海上升压站裙桩型导管架基础设计分析

  [目的]  随着国内市场能源供给逐渐往新能源方向发展,海上风电在国家的大力支持下,逐步发展。作为海上风电的核心构筑物,海上升压站有着举足轻重的作用。由于导管架对水深的适应范围较广,目前国内及国际上主流的海上升压站平台,大部分采用导管架结构。根据导管架与桩的连接方式的不同,分为水下裙桩导管架以及常规的桩腿打入式导管架,根据以往经验,裙桩基础一般应用在深水区域(超过40 m)。  [方法]  针对导管架海上升压站裙桩基础,从施工及设计两个方面进行介绍,在某工程的区域性地质条件下,与常规打入式导管架腿进行了设计计算对比。  [结果]  分析表明:海上升压站带裙桩的导管架相比目前浅水区常规导管架,减小了桩长以及导管架杆件截面,降低了用钢量,节约了海上升压站的成本。  [结论]  研究成果对海上升压站的模块化开发具有重要的应用意义。     

海上风电钢管桩水平承载力计算方法研究

  [目的]  p-y曲线法在计算钢管桩水平位移时的桩身受力状态有明显优势。  [方法]  开发了一套新的p-y曲线自动提取程序,根据提取的剪力用三次样条曲线进行拟合,然后一次求导得到p。  [结果]  研究表明:该方法提高计算精度的同时,降低了使用者的经验要求,方便工程推广使用。  [结论]  针对桂山海上风电场项目的大直径单桩基础现场试桩结果进行三维有限元分析,验证了该提取方法在桩土相互作用分析中的可靠性。     

海上风电超长钢管桩试桩关键技术浅析

  [目的]  在海上风电工程中,为进一步优化桩基设计,同时为大范围沉桩作业提供施工参数资料,必须要进行海上试桩。近年来,随着海上风电机组装机容量不断增大,且海上风电场离岸越来越远,为满足设计承载要求,海上风机基础桩基设计长度不断增加。与普通试桩相比,海上超长钢管桩在试桩过程中存在诸多不同。为保证海上超长钢管桩试桩达到预定目标,  [方法]  作者对海上试桩中的关键技术进行了深入讨论。首先讨论了海上超长钢管桩试桩的试验项目设置,  [结果]  明确了合理的试桩顺序;其次对海上超长钢管桩试桩中基准桩设置、反力装置、沉桩施工、冲刷监测、试桩保护和桩身传感器保护等关键技术进行详细分析,  [结论]  对今后海上超长钢管桩试桩工程有指导意义;最后对海上试桩工程未来的发展进行展望及总结。     

海上风机单桩基础桩形影响因素分析

  [目的]  随着大直径单桩基础建造与施工能力的日益进步，单桩基础型式的应用正向更大水深发展，需要研究深水海域单桩基础不同桩形的优缺点，为同类工程提供参考。  [方法]  按高中低三种锥段位置，对广东阳江某海上风电场的单桩基础机位参数进行分组统计，分析其中的桩形选用规律。  [结果]  分析表明:高锥段大桩径设计会导致风机疲劳荷载偏高，机位浅层土中砂土和黏土的比例及具体力学指标决定了最佳桩形的锥段位置。  [结论]  通过对比研究:发现降低锥段是降低大桩径机位疲劳荷载的最佳方法，砂土含量高且内摩擦角较大的机位可通过提高锥段减小桩径，而黏土含量高地质偏软的机位则适用较低锥段的桩形。提出用单桩最优解的泥面刚度矩阵行列式大小来衡量机位的地基刚度水平，并分析了地基刚度水平与基础钢料量的关系。     

新型海上风电基础结构空间三维数值模拟研究

  [目的]  为迎对海上风电快速发展的趋势,亟需开发新型海上风电基础结构形式以满足大水深和深厚软基的设计需求。  [方法]  结合某海上风电工程基础设计为算例,以PLAXIS 3D大型有限元软件为平台,对一种新型大直径钢圆筒组合导管架风机基础结构进行空间三维弹塑性数值模型分析研究,采用合理可行的本构类型以及简化形式模拟风机基础的整体稳定性,考虑钢圆筒与土体之间的共同作用,分析风机基础的内力与位移;再用ANSYS软件建实体模型计算极限荷载工况下各构件的应力。  [结果]  研究结果表明:新型组合式风机基础内力和位移均可控,在理论上可适用于软基和深水区海上风电场建设。  [结论]  分析结果对今后新型海上风电基础结构的开发与研究具有一定的参考意义。     

一种新技术在海上风机基础冲刷防护的应用研究

  目的  随着我国海上风电开发的迅速发展,大直径单桩基础得到广泛应用,基础冲刷情况也日益严峻,选择合理适用的防冲刷方案对风电场长周期安全稳定运行、保证经济效益具有重要意义。  方法  通过某海上风电项目运行一年后大直径单管桩基础出现严重冲刷现象引出问题,对桩基础冲刷原理、目前国内外常规采取的防冲刷方案进行了概述,对某海上风电项目采用淤泥固化方案进行桩基础防冲刷试验的原理、参数、方案、工程实施进行了详述。  结果  通过对试验桩位长达两年的多次扫测、潜水员下水探摸,基本确定淤泥固化土层与桩身结合紧密、覆盖完整、试验效果良好。  结论  淤泥固化这种新型材料在海上风电基础的防冲刷应用具有一定的借鉴、推广意义。     

某海上风电场风电机组基础的施工设备配备方案研究

风电机组基础施工时的施工设备配备是海上风电场建设中的重要内容。在海上风电场风电机组基础的实际施工过程中,必须根据风电机组基础的形式、尺寸、重量等多方面因素,配置合理的施工设备,以保证风电机组基础的顺利施工。以广东省某海上风电场项目为例,分析了该项目中单桩基础施工及导管架基础施工所需配置的施工设备,可为后续海上风电场风电机组基础的施工设备配备提供参考。     

适合与风力发电结合的波浪能及海流能共同发电型式探讨

  [目的]  为了研究波浪能发电、海流能发电与海上风力发电结合的可能性和可行性,  [方法]  通过分析波浪能及海流能发电的设备型式和技术水平,提出三者共同发电的结合方式;通过分析福建省海上风能、波浪能和海洋能的自然条件,结合海上风电项目所处的独特地理位置,  [结果]  梳理出适合与波浪能、海流能发电结合的海上风电项目,并提出下一阶段工作需要关注的问题。  [结论]  提出综合开发海洋能源、提高用海效率的一种新思路,成为今后综合开发海上能源的新的研究方向。     

智慧型海上风电场一体化监控系统方案设计

  [目的]  针对海上风电场的运行管理情况,整合了海上风电机组、海上升压站、陆上集控中心的监控系统,提出了全面的智慧型海上风电场一体化监控系统方案。  [方法]  方案分析了其体系架构、功能要求、数据处理以及安全分区,以实现风电场海上升压站无人值守,陆上集控中心少人运行的运营模式。方案有效地整合了风机监控、升压站监控、视频及环境监控、风电功率预测、海缆故障监测、设备状态监测等多个子系统。  [结果]  对海上风电场内各主要电气设备提供了完善的监控功能,可实现运行监视、操作与控制、信息综合分析与智能告警、运行管理、辅助功能这五大应用。  [结论]  方案可有效降低风电场运营成本,达到技术先进、功能完备、性能可靠、经济合理的智能化运营要求。     

浅析海上风电施工安全管控

  [目的]  为了对快速发展的海上风电项目进行有效地安全管理,从施工的各个环节对海上风电全过程的安全风险和管理要点进行了梳理,提出了应对措施。  [方法]  通过我国首个以总承包模式建设的某海上风电项目实施过程中安全管理为依托,针对性地分析海上风电前期勘察、风机和升压站吊装、海缆敷设、调试等过程中的风险点,有效借鉴船舶和海洋工程中的相关国家标准和行业规范,以EPC总承包方的视角做出了全面的分析和总结,并对南海范围的海况特点、防台措施进行了重点关注。  [结果]  总结的安全管理思路为海上风电这一危险性较大的工程项目安全管理提供了实际范例和经验,也为海上风电项目安全管理的国家和行业标准的顶层设计提供了支撑。  [结论]  研究成果将会有力地促进南海范围内的风电资源开发。     

海上风电大数据发展研究

  [目的]  海上风电已成为全球可再生能源发展的研究热点,虽然前期取得了显著成绩,但勘测设计、建设管理、运行维护、技术创新、产业融资等方面还不太成熟,技术创新是解决以上问题主要途径。其中,大数据技术已经成为提升海上风电的可靠性和电力质量,降低运维成本的至关重要的一环。  [方法]  基于大数据技术探讨了海上风电大数据的价值与意义。  [结果]  以广东省海上风电大数据中心建设为例,提出了海上风电大数据的总体框架和主要任务。  [结论]  海上风电大数据发展对充分发掘广东省海域风能资源,推动广东省海上风电产业发展,促进能源结构优化转型和节能减排提供了有力支撑。     

海上风电船机与风电设备故障分析及应对策略综述

[目的]海上风电船机及风电设备故障时常发生.为了减少风电故障发生的频率,需要对安装船机设备提出新的设计要求和具体故障的应对策略.[方法]通过对风电船机及设备的故障类型的对比研究分析,深入剖析各个故障类型发生的原因并提出相对应的应对策略.[结果]海上风电工程建设中,安装船机及风电设备主体是两大工程器械,也是施工过程中出现...     

导向架平台吸力桶基础施工过程控制关键技术

[目的]针对目前吸力桶基础设计与施工技术还未成熟,缺乏规范性指导文件的现状,对吸力桶施工过程控制关键技术展开专题研究。[方法]以某海上风电场导向架平台基础工程为背景,以实测数据为基础,采用统计分析、数据挖掘、过程回溯反演的方法与技术手段。[结果]详细介绍了吸力桶基础成套安装设备与智能化、数字化控制系统的构成与功能;探讨了导向架吸力桶基础施工过程中的控制参数与控制标准;归纳总结吸力桶贯入/顶升可行性分析计算工况与参数取值方法;提出吸力桶从入泥沉贯到顶升回收全过程每一环节的控制要点与控制方法。[结论]最后以7个四桩导向架吸力桶基础的施工实测数据,说明吸力桶基础施工过程中控制参数的变化特征与控制效果,以供类似吸力桶平台基础设计施工时参考。     

400 MW海上升压站电气主接线方案探讨

  [目的]  海上风电场面临着离岸距离远、检修组织船舶机械成本高、检修周期长,日常维护受气候海况影响大等特点,合理选择电气主接线方案对风电场长周期安全稳定运行、合理安排检修时间、保证经济效益具有重要意义。  [方法]  主要对海上升压站送出海缆、主变、高中压侧电气主接线、重要电气设备联接的设计方案进行比较选择,通过短路电流计算、振动建模分析、运行工况分析等方法进行了不同方案的比较和探讨。  [结果]  根据分析比对,提出了海上升压站选用双分裂主变、线变组布置、主变低压侧电缆连接的电气主接线方案。  [结论]  希望对今后海上升压站的电气主接线设计提供借鉴。     

海上风电机组塔架基础一体化设计

  [目的]  随着国家对于海上风电竞价上网指导意见的出台,降低开发成本的需求越来越迫切,急需通过技术创新降低成本。而海上塔架和基础的成本,显著影响着海上风电的平准化度电成本LCoE(Levelized Cost of Energy),直接决定着海上风电项目的竞争力。  [方法]  为了有效降低塔架基础的成本,文章提出了基于数字化云平台iDO(integrated Design Offshore)的一体化设计方法,对极端极限状态ULS工况下结构的静强度、疲劳极限状态FLS工况下结构的疲劳损伤进行了数值计算分析。为验证一体化设计方法在降低海上风电塔架基础成本的效果,文章针对两个实际工程项目,基于iDO云平台和传统分步迭代法SIA(Sequentially Iterated Approach)进行设计分析,对比ULS工况和FLS工况下的结构安全衡准指标。  [结果]  计算结果表明:ULS和FLS工况下,基于iDO云平台的一体化设计方法比SIA在结构强度、变形、疲劳损伤等指标有较大幅度下降,可显著优化塔架基础结构,降低结构重量,减小整个支撑结构成本,降低海上风电的LCoE。  [结论]  在实际海上风电工程项目应用中,基于iDO云平台的一体化设计方法可有效降低塔架基础结构成本,从而提高海上风电项目的竞争力,同时可对未来海上风电支撑结构优化设计提供借鉴。     

海上漂浮式风机关键技术研究进展

  [目的]  海上漂浮式风机由于不受水深限制且便于运输安装等诸多优点,近年来在欧美日等发达国家得以快速发展。文章针对海上漂浮式风机关键技术和工程案例进行综述分析,以向国内相关研究和工程项目提供技术参考。  [方法]  首先介绍了海上漂浮式风机发展背景及基本类型,再进一步,分别介绍其稳性校核技术、系泊与动态海缆技术、水动力特性、气动力特性、一体化计算、模型试验研究、建造与安装技术、工程挑战与案例,最后对浮式风电市场与拓展运用做了相关总结。  [结果]  通过对海上漂浮式风机各关键技术进行梳理分析,理清了其技术研究现状与未来发展方向。  [结论]  文章综述了海上漂浮式风机各关键技术现状及相关工程运用案例,现阶段海上漂浮式风机依然面临不少技术挑战和行业发展困境,解决之道需从相关政策激励,技术攻关以及产业链的培育等,以多途径的方式降低浮式风电的工程造价成本,促进浮式风电产业进一步发展壮大。     

中国输电线路规范的风荷载计算比较

  [目的]  在台风袭击下,一些20世纪80、90年代建设的110 kV和220 kV输电线路经常出现铁塔损坏的现象,为了加固和改造事故线路,需要分析铁塔损坏的原因。  [方法]  介绍了中国1979、1990、2002和2012四个版本规定的输电线路风荷载计算方法,比较了设计风速、风压高度变化系数、体型系数、风荷载调整系数和覆冰风荷载增大系数等主要计算参数的差异,计算了某铁塔节段和导线在四个版本规定中的风荷载。  [结果]  计算结果表明:12规定的设计风速相比79、90和02规定增大5%～10%;79规程中60 m以下铁塔不考虑风振系数的规定严重低估了塔身风荷载;四本规定中110 kV和220 kV输电线路不采用导地线风荷载调整系数的规定严重低估了导地线风荷载。  [结论]  各规定的铁塔和线条风荷载差异的主要影响因素是风速重现期、铁塔或导地线风荷载调整系数,这也是风灾倒塔的主要原因。     

海上风电吸力式筒型基础应用研究

  [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。