)電場中都有可能采用一到兩種不同的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式。

三、福建近海風(fēng)電基礎(chǔ)勘測(cè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)多種海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式以適應(yīng)復(fù)雜的地形地質(zhì)條件三、福建近海風(fēng)電30臺(tái)灣海峽復(fù)雜條件下風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)研究

目前已建的工程都是采用高樁承臺(tái)基礎(chǔ)型式，這是基于現(xiàn)有的技術(shù)條件與施工設(shè)備條件特定情況下，國內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn)較豐富，施工工藝和施工工期處于可控范圍內(nèi)安全可靠切實(shí)可行的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步與施工裝備水平不斷提高，導(dǎo)管架基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)等都將應(yīng)用在福建省風(fēng)電場中。結(jié)合莆田海域幾個(gè)風(fēng)電場分別作了幾種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)研究。高樁承臺(tái)基礎(chǔ)福建的南日島四臺(tái)樣機(jī)與平海灣一期50MW兩個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目都用高樁承臺(tái)基礎(chǔ)型式，通過這兩個(gè)工程實(shí)踐在福建這個(gè)復(fù)雜海域建設(shè)海上風(fēng)電場取得了寶貴的設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，隨著工程的推進(jìn)技術(shù)水平得到了提高，這種樁型不斷得到了優(yōu)化，降低造價(jià)提高工效：經(jīng)過分析基礎(chǔ)樁數(shù)對(duì)樁徑的影響，將施工時(shí)間長難度大的嵌巖機(jī)位的樁基從八樁優(yōu)化為六樁；通過施工工效分析將部分嵌巖樁改為鉆孔摩擦樁。對(duì)策研究與思考30臺(tái)灣海峽復(fù)雜條件下風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)研究對(duì)策研究與思考導(dǎo)管架基礎(chǔ)

導(dǎo)管架基礎(chǔ)相對(duì)于高樁承臺(tái)基礎(chǔ)具有許多優(yōu)點(diǎn)，依托平海灣二期250MW海上風(fēng)電項(xiàng)目具體布置與機(jī)位的勘察資料，分別對(duì)高樁承臺(tái)基礎(chǔ)和導(dǎo)管架基礎(chǔ)的水深適應(yīng)性進(jìn)行分析，分析結(jié)論表明：當(dāng)水深超過25m后，導(dǎo)管架基礎(chǔ)的投資隨水深增加而增大的趨勢(shì)相對(duì)高樁承臺(tái)基礎(chǔ)較緩慢，導(dǎo)管架的經(jīng)濟(jì)性隨著水深增加逐漸顯示出了優(yōu)越性。對(duì)策研究與思考導(dǎo)管架基礎(chǔ)導(dǎo)管架基礎(chǔ)相對(duì)于高樁承臺(tái)基礎(chǔ)具有許多優(yōu)點(diǎn)，依托平單樁基礎(chǔ)單樁基礎(chǔ)施工方便、造價(jià)低，是目前國外海上風(fēng)電的主要基礎(chǔ)類型之一。但是單樁基礎(chǔ)的垂直度控制是個(gè)難點(diǎn)，尤其在臺(tái)灣海峽基巖出露變化劇烈、多臺(tái)風(fēng)襲擊這樣的海洋環(huán)境下，對(duì)大單機(jī)容量的單樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工等制約因素更為錯(cuò)綜復(fù)雜。目前階段應(yīng)當(dāng)參照歐洲國家成熟的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，考察他們成功的工程案例，研究出適應(yīng)福建海域的單樁基礎(chǔ)的力學(xué)理論計(jì)算與垂直度控制方法。正在開展設(shè)計(jì)的福清海壇海峽300MW海上風(fēng)電項(xiàng)目部分機(jī)位擬將采用單樁基礎(chǔ)型式。莆田南日海上風(fēng)電項(xiàng)目Ａ區(qū)104MW海上風(fēng)電場工程擬選擇兩個(gè)機(jī)位采用單樁基礎(chǔ)型式，以確定施工的可行性與實(shí)用性。對(duì)策研究與思考單樁基礎(chǔ)對(duì)策研究與思考

2012年10月江蘇如東潮間帶150MW示范項(xiàng)目建成投產(chǎn)；

2012年12月，江蘇如東海上風(fēng)電場增容50MW項(xiàng)目建成投產(chǎn)；同年，江蘇50MW海上試驗(yàn)風(fēng)電場建成。這幾個(gè)工程全部由龍?jiān)赐顿Y建設(shè)。形成了我國裝機(jī)規(guī)模較大的海上風(fēng)電場，也是全球最大的潮間帶風(fēng)電場，

四、工程實(shí)例2012年10月江蘇如東潮間帶150M龍?jiān)春Ｉ巷L(fēng)電場開發(fā)龍?jiān)闯遍g間帶海上試驗(yàn)風(fēng)電場龍?jiān)春Ｉ巷L(fēng)電場開發(fā)龍?jiān)闯遍g間帶海上試驗(yàn)風(fēng)電場共有8個(gè)風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家、9種機(jī)型、16臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量3.2萬千瓦。單機(jī)容量分別為1.5MW、2.0MW、2.5MW、3.0MW，機(jī)組形式分別有低樁承臺(tái)、五樁導(dǎo)管架、六樁導(dǎo)管架、七樁導(dǎo)管架等。

海裝風(fēng)機(jī)聯(lián)合動(dòng)力風(fēng)機(jī)上海電氣風(fēng)機(jī)金風(fēng)風(fēng)機(jī)龍?jiān)唇K如東3萬千瓦試驗(yàn)風(fēng)電場共有8個(gè)風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家、9種機(jī)型、16臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量3.2明陽風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)三一風(fēng)機(jī)華銳風(fēng)機(jī)龍?jiān)唇K如東3萬千瓦試驗(yàn)風(fēng)電場明陽風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)景風(fēng)機(jī)三一風(fēng)機(jī)華銳風(fēng)機(jī)龍?jiān)唇K如東3萬千瓦試驗(yàn)風(fēng)電施工初期采用的混凝土承臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)水泥樁沉樁鋼筋綁扎混凝土澆筑完成海上風(fēng)電基礎(chǔ)工程施工情況施工初期采用的混凝土承臺(tái)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)水泥樁沉樁鋼筋綁扎混凝土澆筑多管樁沉樁改進(jìn)后的鋼結(jié)構(gòu)多管樁基礎(chǔ)形式導(dǎo)管架吊裝灌漿海上風(fēng)電基礎(chǔ)工程施工情況多管樁沉樁改進(jìn)后的鋼結(jié)構(gòu)多管樁基礎(chǔ)形式導(dǎo)管架吊裝灌漿海上風(fēng)電IHC-S800液壓沖擊錘正在全回轉(zhuǎn)起重船上

進(jìn)行單管樁沉樁作業(yè)IHC海上風(fēng)電基礎(chǔ)工程施工情況IHC-S800液壓沖擊錘正在全回轉(zhuǎn)起重船上

進(jìn)行單管樁沉樁

適用于潮間帶風(fēng)電施工的800噸全回轉(zhuǎn)起重船海上風(fēng)電基礎(chǔ)工程施工情況適用于潮間帶風(fēng)電施工的800噸全回轉(zhuǎn)起重船海

項(xiàng)目一期工程已于2011年12月28日完成風(fēng)機(jī)安裝，合