5 风电机组选型、布置及风电场发电量估算
5.1 风电机组选型
5.1.1 单机容量范围及方案的拟定
5.1.1.1 风电机组发电机类型的确定
风电场机型选择应考虑适合风电场场址的风资源条件，有利于提高风电场的发电效益。随着国内外风力发电设备制造技术日趋成熟，针对不同区域风资源条件，各风机设备制造厂家已经开发出不同结构型式、不同控制调节方式的风力发电机组可供选择。按照IEC61400-1标准（风电机组设计要求），风电场机组按50年一遇极大风速可分为I、II、III三个标准等级，每个等级按15m/s风速区间的湍流强度可分为A、B、C三个标准等级，为特殊风况和外部条件设计的为S级。因此，根据怀宁风电场场址的地形、交通运输情况、风资源条件和风况特征，结合国内外商品化风电机组的制造水平、技术成熟程度以及风电机组本地化率的要求，进行风电场机组型式选择。
风力发电机组选型应考虑的几种因素
(1) 风电机组应满足一定的安全等级要求
表5.1.1.1-1 IEC61400-1各等级WTGS基本参数
上表中各数据应用于轮毂高度，其中V ref为10min平均参考风速，A 表示较高湍流特性，B表示中等湍流特性，C表示较低湍流特性，Iref为湍流强度15m/s时的特性。在轮毂高度处，15m/s风速区间的湍流强度值不大于0.12，极大风速为28.2m/s。根据国际电工协会IEC61400-1(2005)标准判定本风电场工程70~90m轮毂高度适宜选择IECⅢC及以上等级的风力发电机组。
(2) 风轮输出功率控制方式
风轮输出功率控制方式分为失速调节和变桨距调节两种。两种控制方式各有利弊，各自适应不同的运行环境和运行要求。从目前市场情况看，采用变桨距调节方式的风电机组居多。
(3) 风电机组的运行方式
风电机组的运行方式分为变速运行与恒速运行。恒速运行的风力机的好处是控制简单，可靠性好。缺点是由于转速基本恒定，而风速经常变化，因此风力发电机组经常工作在风能利用系数(Cp)较低的点上，风能得不到充分利用。变速运行的风电机组一般采用双馈异步发电机或多极永磁同步发电机。变速运行方式通过控制发电机的转速，能使风力机的叶尖速比接近最佳值，从而最大限度的利用风能，提高风力发电机组的运行效率。
(4) 发电机的类型
目前，市场上主流的变速变桨恒频型风电机组技术分为双馈式和直驱式两大类。双馈式变桨变速恒频技术的主要特点是采用了风轮可变速变桨运行，传动系统采用齿轮箱增速和双馈异步发电机并网，而直驱式变速变桨恒频技术采用了风轮与发电机直接耦合的传动方式，发电机多采用多极同步电机，通过全功率变频装置并网。直驱技术的最大特点是可靠性和效率都进一步得到了提高。
还有一种介于二者之间的半直驱式，由叶轮通过单级增速装置驱动多极同步发电机，是直驱式和传统型风力发电机的混合，但是该类产品还不是很成熟，因此本工程不推荐。
双馈式：交流励磁发电机又被人们称之为双馈发电机。双馈风电机组中，为了让风轮的转速和发电机的转速相匹配，必须在风轮和发电机之间用齿轮箱来联接，这就增加了机组的总成本；而齿轮箱噪音大、故障率高、需要定期维护，并且增加了机械损耗；机组中采用的双向变频器结构和控制复杂；电刷和滑环间也存在机械磨损。目前，世界各国正在针对这些缺点改进机组或研制新型机组，如无刷双馈机组。
永磁直驱风电机组，就是取消了昂贵而又沉重的增速齿轮箱，风轮轴直接和发电机轴直接相连，转子的转速随来流风速的变化而改变，其交流
电的频率也随之变化，经过大功率电力电子变频器将频率不定的交流电整流成直流电，再逆变成与电网同频率的交流电输出。
表5.1.1.1-2 双馈型与直驱型风力发电机组的特性比较
双馈式风力发电机组的特点是采用了多级齿轮箱驱动有刷双馈式异步发电机。它的发电机的转速高，转矩小，重量轻，体积小，变流器容量小，但齿轮箱的运行维护成本高且存在机械运行损耗。
直驱式风力发电机组在传动链中省掉了齿轮箱，将风轮与低速同步发电机直接连接，然后通过变流器全变流上网，降低了机械故障的概率和定期维护的成本，同时提高了风电转换效率和运行可靠性，但是电机体积大、价格高。
永磁直驱虽然发电机体积大、成本高，但由于省去了昂贵的齿轮箱，电能生产的机械传动路径缩短了，避免了因齿轮箱旋转产生的机械损耗、噪声以及材料的磨损甚至漏油等问题使机组的工作寿命更有保障，也更适
合于环境保护的要求；发电机外围面积大，易散热，由于没有电励磁，转子损耗近似为零，可采用自然通风冷却，结构简单可靠；交流一直流一交流变频装置可以根据要求进行有功功率、无功功率及频率输出的任意调节，谐波分量低，具有很强的低电压穿越能力，以适应电网扰动，实现高效率发电。由此可以看出，永磁材料的使用使直驱风电机组的优势更加突出。
永磁直驱同步发电机系统存在的缺点是：对永磁材料的性能稳定性要求高，电机重量和成本增加。另外，IGBT逆变器的容量较大，一般要选发电机额定功率的120％以上。
永磁直驱风电机组的设备总价比双馈风电机组的高，双馈机组在价格上占有一定的优势，但总体价格相差并不是很大。从维修成本来看，直驱型占有相当大的优势。风力发电机风轮的受力状况极为恶劣，经常在急剧变化的重载荷下连继运行数十小时，采用双馈型机组时，风轮所受到的各种载荷都通过主轴直接传递给齿轮箱的低速轴，所以齿轮箱成为故障率最高的部件。有的风场齿轮箱损坏率高达40％～50％，个别品牌的齿轮箱更换率几乎接近100％。以大坂城风电场一场为例，由齿轮箱故障或损坏导致的直接电量损失年均约15万kW.h，占非常规维护工作量的40％以上。
结论：
1）双馈风电机组具有很高的性价比，尤其适合变速恒频风力发电系统，因而在未来一段时间内仍然是风电行业的主流机型。
2）永磁直驱风电机组可靠性高、运行维护简单；电网运行质量大大提高。在技术经济条件成熟时，永磁直驱风电机组有望成为风电领域更受欢迎的产品。
目前，由于双馈风电机组技术十分成熟，生产厂商较多，业主选择性更强，运行经验丰富，仍是风电场开发的主流机型。而直驱风电机组技术尚未完全成熟，国内生产厂商较少，有些机型还处在设计研发阶段，并且已投人运行的机组运行时间较短，其性能、工艺质量尚需时日考验，更大兆瓦级直驱风电机组仍需在结构、材料、工艺等方面进一步研究。此外，使用性能更好的变流器才会有更好的前景。
直驱风电机组是近几年发展起来的新型机组，代表了未来风电技术的发展方向。随着永磁新材料的使用，新结构发电机和电力电子变流器的结
合，有望大幅减少大功率低速直驱风电机组的空间尺寸，可以预见直驱风电机组尤其是永磁直驱风电机组的市场占有率将不断增长。
从国外技术发展上来看，采用永磁直驱技术是大型风力发电产品发展必然的趋势，而且稀土永磁材料在我国的储量最大，原材料成本远小于国外，更应该考虑采用永磁直驱技术。必须注意的是永磁电机占直驱机组的成本31％，而双馈电机只占双馈发电机组的6％，这样的话采用直驱式风力发电机组的方案利润空间会更大。
(5) 风电机组的机组性能应满足场址区特殊环境、气候等条件要求
怀宁属北亚热带湿润气候区，气候特点为四季分明、日照充足、热量丰富、雨量充沛、无霜期长，年平均温度16.4℃、历年极端最高气温：39.9℃、历年极端最低气温：-15.1℃。因此，风机的选择可采用常温型机组。
根据国家电网公司关于《国家电网公司风电场接入电网技术规定(修订版)》，结合风电场输电特点、场区地形、地貌、地质条件、机组安装及运输等因素，提高土地综合利用率，本工程选用直驱型和双馈型风力发电机进行经济比选。
海上风电机组要点总结 一、概述： 中国已建和在建的海上风电项目有上海东海大桥10万千瓦项目、江苏如东潮间带15万千瓦示范项目以及2010年国家发改委启动的首轮100万千瓦海上风电招标项目 海上风电的优缺点： 二、基础结构的分类 基础结构类型可分为：桩式基础，导管架式基础，重力式基础，浮动式基础等多种结构形式。
1.1单桩基础 单桩基础由大直径钢管组成，是目前应用最多的风力发电机组基础，该中形式基础是用液压撞锤将一根钢管夯入海床或者钻孔安装在海床形成的基础。其重量一般为150t-400t，主要适用于浅水及 20～25 m 的中等水域、土质条件较好的海上风电场项目。这种基础目前已经广泛地应用于欧洲海上风电场，成为欧洲安装风力发电机的“半标准”方法。 优点：是无需海床准备、安装简便。 缺点：移动困难；并且于直径较大需要特殊的打桩船进行海上作业，如果安装地点的海床是岩石，还要增加钻洞的费用。 1.2多桩基础 多桩基础的概念源于海上油气开发，基础由多个桩基打入地基土内，桩基可以打成倾斜
或者竖直，用以抵抗波浪、水流力。 中间以灌浆或成型方式（上部承台/三脚架/四脚架/导管架）连接塔架适用于中等水深到深水区域风场。 优点：适用于各种地质条件、水深，重量较轻，建造和施工方便，无需做任何海床准备； 缺点：建造成本高，安装需要专用设备，施工安装费用较高，达到工作年限后很难移动。 应用情况：2007 年英国Beat rice示范海上风电场，两台5MW的风机均采用的四桩靴式导管架作为基础，作业水深达到了45m，是目前海上风机固定式基础中水深最大的；我国上海东大桥海上风场采用的是多桩混凝土承台型式。 2.三脚桩基础 三脚桩基础采用标准的三腿支撑结构，由中心柱和3根插入海床一定深度的圆柱钢管和斜撑结构组成。钢管桩通过特殊灌浆或桩模与上部结构相连，可以采用垂直或倾斜管套，中心柱提供风机塔架的基本支撑，类似于单桩基础。其重量一般在125~150t左右，适用水深为20~40m。 这种基础由单塔架结构简化演变而来，同时又增强了周围结构的刚度和强度，在海洋油气工业中较为常见。
海上风电项目的“一体化设计”难点分析 自从我国风电行业开始涉足海上项目以来，“一体化设计”的概念一直被广泛传播。这个最初源于欧洲海上风电优化设计的名词，相信无论是整机供应商、设计院，还是业主、开发商，都在各种场合不止一次地使用或者听到过。 而对于“一体化设计”的真正内涵以及国内风电项目设计中阻碍“一体化设计”目标实现的因素，并不是每个使用这个词的人都能说得清楚，甚至很多从业者把实现“一体化建模”等同于实现“一体化设计”，对该设计解决和优化了哪些问题也缺乏探究，不利于未来通过“一体化设计”在优化降本上取得切实成效。 本文对当前海上风电行业在“一体化设计”方向上需要解决的部分客观问题加以描述，以增进行业对此的了解，并提出可能的研究方向。 “一体化设计”的内容和意义 “一体化设计”是把海上风电机组，包括塔架在内的支撑结构、基础以及外部环境条件(尤其是风况、海况和海床地质条件)作为统一的整体动态系统进行模拟分析与校核，以及优化的设计方法。运用这种方法，不仅能更全面地评估海上风电设备系统的受力状况，提升设计安全性，也能增强行业对设计方案的信心，不依赖于过于保守的估计保证设计安全，为设计优化提供了空间，有利于系统的整体降本。
根据鉴衡认证对某5.5MW 四桩承台机组模拟测算的结果，相比现有的机组与基础分离迭代的设计方法，海上风电一体化设计能够进一步优化整体结构(见表1)。在平价上网压力下，“一体化设计”是海上风电行业降本的必然途径之一。 “一体化设计”难点分析 目前，机组和基础的设计分别由整机供应商、设计院负责。想要实现真正的“一体化设计”，仍有以下几个方面必须做到统一：设计标准、建模一体化、工况设定与环境条件加载的一体化以及动态载荷的整体提取。 一、标准一体化 当下，海上风电行业涉及的标准较多，与风电机组设计相关的主要是IEC61400系列国际标准及其对应国标，设计院的基础设计主要受港工设计标准(如：JTJ215、JTS167-4 等)以及部分行业标准(如：NB-T10105 等)的约束。国际标准从整体设计的角度，对基础的设计方法一并明确了要求，但其与港工设计标准、行业标准在一些要求或指标上存在重叠与冲突。其中一个比较突出的例子是，在极限载荷上，风电行业的国际标准通常使用1.35 的安全系数，而国内港标、行标使用1.4、1.5 的安全系数，从而增加了基础的成本。行业正在积极推进这些标准的统一化工作，例如，提出一些风电专属标准，以解除设计院受到的束缚。 二、建模一体化 海上风电机组、基础与多种外部环境条件是一个统一的整体，对这些结构和边界条件进行整体建模仿真是“一体化设计”最基本的要求，因为只有这样才能充分考虑机组和基础的整体动力学响应，并且有可能实现设计优化上的整体调整和全局寻优。目前，很多项目或多或少都会开展一体化建模工作，并将其作为完成了“一体化设计”的标志。但是如果因此就忽视了其他问题，可能让行业对“一体化设计”的理解过于狭隘。受限于机组和基础设计责任主体分离的现状，即使仅对“一体化建模”这一项，关注点也不应为有没有进行整体建模仿真，而是是否实现了全局寻优。 随着整机企业研发能力的提升，设计院合作模式的开放，以及第三方在其中可以起到的知识产权保护和协调粘合的作用，全局优化是可能实现的。由于基础模型相对于机组模型更易于开放，因此，这个任务更多地有赖于整机供应商机组整体设计能力的提升，以及他们能够影响设计院基础设计的程度。
本文数据为2009年统计数据，但现在看来仍不失为一篇很好的科普文章，仅供大家参考。 摘要：风电机组选型在风电项目开发过程中至关重要，项目有盈利可能是进行选型的前提。本文回顾了我国风电电价发展历程，给出了收益率、电价与风资源的定量关系；研究了风电机组等级与GL型式认证的相关问题；澄清了一些对可利用率、可靠性的混淆认识；论证了国内风电机组理论功率曲线偏高问题。 1．前言 如今，风电发展已跨越初期示范阶段，进入大规模产业化时代，追求利润最大化成为投资的主要目的。决定风电项目盈利水平的要素包括风资源状况、电网接入状况、上网电价、机组选型和运维水平等。项目核准后，前三项基本已成定局，机组选型的重要性显而易见。据《2009年中国风电机组制造商竞争态势与投资分析研究报告》分析，截止到2008年10月1日，中国境内的风电机组整机生产商已经达到76家目前，其中真正有产品推出的内资与合资企业共10多家，加上几家在中国市场表现积极的外资企业，总数在20左右。而每个厂家还有不同等级、不同轮毂高度、不同容量、不同应用环境的多种机型，如何从中抉择出高安全性、高性价比的机组，成为风电投资必须面对的问题。 2.机组选型的前提 进行机组选型的前提是项目有盈利的可能。众所周知，电价越高风，风资源越好，项目的盈利水平就越高，先来看电价。 1）我国风电电价发展历程 我国风电并网电价的形成大体经历了四个不同的历史阶段： 1）发展初期，机组多由国外资金援助，竞争上网，电价很低，每千瓦时约0.3元； 2）1994年起，电力部全额收购风电上网电量，差价全网均摊，各地由价格主管部门审批，致使风电价格参差不齐，低的与火电相当，高的每千瓦时超过1元； 3）2002年开始，招标电价和审批电价并存，特许权招标项目的招标由国家发改委牵头组织，电价区间趋于稳定； 4）2009年，国家发改委下发《关于完善风力发电上网电价政策的通知》，《通知》按风能资源状况和工程建设条件，将全国分为四类风能资源区，并制定相应的风电标杆上网电价，见表1，今后新建陆上风电项目统一执行。这对风电的投资预期起到很好的引导作用，消除了不确定性，增强了可持续性，有利于竞争格局的稳定，标志着我国风电上网电价机制基本成熟。 表1各风能资源区风电标杆电价
海上风电场经验总结：由ScrobySands、Nysted等建设得到的启发 作者：张蓓文陆斌发布日期：2008-5-8 18:13:30 (阅270次) 关键词: 风电总结 DS 海上风电场的风速高于陆地风电场的风速，不占用陆地面积，虽然其电网联接成本相对较高，但是海上风 能开发的经济价值和社会价值正得到越来越多的认可，海上风电的发电成本也将越来越低。海上风电场的 建设对于风电行业的进一步发展而言很关键，现已进入到一个重要阶段，进一步发展可以吸引大量项目资 金的进入，其具有震撼力的阵形正在全球范围地受到沿袭[1]。全球海上风力发电场装机容量增长详见图1。欧洲地区的发展目前领先于全球。丹麦于1991年建成第一个海上风力发电场，此后直到2006年末，全球 运行了超过900MW装机容量的海上风电场，几乎所有发电场都在欧洲[2]。 表1.17座离岸1km以外的建成或在建风电场 建设地点始建年 份风电机组数量 (台) 风电机组型号总装机容 量 TunaKnob丹麦1995 10 VestasV39/500kW 5MW Utgrunden瑞典2000 7 EnronWind70/1500kW 10.5MW Middelgrunden丹 麦2001.3 20 Bonus76/2.000MW 40MW HornsRev丹麦2002.12 80 VestasV80/2.000MW 160MW Nysted丹麦2003.11 72 Bonus82,4/2.300MW 165.6MW NorthHoyle英国2003.12 30 VestasV80/2.000MW 60MW KentishFlats英国2005.8 30 VestasV90/3.000MW 90MW Beatrice英国2006.9 2 OWEZ荷兰2006.11 36 VestasV90/3.000MW 108MW 来源：“Off-andNearshoreWindEnergy”，上海科技情报研究所整理 国外海上风力发电场技术正日趋成熟，建成的风电场容量为2.75至165.6MW（详见表1），规划中的风电场容量为4.5至1000MW[3]。而海上风电场产业还处于“做中学”的阶段[5]，对于以往的经验教训进行总结对未来产业发展是很有必要的。笔者之前已依据德国专业研究机构公开的 “CaseStudy:Eur opeanOffshoreWindFarms-ASurveyfortheAnalysisoftheExperiencesandLessonsLearntbyDevelope
.-MW海上风电机组的汇总
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海上风电机组的概念设计 目前，海上风力发电机组的主流机型是2.3～5MW双馈或半直驱机型，已交付或已有订单的机型主要如下表所示： 公司名称机组型号已交付使用正在安装已有订单丹麦vestas V90 /3MW257台260台（含V112）西门子公司SWT-2.3311台90台 西门子公司SWT-3.6151台593台 德国REpower5M8台351台 德国Multibrid M500027台245台德国Enercon E-126/6MW8台 GE公司GE 3.6sl 7台130台 华锐公司3MW 34台 德国BARD VM5MW 5台80台 德国Nordex2MW 8台 德国Nordex 2.5MW 11台 芬兰WinWind 3MW 10台 由上表可见丹麦vestas 的V90 /3MW，西门子公司的SWT-3.6，德国REpower的5M，德国Multibrid的M5000，GE公司的GE 3.6sl和德国BARD公司的VM5MW机组被市场认可，由此可 见3MW以上风电 机组是最近几年海 上风力发电机组的 主力机型。 V90 /3MW机 组是vestas在2002 年5月开始试制 的，右图为V90 /3MW的示意图。 V90 /3MW机
组是首台采用紧凑型结构的风力发电机组，可以认为是取消了低速轴。2009年9月vestas又研制出了V112-3.0MW离岸型风力发电机组，这是V90-3.0MW的改进型，其安全等级为IECS，适于在平均风速9.5m/s的海上使用，这种机组采用三级增速齿轮箱，永磁同步发电机，短低速轴。该机型应该是维斯塔斯准备大批量生产的产品，下图为V112-3.0MW的外形图。 V112-3.0MW机组计划安装在英国沃尔尼第二海上风力发电场，2011年年底交付使用。V112-3.0MW技术参数如下表所示： 序号部件单位数值 1 机组数据 1.1 制造厂家/型号V112－3.0MW 1.2 额定功率kW 3000 1.3 轮毂高度（推荐方案）m 84.94/119 1.4 切入风速m/s 3 1.5 额定风速m/s 12 1.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 25 1.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s 59.5(IECIIA)5 2.5（IECIIIA） 1.8 预期寿命y 20 2 风轮
风力发电机原理及结构 风力发电机是一种将风能转换为电能的能量转换装置，它包括风力机和发电机两大部分。空气流动的动能作用在风力机风轮上，从而推动风轮旋转起来，将空气动力能转变成风轮旋转机械能，风轮的轮毂固定在风力发电机的机轴上，通过传动系统驱动发电机轴及转子旋转，发电机将机械能变成电能输送给负荷或电力系统，这就是风力发电的工作过程。 1、风机基本结构特征 风力机主要有风轮、传动系统、对风装置（偏航系统）、液压系统、制动系统、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。 （1）风轮 风力机区别于其他机械的主要特征就是风轮。风轮一班有2~3个叶片和轮毂所组成，其功能是将风能转换为机械能。 风力发电厂的风力机通常有2片或3片叶片，叶尖速度50~70m/s，3也片叶轮通常能够提供最佳效率，然而2叶片叶轮及降低2%~3%效率。更多的人认为3叶片从审美的角度更令人满意。3叶片叶轮上的手里更平衡，轮毂可以简单些。 1）叶片叶片是用加强玻璃塑料（GRP）、木头和木板、碳纤维强化塑料（CFRP）、钢和铝职称的。对于小型的风力发电机，如叶轮直径小于5m，选择材料通常关心的是效率而
不是重量、硬度和叶片的其他特性，通常用整块优质木材加工制成，表面涂上保护漆，其根部与轮毂相接处使用良好的金属接头并用螺栓拧紧。对于大型风机，叶片特性通常较难满足，所以对材料的选择更为重要。 目前，叶片多为玻璃纤维增强负荷材料，基体材料为聚酯树脂或环氧树脂。环氧树脂比聚酯树脂强度高，材料疲劳特性好，且收缩变形小，聚酯材料较便宜它在固化时收缩大，在叶片的连接处可能存在潜在的危险，即由于收缩变形，在金属材料与玻璃钢之间坑能产生裂纹。 2）轮毂轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。所有从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，在传到风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片作俯仰转动）的所在。 轮毂承受了风力作用在叶片上的推理、扭矩、弯矩及陀螺力矩。通常安装3片叶片的水平式风力机轮毂的形式为三角形和三通形。 轮毂可以是铸造结构，也可以采用焊接结构，其材料可以是铸钢，也可以采用高强度球墨铸铁。由于高强度球墨铸铁具有不可替代性，如铸造性能好、容易铸成、减振性能好、应力集中敏感性低、成本低等，风力发电机组中大量采用高强度球墨铸铁作为轮毂的材料。 轮毂的常用形式主要有刚性轮毂和铰链式轮毂（柔性轮毂
风电场参观学习总结 风电场实习培训总结 XXXX 年 7 月 22 日，我们 XXXX 风力发电有限公司一行 6 人，在 X 工的带领下，慕名来到内蒙 XX 风力发电有限公司所属的 XX风电场进行了为期一个月的实习培训。短暂的实习培训工作将要结束了，回顾过去的时光，自己倍感收获巨大，感触颇深，总结起来有以下三方面的收获。一、全新的场容场貌给自己留下了深刻的印象。当我们进入风电场时，首先映入眼帘的是风电场的办公楼、后勤服务区和远处转动的风机、风叶。如此规模的风电场，对我们刚刚步入风电行业的学徒工来说感到既好奇新鲜又觉得荣幸自豪，不由的想到了自己将要从事的工作，肩上担负的重任。想到了我们 XXXX 风力发电有限公司即将投入运营的风电场也一定会像这里一样，生产蒸蒸日上，事业灿烂辉煌。实习培训开始前，XX 风场的 X 场长为我们详尽的介绍了风电场的基本情况。从中了解到，内蒙XX 风力发电有限公司 XX 风电场于 2016 年 10 月投产发电，直接管理 XX、查干塔拉两期风电场， XX 两期风机各33 台，风场风机为华锐 1500KW 风电机组、查干塔拉风场风机为联合动力 UP82-ⅢA 型 1500KW 风力机组，总装机容量为 9 万 KWH。XX 升压站为 220KV 升压站，所属两个风电场经主变升压并入电网。并且，这几个风电场在设计、建设、安装、调试和运营过程中都做出了较好的成绩，这些都
给我们留下了深刻的印象。二、从理论学习到实际操作，使自己在感性认识上有了一个新的飞跃。风电场实习培训，是将课堂所学到的有关理论知识与实际操作工作紧密结合，加深对本专业感性认识必然要经过的阶段。只有通过实习培训， 才能牢牢掌握有关的生产工艺，生产设备、性能、配置及其工作流程、原理，生产中各项经济技术指标的分析与计算，生产的组织与管理。基于这些认识，我们在本次的实习培训过程中，以风电场运行生产为主战场，采取边实践边学习的方法。这期间，风电场的朱场长分别给我们讲解了风电场生产安全工作规程；风电场运行模式；升压站运行监控；升压站电气一次系统接线和运行方式；继电保护及二次设备；风机监控及故障处理；电气倒闸操作；“两票三制”的执行以及其它风电场日常工作。紧接着又对我们进行了入场安全教育。浅显易懂的讲解，让我们明白了风电运行生产操作的全过程。懂得了在今后的实际工作中，“安全无小事”不可懈怠，必须把安全生产放在工作首位，把“安全重于泰山”时刻挂在心上，要有“居安思危”的忧患意识，与电打交道，一不小心就会危及生命，就会给国家造成巨大的损失。所以说，“不伤害他人，不伤害自己，不被他人伤害”应作为自己的行为准则贯穿于今后工作学习和生产操作的全过程。跟班实际操作是这次实习培训的又一重要环节。在短
第一节风电机组结构 1．外部条件 根据最大抗风能力和工作环境的恶劣程度，按强度变化的程度对风电机组进行分级。根据IEC61400设计标准，共分为4级。 一类风场I：参考风速为50m/s，年平均风速为10m/s，50年一遇极限风速为70m/s，一年一遇极限风速为s； 二类风场II：参考风速为s，年平均风速为s，50年一遇极限风速为s，一年一遇极限风速为s； 三类风场III：参考风速为s，年平均风速为s，50年一遇极限风速为s，一年一遇极限风速为s； 四类风场IV：低于三类风场风速，属低风速区，鲜有商业风电场开发。 对电网的要求：电压波动为额定值±10%，频率波动为额定值±5%。2．机械结构 总体描述 整机是建立在钢结构底座上，该结构应具有很大的强韧度，底部由坚固底法兰组成，风电机组所有的主要部件都连接于其上。 发电机固定位置与机舱轴线偏离,以使得风电机组在满载运行时，整机质心与塔架和基础中心相一致。 偏航机构直接安装在机舱底部，机舱通过偏航轴承与偏航机构连
接，并安装在塔架上，整个机舱底部对叶轮转子到塔架造成的动力负载和疲劳负荷有很强的吸收作用。 机舱座上覆盖有机舱罩，材料是玻璃钢，具有轻质高强的特点，有效地密封，以防止外界侵蚀，如雨、潮湿、盐雾、风砂等。产品生产采用多种工艺，包括：滚涂、轻质RTM、真空灌注等，机舱罩主体部分设置PVC泡沫夹层，以增加强度。内层设置消音海绵，以降低主机噪声。 机舱上安装有散热器，用于齿轮箱和发电机的冷却；同时，在机舱内还安装有加热器，使得风电机组在冬季寒冷的环境下，机舱内保持在10℃以上的温度。 载荷情况 - 启动：从任一静止位置或空转状态到发电过渡期间，对风电机组产生的载荷。 - 发电：风电机组处于运行状态，有电负荷。 - 正常关机：从发电工况到静止或空转状态的正常过渡期间，对风电机组产生的载荷。 - 紧急关机：突发事件（如故障、电网波动等），引起的停机。 - 停机：停机后的风电机组叶轮处于静止状态，采用极端风况对其进行设计。 - 运输/安装/维护：整体装配结构便于运输，安装、维护易于实施。 叶片
风力发电机的组成部件及其功用 风力发电机是将风能转换成机械能，再把机械能转换成电能的机电设备。风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔架、停车机构等组成。下面将以水平轴升力型风力发电机为主介绍它的各主要组成部件及其工作情况。图3-3-4和3-3-5是小型和中大型风力发电机的结构示意图。 图3-3-4 小型风力发电机示意图 1—风轮2—发电机3—回转体4—调速机构5—调向机构6—手刹车机构7—塔架8—蓄电池9—控制/逆变器 图3-3-5 中大型风力发电机示意图 1—风轮；2—变速箱；3—发电机；4—机舱；5—塔架。 1 风轮 风轮是风力机最重要的部件，它是风力机区别于其它动力机的主要标志。其作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，由风轮轴将能量送给传动装置。
风轮一般由叶片（也称桨叶）、叶柄、轮毂及风轮轴等组成（见图3-3-6）。叶片横截面形状基本类型有3种（见图第二节的图3-2-3）：平板型、弧板型和流线型。风力发电机的叶片横截面的形状，接近于流线型；而风力提水机的叶片多采用弧板型，也有采用平板型的。图3-3-7所示为风力发电机叶片（横截面）的几种结构。 图3-3-6 风轮 1.叶片 2.叶柄 3.轮毂 4.风轮轴 图3-3-7 叶片结构 （a）、(b)—木制叶版剖面； (c)、(d)—钢纵梁玻璃纤维蒙片剖面； (e) —铝合金等弦长挤压成型叶片；(f)—玻璃钢叶片。 木制叶片（图中的a与b）常用于微、小型风力发电机上；而中、大型风力发电机的叶片常从图中的（c）→（f）选用。用铝合金挤压成型的叶片（图中之e），基于容易制造角度考虑，从叶根到叶尖一般是制成等弦长的。叶片的材质在不
摘要 这篇文章介绍了海上风电场建设简况、海上风力发电机组的组成、海上风电机组基础的形式、海上风电机组基础的设计。 关键词电力系统；海上风电场；海上风电机组基础；设计 Abstract This article describes the overview of offshore wind farm con struct ion, the compositi on ofthe offshore wind turb ine, offshore wind turb ines based on the formbased desig n ofoffshore wind turb in es. Key Words electric power system。Offshore wind farm。Offshore wind turbine foundation。design 丄、八— 1刖言 1.1全球海上风电场建设简况 截止到2018年2月7日，全球海上风电场累计装机容量达到238,000MV y比上 年增加了21%。 1.2中国 截至2018年底，中国的风电累计装机容量达到44.7GV,首次居世界首位，亚
洲的另外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计装机容量世界前五位。
1.3海上风力发电机组通常分为以下三个主要部分: <1）塔头<风轮与机舱）[ <2） 塔架 <3）基础<水下结构与地基）与场 址条件密切相关的特定设计；’?支撑 『结构 约占整个工程成本的20%-30% 对整机安全至关重要。 2海上风电机组基础的形式 2.1海上风电机组基础的形式 目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括： 单桩基础； 重力式基础； 吸力式基础； 多桩基础； 漂浮式基础
5 风电机组选型、布置及风电场发电量估算 5.1 风电机组选型 5.1.1 单机容量范围及方案的拟定 5.1.1.1 风电机组发电机类型的确定 风电场机型选择应考虑适合风电场场址的风资源条件，有利于提高风电场的发电效益。随着国内外风力发电设备制造技术日趋成熟，针对不同区域风资源条件，各风机设备制造厂家已经开发出不同结构型式、不同控制调节方式的风力发电机组可供选择。按照IEC61400-1标准（风电机组设计要求），风电场机组按50年一遇极大风速可分为I、II、III三个标准等级，每个等级按15m/s风速区间的湍流强度可分为A、B、C三个标准等级，为特殊风况和外部条件设计的为S级。因此，根据怀宁风电场场址的地形、交通运输情况、风资源条件和风况特征，结合国内外商品化风电机组的制造水平、技术成熟程度以及风电机组本地化率的要求，进行风电场机组型式选择。 风力发电机组选型应考虑的几种因素 (1) 风电机组应满足一定的安全等级要求 表5.1.1.1-1 IEC61400-1各等级WTGS基本参数 上表中各数据应用于轮毂高度，其中V ref为10min平均参考风速，A 表示较高湍流特性，B表示中等湍流特性，C表示较低湍流特性，Iref为湍流强度15m/s时的特性。在轮毂高度处，15m/s风速区间的湍流强度值不大于0.12，极大风速为28.2m/s。根据国际电工协会IEC61400-1(2005)标准判定本风电场工程70~90m轮毂高度适宜选择IECⅢC及以上等级的风力发电机组。
(2) 风轮输出功率控制方式 风轮输出功率控制方式分为失速调节和变桨距调节两种。两种控制方式各有利弊，各自适应不同的运行环境和运行要求。从目前市场情况看，采用变桨距调节方式的风电机组居多。 (3) 风电机组的运行方式 风电机组的运行方式分为变速运行与恒速运行。恒速运行的风力机的好处是控制简单，可靠性好。缺点是由于转速基本恒定，而风速经常变化，因此风力发电机组经常工作在风能利用系数(Cp)较低的点上，风能得不到充分利用。变速运行的风电机组一般采用双馈异步发电机或多极永磁同步发电机。变速运行方式通过控制发电机的转速，能使风力机的叶尖速比接近最佳值，从而最大限度的利用风能，提高风力发电机组的运行效率。 (4) 发电机的类型 目前，市场上主流的变速变桨恒频型风电机组技术分为双馈式和直驱式两大类。双馈式变桨变速恒频技术的主要特点是采用了风轮可变速变桨运行，传动系统采用齿轮箱增速和双馈异步发电机并网，而直驱式变速变桨恒频技术采用了风轮与发电机直接耦合的传动方式，发电机多采用多极同步电机，通过全功率变频装置并网。直驱技术的最大特点是可靠性和效率都进一步得到了提高。 还有一种介于二者之间的半直驱式，由叶轮通过单级增速装置驱动多极同步发电机，是直驱式和传统型风力发电机的混合，但是该类产品还不是很成熟，因此本工程不推荐。 双馈式：交流励磁发电机又被人们称之为双馈发电机。双馈风电机组中，为了让风轮的转速和发电机的转速相匹配，必须在风轮和发电机之间用齿轮箱来联接，这就增加了机组的总成本；而齿轮箱噪音大、故障率高、需要定期维护，并且增加了机械损耗；机组中采用的双向变频器结构和控制复杂；电刷和滑环间也存在机械磨损。目前，世界各国正在针对这些缺点改进机组或研制新型机组，如无刷双馈机组。 永磁直驱风电机组，就是取消了昂贵而又沉重的增速齿轮箱，风轮轴直接和发电机轴直接相连，转子的转速随来流风速的变化而改变，其交流
海上风电机组的概念设计 目前，海上风力发电机组的主流机型是2.3～5MW双馈或半直驱机型，已交付或已有订单的机型主要如下表所示： 公司名称机组型号已交付使用正在安装已有订单丹麦vestas V90 /3MW 257台260台（含V112）西门子公司SWT-2.3 311台90台 西门子公司SWT-3.6 151台593台 德国REpower 5M 8台351台 德国Multibrid M5000 27台245台德国Enercon E-126/6MW 8台 GE公司GE 3.6sl 7台130台 华锐公司3MW 34台 德国BARD VM5MW 5台80台 德国Nordex 2MW 8台 德国Nordex 2.5MW 11台 芬兰WinWind 3MW 10台 由上表可见丹麦vestas的V90 /3MW，西门子公司的SWT-3.6，德国REpower的5M，德国Multibrid 的M5000，GE公司的GE 3.6sl和德国BARD公司的VM5MW机组被市场认可，由此可见3MW以上风电机组是最近几 年海上风力发电机 组的主力机型。 V90 /3MW机 组是vestas在2002 年5月开始试制 的，右图为V90 /3MW的示意图。 V90 /3MW机 组是首台采用紧凑
型结构的风力发电机组，可以认为是取消了低速轴。2009年9月vestas又研制出了V112-3.0MW离岸型风力发电机组，这是V90-3.0MW的改进型，其安全等级为IECS，适于在平均风速9.5m/s的海上使用，这种机组采用三级增速齿轮箱，永磁同步发电机，短低速轴。该机型应该是维斯塔斯准备大批量生产的产品，下图为V112-3.0MW的外形图。 V112-3.0MW机组计划安装在英国沃尔尼第二海上风力发电场，2011年年底交付使用。V112-3.0MW技术参数如下表所示： 序号部件单位数值 1 机组数据 1.1 制造厂家/型号V112－3.0MW 1.2 额定功率kW 3000 1.3 轮毂高度（推荐方案）m 84.94/119 1.4 切入风速m/s 3 1.5 额定风速m/s 12 1.6 切出风速（10分钟平均值）m/s 25 1.7 极端（生存）风速（3秒最大值）m/s 59.5(IECIIA)5 2.5（IECIIIA） 1.8 预期寿命y 20 2 风轮
摘要 这篇文章介绍了海上风电场建设概况、海上风力发电机组的组成、海上风电机组基础的形式、海上风电机组基础的设计。 关键词电力系统；海上风电场；海上风电机组基础；设计
Abstract This article describes the overview of offshore wind farm construction, the composition ofthe offshore wind turbine, offshore wind turbines based on the form-based design ofoffshore wind turbines. Key Words electric power system;Offshore wind farm; Offshore wind turbine foundation; design
1前言 1.1全球海上风电场建设概况 截止到2012年2月7日，全球海上风电场累计装机容量达到238,000MW，比上年增加了21％。 1.2 中国 截至2010年底，中国的风电累计装机容量达到44.7GW，首次居世界首位，亚洲的另外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计装机容量世界前五位。 1.3海上风力发电机组通常分为以下三个主要部分： （1）塔头（风轮与机舱） （2）塔架 （3）基础（水下结构与地基） ?与场址条件密切相关的特定设计；?约占整个工程成本的20%-30%； ?对整机安全至关重要。支撑结构
2 海上风电机组基础的形式 2.1海上风电机组基础的形式 目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括： ?单桩基础； ?重力式基础； ?吸力式基础； ?多桩基础； ?漂浮式基础 2.1.1单桩基础：（如图1所示） 采用直径3～5m 的大直径钢管桩，在沉好桩后，桩顶固定好过渡段，将塔架安装其上。单桩基础一般安装至海床下10-20m，深度取决于海床基类型。此种方式受海底地质条件和水深约束较大，需要防止海流对海床的冲刷，不适合于25m 以上的海域。 2.1.2重力式基础：（如图2所示） 图1 单桩基础示意图
5 风电机组选型、布置及风电场发电量估算
批准：宋臻核定：董德兰审查：吉超盈校核：牛子曦编写：李庆庆
5 机型选择和发电量估算 5.1风力发电机组选型 在风电场的建设中，风力发电机机组的选择受到风电场自然环境、交通运输、吊装等条件等制约。在技术先进、运行可靠的前提下，选择经济上切实可行的风力发电机组。根据风场的风能资源状况和所选的风力发电机组，计算风场的年发电量，选择综合指标最佳的风力发电机组。 5.1.1 建设条件 酒泉地区南部为祁连山脉，北部为北山山系，中部为平坦的戈壁荒滩，形成两山夹一谷的地形，成为东西风的通道，风能资源丰富。场址位于祁连山山脉北麓山前冲洪积戈壁平原上，地势开阔，地形平缓，便于风机安装；风电场东侧距312国道约30km，可通过简易道路运输大型设备。 根据黑厓子北测风塔 2008年7月～2009年6月测风数据计算得到该风电场场址90m高度风功率密度分布图见图5.1（图中颜色由深至浅代表风能指标递减）。由图5.1可见，该风电场场址地势开阔，地形平坦，风能指标基本一致。根据风能资源计算结果，该风电场主风向和主风能方向一致，以E风和W风的风速、风能最大和频次最高。 用WASP9.0软件推算到预装风电机组轮毂高度90m高度年平均风速为7.32m/s，平均风功率密度为380W/m2，威布尔参数A=8.3， k=2.0；50m高度年平均风速为7.04m/s，平均风功率密度为330W/m2，威布尔参数A=7.9， k=2.06。根据《风电场风能资源评估方法》判定该风电场风功率密度等级为3级。 黑厓子西风电场90m高度年有效风速（3.0m/s～25.0m/s）时数为7131h，风速频率主要集中在3.0 m/s～12.0m/s ,3.0m/s以下和25.0m/s以上的无效风速少，无破坏性风速, 年内变化小，全年均可发电。 由玉门镇气象站近30年资料推算70m、80 m、90 m和100m高度标准空气密度条件下50年一遇极大风速分别为48.00m/s、48.90 m/s、49.71 m/s和50.45m/s,小于52.5m/s。50～90m高度15m/s风速段湍流强度介于0.0660～0.0754之间,小于0.1，湍流强度较小。根据国际电工协会IEC61400-1(2005)判定该风电场可选用适合IECⅢ及其
近海风力发电（作业） 摘要 这篇文章介绍了海上风电场建设概况、海上风力发电机组的组成、海上风电机组基础的形式、海上风电机组基础的设计。 关键词电力系统；海上风电场；海上风电机组基础；设计 1
Abstract This article describes the overview of offshore wind farm construction, the composition ofthe offshore wind turbine, offshore wind turbines based on the form-based design ofoffshore wind turbines. Key Words electric power system;Offshore wind farm; Offshore wind turbine foundation; design -2-
1前言 1.1全球海上风电场建设概况 截止到2012年2月7日，全球海上风电场累计装机容量达到238,000MW，比上年增加了21％。 1.2 中国 截至2010年底，中国的风电累计装机容量达到44.7GW，首次居世界首位，亚洲的另外一个发展中大国印度也首次跻身风电累计装机容量世界前五位。 1.3海上风力发电机组通常分为以下三个主要部分： （1）塔头（风轮与机舱） （2）塔架 （3）基础（水下结构与地基） 与场址条件密切相关的特定设计； 约占整个工程成本的20%-30%； 对整机安全至关重要。支撑结构 -3-
2 海上风电机组基础的形式 2.1海上风电机组基础的形式 目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础，和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括： 单桩基础； 重力式基础； 吸力式基础； 多桩基础； 漂浮式基础 2.1.1单桩基础：（如图1所示） 采用直径3～5m 的大直径钢管桩，在沉好桩后，桩顶固定好过渡段，将塔架安装其上。单桩基础一般安装至海床下10-20m，深度取决于海床基类型。此种方式受海底地质条件和水深约束较大，需要防止海流对海床的冲刷，不适合于25m 以上的海域。 2.1.2重力式基础：（如图2所示） 图1 单桩基础示意图 -4-
风电场风电机组选型布置及风电场发电量估算集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
5 风电机组选型、布置及风电场发电量估算 批准：宋臻 核定：董德兰 审查：吉超盈 校核：牛子曦 编写：李庆庆
5 机型选择和发电量估算 风力发电机组选型 在风电场的建设中，风力发电机机组的选择受到风电场自然环境、交通运输、吊装等条件等制约。在技术先进、运行可靠的前提下，选择经济上切实可行的风力发电机组。根据风场的风能资源状况和所选的风力发电机组，计算风场的年发电量，选择综合指标最佳的风力发电机组。 建设条件 酒泉地区南部为祁连山脉，北部为北山山系，中部为平坦的戈壁荒滩，形成两山夹一谷的地形，成为东西风的通道，风能资源丰富。场址位于祁连山山脉北麓山前冲洪积戈壁平原上，地势开阔，地形平缓，便于风机安装；风电场东侧距312国道约 30km，可通过简易道路运输大型设备。 根据黑厓子北测风塔 2008年7月～2009年6月测风数据计算得到该风电场场址90m高度风功率密度分布图见图（图中颜色由深至浅代表风能指标递减）。由图可见，该风电场场址地势开阔，地形平坦，风能指标基本一致。根据风能资源计算结果，该风电场主风向和主风能方向一致，以E风和W风的风速、风能最大和频次最高。 用软件推算到预装风电机组轮毂高度90m高度年平均风速为s，平均风功率密度为380W/m2，威布尔参数A=， k=；50m高度年平均风速为s，平均风功率密度为 330W/m2，威布尔参数A=， k=。根据《风电场风能资源评估方法》判定该风电场风功率密度等级为3级。 黑厓子西风电场90m高度年有效风速（s～s）时数为7131h，风速频率主要集中在 m/s～s ,s以下和s以上的无效风速少，无破坏性风速, 年内变化小，全年均可发电。 由玉门镇气象站近30年资料推算70m、80 m、90 m和100m高度标准空气密度条件下50年一遇极大风速分别为s、 m/s、 m/s和s,小于s。50～90m高度15m/s风速段湍流强度介于～之间,小于，湍流强度较小。根据国际电工协会IEC61400-1(2005)判定该风电场可选用适合IECⅢ及其以上安全等级的风机。 图黑厓子西风电场90m高度风功率密度分布图
风力发电机结构介绍 风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。该机组通过风力推动叶轮旋转，再通过传动系统增速来达到发电机的转速后来驱动发电机发电，有效的将风能转化成电能。风力发电机组结构示意图如下。 1、叶片 2、变浆轴承 3、主轴 4、机舱吊 5、齿轮箱 6、高速轴制动器 7、发电机 8、轴流风机9、机座10、滑环11、偏航轴承12、偏航驱动13、轮毂系统 各主要组成部分功能简述如下 （1）叶片叶片是吸收风能的单元，用于将空气的动能转换为叶轮转动的机械能。叶轮的转动是风作用在叶片上产生的升力导致。由叶片、轮毂、变桨系统组成。每个叶片有一套独立的变桨机构，主动对叶片进行调节。叶片配备雷电保护系统。风机维护时，叶轮可通过锁定销进行锁定。 （2）变浆系统变浆系统通过改变叶片的桨距角，使叶片在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使叶片顺桨刹车。 （3）齿轮箱齿轮箱是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机，并使其得到相应的转速。 （4）发电机发电机是将叶轮转动的机械动能转换为电能的部件。明阳1.5s/se机组采用是带滑环三相双馈异步发电机。转子与变频器连接，可向转子回路提供可调频率的电压，输出转速可以在同步转速±30%范围内调节。 （5）偏航系统偏航系统采用主动对风齿轮驱动形式，与控制系统相配合，使叶轮始终处于迎风状态，充分利用风能，提高发电效率。同时提供必要的锁紧力矩，以保障机组安全运行。 （6）轮毂系统轮毂的作用是将叶片固定在一起，并且承受叶片上传递的各种载荷，然后传递到发电机转动轴上。轮毂结构是3个放射形喇叭口拟合在一起的。 （7）底座总成底座总成主要有底座、下平台总成、内平台总成、机舱梯子等组成。通过偏航轴承与塔架相连，并通过偏航系统带动机舱总成、发电机总成、变浆系统总成。 MY1.5s/se型风电机组主要技术参数如下： （1）机组： 机组额定功率：1500kw
海上风电风机基础设计关键技术研究 发表时间：2018-09-12T11:37:07.247Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：张纯永陆南辛[导读] 摘要：海上风电技术的研发应用为我国国民生产可谓是带来了巨大效益，不仅能有效降低受化石等燃料燃烧等影响产生的环境污染，还能实现可再生清洁能源的合理开发，从而为人类的可持续发展奠定良好基础，随着历史进程的不断推进，海上风电技术也日益完善化，我国对该方面内容引起了高度重视。 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州 311122 摘要：海上风电技术的研发应用为我国国民生产可谓是带来了巨大效益，不仅能有效降低受化石等燃料燃烧等影响产生的环境污染，还能实现可再生清洁能源的合理开发，从而为人类的可持续发展奠定良好基础，随着历史进程的不断推进，海上风电技术也日益完善化，我国对该方面内容引起了高度重视。然而总体来说因其起步较晚，所以其中涉及到的一些关键环节自主研发仍处于空白阶段，并且基础设计尚不具备规范化指导，需相关专业技术人员能够积极参与进来。本文主要对海上风电风机基础设计展开详细分析探讨，仅供相关人士参考借鉴。 关键词：海上；风电风机；基础设计；关键技术根据实践探索发现，海上风电普遍具有可利用时间较长、与负荷中心距离较近及功率密度较大等特点，在可再生能源领域应用中愈发受到国家关注重视，开始积极利用海上风能等优势对我国当前能源结构实施调整改革，借此不但能达到土地资源节省目的，还能推动社会的可持续发展前进[1]。总体来说，海床地质环境与陆地相比较而言复杂性较高，再加上海上风电风机基础设计技术广泛落后于发达国家，并且大型施工设备较为匮乏，都致使海上风电风机基础设计关键技术创新提出被列入到重要研究范围中，有利于实现能源安全可持续发展目的。 1 关于海上风电风机基础设计的简要阐述 现阶段，最常见海上风电风机基础型式无非在于以下几项：超大直径单桩基础、三脚架基础、重力式浅基础及吸力式桶形基础等，其中提到的三脚架基础、重力式浅基础及超大直径单桩基础在具体应用开展时均需具备大型打桩船舶或是海上吊运船舶，因而往往投资成本也是较高，但无论是基础设计还是施工技术要求都普遍较低。根据相关调查显示可知，风力发电技术在可再生能源中属于较为成熟一项内容，并且未来发展前景较佳，再加上我国海域辽阔拥有极其丰富风能资源，都使海上风电与普通风电相比较存在着众多优势，具体包括以下几点内容；第一，海上风力大于陆地风力规模，并且稳定性能较好；第二，据调查统计可知，陆地风电场平均可达到15MW，而海上风电场平均规模已达到300MW左右，是前者的20多倍；第三，能将海上风能转化成电力，即为风能开发利用效率达到40%，而陆地开发效率仅仅为25%，甚至海上风电存在优势远远不止这些，例如：不占用任何土地资源，不会受到周围环境等因素影响等[2]。据统计，到目前为止，我国海上风电累计装机已达到5.53MW左右，在全球海上风电发展中占据着重要地位，仅次丹麦和英国名列世界第三，然而在新时代发展背景下，海上风电风机基础设计技术仍需展开更深层次创新研发，促使我国海上风电风机能够上升到一定层次。 2 海上风电风机基础设计的关键技术应用方案 2.1海洋环境荷载 具体可从以下两方面环节展开思考分析：第一，波浪和水流荷载。据调查了解到，海上风机基础大多会使用桩式基础类型，将其截面形状设为圆形，一旦桩直径和波长相比较呈现出较小状态则表示波浪场不会受到桩柱因素影响制约，而对于波流力计算和波浪力计算最好可采取莫里森方程手段，在此过程中充分考虑到海上风电风机特点和海波浪数据等因素，确保最终计算结果真实准确性。同时在借助线性波理论展开桩基和墩柱计算时，需严格遵守《海港水文规范》中提到的相关标准规范，综合考虑到水流和波浪等因素，或者还需遵守上述规范中涉及到的波浪在水流作用下的变形情况，便于得到较为准确的波流力和波流力矩数值。除此之外，对于作用在桩基上的水流荷载需按照《港口工程荷载规范》内容落实执行，避免受到深度、桩间横向及斜向水流等因素影响制约[3]。第二，冰荷载。往往海上区域在某一特定时期都会产生不同程度冰情，其中以辽东湾最为突出严重，具体可将冰荷载分为两种类型：一是作用在结构上的最大静冰力，还有一种则是作用在结构上的交变冰荷载，往往这种荷载容易引发结构振动，因此这就需要设计人员在进行海上风电风机基础设计时能充分结合最大冰力情况，并且在展开导管架基础结构设计时最好应使用强迫振动模型和自激振动模型展开冰力分析探讨，避免导管架结构受到振动频率影响出现不利后果[4]。 2.2桩土相互作用影响 根据我国最新制定提出的《建筑桩基规范》可以了解到，通常在采用线性“m”法时需充分考虑到桩基水平荷载较大背景下的时桩应用情况，即为土间横向约束，随后还要利用较为准确摩阻力标准值和端阻力标准值来对土间的竖向约束进行考虑分析，往往该种方法主要适用于海上桩基出现较大程度位移情况下，普遍具有非线性特点，重点推荐使用《海上固定平台规范设计和工作应力设计法》中提到的“p-y”曲线方法，不仅能实现土间的互相作用影响，还能更真实反映出地基和基础二者之间的非线性横向约束关系，实现海上风电风机基础设计的最佳成效[5]。 2.3承载力变形 在进行海上风电风机基础设计时，往往承载力情况如何也是设计人员需引起高度重视的一项内容，具体可从以下两点展开详细阐述：第一，承载力计算。海上风电风机基础设计的最常见方法便是允许应力法和设计应力法，其中允许应力法需严格按照《海上固定平台规范设计和工作应力设计法》规范标准落实，确保设计计算工作的安全高效展开，并且在此期间最大特点就是可将钢材使用到最大强度状态，再除以一个安全系数就能得到结构计算的允许最大应力，即为利用一个固定安全系数来准确衡量结构是否安全可靠，虽然操作过程简洁方便但不能从定量角度对结构可靠性进行设计计算，否则结构安全性将无法满足实际要求。而设计应力法则需要严格按照《钢结构设计规范》展开设计计算工作，在考虑到可靠性基础上选择科学合理化极限设计手段，再加上对施工材料强度不确定性因素的深入掌握，便于进一步明确最终设计结果，实现海上风电风机基础设计的最佳状态[6]。第二，变形控制。通常来说，海上风电风机基础结构设计不仅仅需考虑到施工材料强度要素，更要考虑到结构自身强度情况，在确保施工材料不遭到任何破坏基础上避免风机等设备出现变形，目前国内外对于海上风电风机基础变形都尚且不具备统一化约束要求，所以沉降和倾斜率控制指标只能参考《风力发电机组塔架地基基础设计技术规定》内容落实，便于更好满足厂商提出的最小水平刚度和最小抗倾覆刚度需求，推动海上风电风机基础设计工作的顺利实施。 2.4动力特征和疲劳分析