海上风力发电复合筒型基础拖航稳性研究

  目的  海上风力发电复合筒型基础作为一步式运输安装技术的基础，已经广泛用于海上风电的发展。文章主要研究内容为保证复合筒型基础在施工过程中的稳定性。  方法  通过一步式运输安装船运输现场实验，对江苏响水25#风电整机施工过程中塔筒、叶片吊装以及拖航过程进行实时监测。  结果  结果显示，塔筒、叶片吊装过程中复合筒型基础倾角较小；拖航过程中船筒间相互作用力、横纵摇角以及筒内液封高度均满足要求。  结论  表明塔筒、叶片吊装过程中，复合筒型基础具有良好的稳定性；拖航过程中，运输船与复合筒型基础紧密贴合，能保证运输过程中整体结构的稳定；并且复合筒型基础在拖航过程中能够提供稳定的浮力。     

单筒多舱筒型基础临界吸力与需要吸力计算方法研究

针对单筒多舱筒型基础中舱压力小于边舱工况，研究其沉放过程渗流场特性；分析舱压比和中舱相对尺寸对临界吸力的影响，建立可考虑舱压比和中舱尺寸的临界吸力计算方法；分析舱压比对减小摩阻力与端阻力的影响规律，并基于有效应力原理建立可考虑舱压比的沉放需要吸力的计算方法。     

海上风电筒型基础整机运输过程荷载识别研究

根据某3.3 MW海上风电筒型基础整机运输期原型观测数据,首先采用加速度响应探究环境要素对整机振动影响。其次依据应变-荷载原理计算塔筒底部截面弯矩,并统计全程计算弯矩幅值,分析塔筒承受荷载随环境要素变化规律。结果表明：1）波高从0.2 m增加到2.0 m时,加速度均方根增加98%,波高是引起整机耦联振动的主要因素;2）波高小于1.0 m时,塔筒底部识别弯矩在0~10 MN∙m范围内波动,占设计弯矩的21.5%,波高增加到1.5 m时,识别弯矩幅值基本在10~25 MN∙m范围内波动;3）波高达到2.0 m时,塔筒底部弯矩幅值达32 MN∙m,占设计弯矩的68.9%,整机结构仍在安全范围内;4）运输期根据波浪条件预测制定运输方案,整机应在不超过2.0 m波高条件下运输,保证整机结构有富裕的安全空间。     

海上风电重力式基础应用与施工研究

该文重点介绍重力式基础结构,详细介绍了重力式基础结构的型式与特点,结合重力式基础在国内外的应用情况与前景,说明重力式基础研究的必要性。另外,详细介绍重力式运输、海床预备及安装等施工经验与研究方向,为我国海上风电重力式基础的设计和施工提供参考。     

海上风电筒型基础建造期风险分析研究

以中国某海上风电场筒型基础为研究对象,识别其建造期的风险源,并建立风险指标体系,然后基于改进的模糊故障树方法量化筒型基础建造期的整体风险发生概率,并与单桩基础结果进行对比。研究结果表明：筒型基础及单桩基础结构建造期的风险发生概率分别为3.21×10^-3、9.47×10^-3。依据DNV规范规定的失效频率等级可知,海上风电筒型基础及单桩基础结构建造期的风险等级均为高风险,但单桩基础的风险概率明显高于筒型基础,高约66.10%,筒型基础建造期的风险更低,工程实用性强。     

三筒吸力式导管架基础循环承载特性研究

为研究长周期循环荷载对多筒导管架基础水平承载力的影响，在砂土地基中开展物理模型试验，考虑循环加载次数、循环幅值比及对称比等因素为变量，对基础在循环加载后的水平单向极限承载力进行分析。结果表明：随着循环荷载幅值比和循环次数的增加，基础周土的致密性得到有效提高，进而增强了水平极限承载力。同时循环荷载对称比的增加会减小基础的水平承载力。说明水平单调承载力受循环荷载极值差的影响，差值越大对于基础周土的致密化效果越好，水平承载力越大。     

海上风电厚壁筒型基础刃脚优化试验及下沉阻力研究

通过在筒裙端部加装刃脚进行减阻,并通过试验寻找最优的刃脚体型,同时利用任意拉格朗日欧拉方法（ALE）进行筒型基础下沉全过程数值模拟。结果表明：在厚壁筒型基础端部加装刃脚可有效减小端阻力,在砂土中下沉时,最优的刃脚体型为60°夹角,通过试验对比,证明理论公式计算端部压力的可行性;ALE数值方法可模拟试验模型下沉过程,误差在20%以内。最后,利用ALE数值模拟,分析刃脚端面和斜面应力分布,并且研究土质参数对刃脚结构下沉阻力的影响。     

海上风电筒型基础结构体系阻尼特性研究

针对某筒型基础海上风电结构,基于实测振动响应数据,采用随机子空间法对所测海上风电结构的阻尼进行识别,研究海上风电筒型基础结构在停机及运行状态下阻尼的变化规律。结果表明：在停机状态下,海上风电筒型基础结构的顺风向阻尼和横风向阻尼均随外界风速的增大呈增长趋势,两者的平均值分别为0.952%和0.973%;当风电机组处于运行状态时,顺风向运行阻尼随外界风速的增大呈增长趋势,阻尼平均值在3.87%~5.28%之间变化,而对于横风向运行阻尼,其变化趋势受外界因素的影响较小,阻尼平均值在整个风速范围内在1.74%~3.37%之间变化,横风向运行阻尼小于顺风向运行阻尼。     

单侧冲刷对海上风电筒型基础稳定性影响研究

海上风电筒型基础在位工作期间长期受到海流的冲刷,基础的稳定性受到一定影响.通过模型试验和数值方法研究粉土地基中,单侧冲刷工况单筒多舱筒型基础的水平向和抗倾覆极限承载力与冲刷率之间的关系,以及冲刷对基础水平向-倾覆荷载(H-M)复合承载特性的影响.研究结果表明,筒型基础的水平向和抗倾覆承载力主要由筒外前侧和筒内土体提供,...     

海上风电单筒多舱筒型基础筒体屈曲特性研究

对单筒多舱筒型基础入土下沉过程进行稳定性分析,研究其失稳模式与临界屈曲荷载以及分舱板与纵向加劲肋对筒内外压差临界值的影响。结果表明,单筒多舱筒型基础筒体失稳属于极值点失稳,应采用非线性方法确定结构失稳的临界荷载;分舱板和适当间距的加劲肋均可提高筒体的临界屈曲荷载,但随筒顶接近泥面,其提升效果逐渐减小,筒内外压差控制条件转变为防止筒内土体发生渗透破坏。     

海上风电筒型基础抗液化性能研究

目的 随着对清洁能源的需求进一步扩张,近年来海上风电行业的发展突飞猛进,而筒型基础凭借其经济性好、施工方便、可回收利用等优点成为海上风电基础的优选项。由于我国地震带分布广泛,海上风电基础的抗震性能是结构安全性中必须考虑的一环。筒型基础结构刚度较大,地震对结构自身产生破坏的概率较低,风电基础在地震作用下的失效主要是地基土的液化造成的。文章对砂土地基中海上风电筒型基础的抗震性能展开研究。 方法 通过振动台试验对筒型基础砂土地基的抗液化性能进行了分析,研究对象包括砂土地基中的4种筒型基础。4种筒型基础形式分别为单筒型基础、复合筒型基础、三筒型及四筒型导管架基础。 结果 试验获得了不同型式筒型基础的砂土地基超孔压比,阐明了筒型基础及其砂土地基的抗震机理。 结论 筒型基础可以通过上部结构的附加荷载效应和筒壁及分舱板的环箍效应削弱砂土的剪缩性,进而提高其抗液化能力。将单筒型基础与复合筒型基础、三筒导管架基础与四筒导管架基础的试验结果进行比较,发现复合筒型基础和四筒导管架基础在砂土地基中的抗震性能分别优于单筒型基础和三筒导管架基础。     

一体化理念在国内海上风电开发建设上的应用探究

可再生能源作为日益严峻的能源问题和因此导致的环境问题的重要解决措施之一,受到世界各国的重视,海上风电作为可再生能源的新兴领域和重要组成部分得到了推广和发展。将多个领域中成功应用的一体化设计理念引入到海上风电场前期、风机选型、风机基础与风电机组设计、建设期、运营期的各个环节,分析了国内海上风电场成本降低和突破效益瓶颈的可行性。研究表明:一体化理念应用于海上风电项目前期核准、设计、施工建设、运营维护等全生命周期中,大幅降低了风电场成本,并提高了风电场的抗风险能力。     

生态系统理念在海上风电项目管理中的应用研究

  [目的]  中国海上风电行业已迈入快速发展期,如何创新项目开发管理模式,有效应对海上风电造价高、界面多、工期长等问题,实现成本降低、效能提升,是推动海上风电行业健康快速发展的重要保障。  [方法]  通过将生态系统理念应用到海上风电场项目开发建设和运营管理中,探索构建海上风电场生态系统,以搭建风电场神经网络为核心,提高整体关联效能,实现最优开发目标;利用层次分析法对系统影响因子权重进行定量分析。  [结果]  通过海上风电场生态系统的构建,使海上风电场具备信息快速的收集、存储、共享、分析和反馈调节功能,降本增效,提升风电场稳定性。  [结论]  生态系统的引入为海上风电项目的开发管理和提供了新的思路,借助人工智能技术等前沿科技的发展,海上风电场生态系统也将不断完善和广泛应用。     

海上风电单桩基础地基加固技术研究

目的  在以“双碳”为目标的能源政策导向下,海上风力发电作为一种新型的能源技术,得到了广泛的应用,并且在中国迅速发展。单桩基础是海上风电中最经济、应用最广泛的基础。为解决单桩基础的变形及冲刷保护问题,提出了一种地基加固技术,并对该加固技术进行研究分析,给出加固方法的依据。 方法  针对桩基地基加固技术进行方法研究论证,通过针对加固技术路线及工艺研究,选取一种适合于海上施工的地基加固技术,并采用数值分析方法针对加固效果及加固影响范围进行详细分析。 结果  结果表明：在1.15倍荷载下,采用地基加固的单桩基础的水平承载力提升15%以上,通过地基加固可以适用于更大容量的机型。本分析案例中,当地基加固深度、水平范围都达到8 m时,加固深度方向范围的土体比加固平面方向范围的土体获得的收益更大。 结论  利用水泥土加固的技术方案经数值分析验证可靠,对单桩承载能力提升显著,且加固范围合理经济,可为后续海上风电实际工程单桩地基加固技术的应用提供借鉴。     

不同边界条件下吸力筒导管架式海上风电振动特性分析

  目的  吸力筒导管架是一种具备许多优点的新型海上风电基础,其振动特性与传统基础有着明显的不同。正确处理无限域地基的边界条件对准确分析振动问题至关重要,故对不同边界条件下吸力筒导管架式海上风电的振动特性进行分析。  方法  以某吸力筒导管架式海上风电为分析对象,在ANSYS APDL中建立结构与土体耦合的全三维有限元模型,研究边界条件对自振频率的影响并对相关参数进行敏感性分析。  结果  不同边界条件对整机固有频率影响较大,改变边界条件对结构轴向刚度和扭转刚度的影响大于对弯曲刚度的影响,整机固有频率随着粘弹性边界弹簧刚度、土体弹性模量和筒土摩擦系数的增大而增大。  结论  分析了影响整机固有频率计算精度的相关因素,可为工程计算提供参考。     

多波束测深系统在海上风电场测量中的应用

[目的]为了获取详细的海底地形地貌信息,提出了一种基于多波束测深系统在海上风电场测量中的应用.[方法]以广东某一海上浮式风电装备研制项目为例,详细介绍了Reson SeaBat T50-P多波束测深系统的原理和组成,通过项目的实施,对测深成果进行了分析和精度评定.[结果]通过本项目的实际应用,验证了多波束测深系统在海上...     

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。     

海上风电集群电能组合输送方式研究

摘要： 江苏如东大规模海上风电场建设工程包括9个潮间带,各风电场分散布局,采用单一的输电方式不仅输电效率低,工程建设资金较高,而且海底电缆对海域资源的占用和施工期对海域环境的影响较大。文中依托江苏如东大规模海上风电场建设工程,研究分散布局的大规模海上风电场集群电能最优输送方式,深入研究了不同输电方式的特性及适用范围,提出了适合分散布局、离岸距离差距较大的大规模海上风电场的电能输送优化方案,并详细仿真研究了电能输送优化方案中的无功配置及过电压水平,提出了在海缆末端并联补偿度为60%~70%的电抗器,能够有效限制工频过电压;限制操作过电压的策略需要根据海上风电场的具体布置具体设计。     

冰区海上风机基础设计中的冰荷载研究初探

冰荷载参与组合的工况往往成为冰区海上风机基础设计的控制工况。通过对冰荷载计算方法、冰激振动研究、冰振疲劳分析和抗冰结构设计的相关介绍,明确了海上风机基础设计中开展冰荷载研究的必要性,为海冰作用对基础设计的影响评估提供了理论依据和技术路线指导。