漂浮式海上风电施工关键技术应用研究进展

漂浮式海上风电是深远海海域风能资源开发建设的关键技术，也是推动我国新型能源体系建设、落实“双碳”目标的重要举措。相比于陆上风电与近海固定式海上风电，漂浮式海上风电在运输、施工与安装等方面均存在较大差异，目前国内相关技术尚不成熟且成本较高，在一定程度上阻碍了漂浮式海上风电的商业化发展。结合国内外漂浮式海上风电的发展现状，分别对各类装备的运输、施工与安装技术进行了系统总结，展望了漂浮式海上风电施工关键技术的发展趋势，以期为我国未来深远海海域风能资源的开发利用提供必要的指导。     

系泊参数对漂浮式风力机平台的影响研究

海上漂浮式风力机的研究已成为风电领域的重点与热点,而系泊对漂浮式风力机平台的安全有极其重要的影响,因此本文选取基于Barge平台的NREL 5MW漂浮式风力机作为研究对象,研究系泊参数对漂浮式风力机动态响应及系泊缆张力的影响。结果表明:系泊直径和系泊长度的变化对漂浮式风力机纵摇及系泊缆顶端张力影响较大,对垂荡和纵摇影响较小;当系泊直径为0.3m时,纵荡位移偏移量达到最大,系泊缆顶端张力达到最小;随着系泊长度的增长,纵荡位移不断增大,系泊缆顶端张力不断减小。     

振冲系泊桩基础成桩试验研究

目前海上风电以单桩或群桩基础为主,基础依靠深插桩体满足风机结构竖向抗拔承载力要求,随着大功率海上风电机组的投产与安装,如何提高桩基础抗拔承载能力成为制约海上风电大规模发展的瓶颈。本文以改进的振冲器为施工器械,结合预应力锚杆关键技术,综合振冲加固与高压旋喷桩的施工工艺形成了振冲系泊桩成套施工技术,提出了振冲系泊桩新型桩基础;开展了现场成桩试验和现场载荷试验,结果显示:运用该成套技术形成的振冲系泊桩桩身完整性良好且具有较强的抗拔性能;进行了有限元模拟仿真,分析了振冲系泊桩承载机理和破坏模式,通过仿真计算知3.5 m桩长的振冲系泊桩在一般黏土地基中的单桩极限抗拔承载力可达450 kN,是相同桩长的圆柱桩的7.5倍。     

基于水动力分析的15MW级半潜式漂浮基础优化研究

半潜漂浮式基础是适合深远海风电资源开发的一种安全经济的基础形式，基础单位兆瓦用钢量是影响开发投资的重要因素，也是浮式基础先进性的技术指标之一。为此，以15 MW级三立柱半潜式基础为研究对象，减小边柱直径以降低用钢量，通过对比优化前后的浮式基础水动力性能，验证优化后的浮式基础设计可行性及合理性。结果表明，优化后的浮式基础水动力性能优异，运动及系泊载荷等响应特征满足设计目标，水动力性能基本与优化前一致，说明减小边立柱尺寸是可靠、可行的优化方向，为降低浮式基础用钢量提供了新的思路和路径，有利于推动深远海海上风电的商业应用。     

海上升压站基础导管架及上部组件灌浆连接施工技术

导管架结构是近年来海上升压站基础的主要形式,灌浆连接则是该基础施工的一项关键技术。以江苏某升压站灌浆施工的实践为依托,总结后桩法斜桩基础导管架水下灌浆和上部组件灌浆连接施工的关键技术,采用自主研发的优固特?UHPG-120海上风电导管架灌浆料、集装箱式海上风电灌浆作业系统和特殊的导管架水下灌浆工艺,成功实现了该升压站项目的灌浆连接。     

海上风电吸力桶导管架基础施工技术研究

以大连庄河海上风电项目为例,开展了对海上风电吸力桶导管架基础施工工艺、沉贯安装关键技术及施工过程中的监测内容、监测方法及精度控制等深入研究,提出了对测量精度、质量检验与验收的要求与注意事项.解决了海上风电吸力桶导管架基础施工诸多技术问题,可供类似工程借鉴.     

通航库区漂浮式光伏系泊系统设计

区别于一般的水面漂浮式光伏,通航库区漂浮式光伏由于其特殊的环境条件和额外的通航设计要求,需要进行针对性的系泊系统方案设计。基于库区通航河道水体深、水位变化大、流速大、河面宽以及通航需求等特点,计算漂浮阵列所受载荷,进行阵列及系泊系统一体化耦合分析,根据系泊载荷,不同水位变化和航运等级进行系泊线规格、长度及数量、系泊线配重块规格及数量、桩锚规格及数量以及布置方案的设计,并通过计算分析验证了系泊系统方案满足设计要求。     

海上风电吸力式导管架施工效率提升创新与应用

长乐A区海上风电场作为国内首个水深超40 m、离岸距离超过40 km的海上风电场,大规模采用三筒吸力式导管架作为海上风电风机基础,对三筒吸力式导管架施工工艺进行创新与实践,提高了施工工效,降低了作业风险,丰富了海上风电领域吸力式导管架的施工经验,可供海上风电吸力式导管架基础应用提供参考。     

漂浮式光伏电站漂浮方阵多点系泊特性研究

位置的稳定性对光伏电站的发电效率和生产安全有着重要影响。漂浮式光伏电站漂浮方阵在风、浪、流的作用下易发生移动和旋转,而采用多点系泊系统可有效限制漂浮式光伏电站的过大偏移。以尺寸为170 m×170 m的漂浮方阵为对象,采用静力分析的方法对该方阵在多点系泊系统中的锚泊线张力及方阵偏移量进行了系列研究,得出了张力及偏移量与水平跨距、系泊密度间的规律。相关成果可为漂浮方阵多点系泊系统的设计提供参考。     

高寒高海拔地区漂浮式水上光伏系泊系统布置影响因素研究

为研究漂浮式水上光伏在高寒高海拔地区的应用,保证高寒高海拔环境下光伏阵列系泊系统的有效性、安全性与可靠性,基于理论分析并结合实际工程,初步分析了高寒高海拔地区漂浮式水上光伏系泊系统布置影响因素,并结合工程实践结果,提出了初步解决措施.结果表明:冰层、冰脊、浮冰及冰水分离均会对高寒高海拔地区漂浮式水上光伏系泊系统的布置产...     

风波流多环境海上漂浮式风力机张力腿平台动态特性

平台结构是漂浮式海上风力机安全运行的基础保障。采用边界元并结合多体动力学方法,分析了张力腿（Tension Leg Platform,TLP）漂浮式风力机平台结构,研究了平台结构在频域和时域运动响应变化及漂浮式平台在多种不同海洋环境条件下风、波、流联合作用,与波浪载荷独立作用时的运动响应进行了比较,得出平台结构在时域中的动力响应及张力腿结构张力变化情况。结果表明：漂浮式平台在频域变化范围内,运动响应主要集中在低频部分,绕射力对漂浮式海上风力机TLP平台的作用力不能忽略;海洋环境载荷较小时,风、波、流联合作用比只有波浪运动响应强烈,而随着海洋环境载荷增强,波浪作用越来越大,对漂浮式平台运动有着重要影响;风、波、流联合作用运动响应标准差大于只有波浪作用,平台偏离平衡位置更加剧烈;张力腿最大张力随着海洋环境载荷增强逐渐增大,每根张力腿张力标准差都是以相同的趋势递增。研究结果对海上张力腿平台结构设计与优化具有很高的参考价值。     

海上风电导管架式基础钢管桩沉桩技术

以广东海域某海上风电场工程为例,分析了海上风电导管架式基础大直径、长钢管基础桩沉桩施工难点及关键技术,对基础桩沉桩施工流程进行了详述。通过应用特殊设计的负压式稳桩平台、夹持式起桩器及内插式送桩器等设备设施,并采取合理的施工工艺,有效地降低了恶劣海况对施工的影响,保障了沉桩精度,提高了沉桩施工工效及质量,可供类似工程借鉴。     

极限海况下三种漂浮式风力机平台的动态响应对比

平台结构的稳定性是漂浮式海上风力机安全运行的基础保障。为对比几种漂浮式风力机平台结构的稳定性,分别建立基于张力腿式、桅杆式、驳船浮式平台的漂浮式风力机模型,采用有限元方法并结合多体动力学方法,研究了3种平台结构在风、浪、流载荷作用下的时域和频域动态响应,得到了各波浪力随波浪频率的变化趋势及其对比情况。结果表明:运动幅值和平台所受波浪力均在低频波浪作用下出现较大响应;极限海况下,驳船式平台动态响应较之Spar和张力腿更为剧烈。     

海上漂浮式风机发展调研及分析

经调研全球各地海上漂浮式风机的发展历史、现状,总结分析了现有不同漂浮式风机基础平台型式的结构特点及相关特性,对已经开发、正在开发和将要开发的漂浮式风电场进行了汇总分析,通过技术进步和削减建造成本提高竞争力,加强浮式风机领域的技术研究,以期在漂浮式技术方面跻身世界前列。     

海上漂浮式风力发电机组载荷计算软件特点分析

载荷计算是海上风电机组开发的关键性工作,准确的载荷仿真非常重要。在全面调研海上风电机组载荷仿真计算软件,尤其是浮式载荷仿真软件的基础上,简要介绍了主要计算软件的特点、新的改进及其发展趋势,以期对海上风电载荷计算工程师有所帮助。     

浅析海上大容量风电机组安装工程技术

2021年国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》的通知,海上风电的开发与利用将大幅增加。2022年迎来了海上风电平价时代,机组“大容量化”是必然的趋势。主要通过近年来国内大容量海上机组的安装技术进行分析,推选成本、工期等最优的解决方案,可为大容量海上风电机组的安装提供参考和借鉴。     

浮箱系泊系统锚索静力特性分析

锚索的静力特性对浮箱系泊系统安全性及稳定性起着至关重要的作用。因此,有必要对浮箱系泊系统的静力特性进行深入研究,进一步为系泊系统设计计算提供参考。基于弹性悬链线理论及多点系泊系统静力计算方法,结合大型水动力学软件AQWA,选取一典型的矩形浮箱式结构系泊系统为数值仿真算例,并根据浮箱基本参数及相关技术要求,分别建立张紧式和悬链式系泊系统静力分析模型。详细研究了系泊缆索张开角度、系泊半径、缆索材料、张紧程度等关键敏感性参数对系泊系统缆索张力及位移静力特性的影响作用。研究结果表明:在讨论范围内,增大系泊半径、使用合成纤维索、适当增加预张力,可以加强对浮体运动的约束,进一步提高系泊系统的稳定性,增强系泊系统适应环境的能力。     

海上风机基础高阶水动力荷载数值模拟研究

在实际海洋环境下,海上风机结构常常承受非线性波浪和系泊系统的联合作用,探究海上浮式风机基础高阶水动力荷载及其运动响应非常重要.该文基于非线性势流理论和摄动展开技术,建立了海上浮式风机基础与波浪和系泊系统耦合作用的二阶时域高阶边界元数值分析模型,研究了OC4-DeepCwind半潜浮式风机基础在波浪作用下的动力响应特性....     

海上风电工程建设风险分析与防控

近年来,随着海上风电技术的不断发展,在全球可再生清洁能源的发展浪潮中,海上风电逐渐成为一个重要方向。中国东南海域拥有丰富的海上风能资源,发展海上风电对改善自然环境,实现“3060”双碳目标具有重要意义。在海上风电开发的前期决策、工程建设、生产运营等各个不同阶段中,以工程建设期的风险最为集中。国内外专家学者逐步构建起事故频发倾向理论、社会环境理论、因果链锁理论等一系列理论。通过对海上风电工程建设风险的识别、分析、估测、控制,结合平海湾海上风电场项目的具体案例,对海上风电工程建设中的自然风险、技术风险以及各类施工安全风险等进行系统的评估与分析,并研究探讨应对策略,以降低风险、减少损失,丰富海上风电场项目工程建设风险管理的实践经验。     

海上光伏项目的前期开发——以山东省沿海为例

近年来，随着海洋经济的快速发展和科学技术的不断进步，拓展了海域开发利用的深度和广度，海域利用方式出现新的变化，越来越多的风电、光伏等项目布局在海上。为深入贯彻落实碳达峰、碳中和战略部署，充分发挥资源优势和产业优势，国家能源局加快推进海上风电、海上光伏、海洋能等新兴可再生能源发展，推动能源结构调整优化和绿色低碳转型。从海上光伏自身特点出发，遵循合规合理开发、科学精准施策的原则，梳理出一套海上光伏项目开发建设流程，为海上光伏项目开发提供借鉴。