海上风电场风机基础选型
1.概述
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，离岸10 km的海上风速通常比沿岸陆上25%；海上风湍流强度小，具有稳定的主向，机组承受的疲劳负荷较低，使得风机寿命；风切变小，因而塔架可以较低；在海上开发风能，受噪声、景观、鸟类、电磁波干扰等问题较少；海上风电场不涉及土地征用等问题，人口比较集中，陆地面积相对较小、濒临海洋家或地区，较适合发展海上风电。海上风能利用不会造成大气污染和产生任何有害，可减少温室效应气体的排放，环保价值可观，海上风电的这些优点，使得近海风力发电技术成为近年来研究和应用的热点。
发电成本是海上风电发展的瓶颈，影响海上风电成本的主要因素是基础结构成本(包括制造、安装和维护)。目前，海上风电场的总投资中，基础结构占20~30%，而陆上风电场仅为5~10%。因此发展低成本的海上风电基础结构是降低海上风电成本的一个主要途径。
2.风机基础结构型式
海上风电机组的基础被认为是造成海上风电成本较高的主要因素之一。目前国外研究和应用的海上风机基础从结构结构型式上主要分为重力式基础、桩基础及悬浮式基础。前两种形式已在欧洲海上风电场建设中得到广泛应用，悬浮式基础为正在研制阶段的深水海上风电技术。
2.1.重力式基础
重力固定式基础体积较大，靠重力来固定位置，主要有钢筋混凝土沉箱型或钢管柱加钢制沉箱型等等，其基础重量和造价随着水深的增加而成倍增加，丹麦的Vindeby 、Tun? Knob、Middelgrunden和比利时的Thornton Bank海上风电场基础采用了这种传统技术。
重力式基础适合坚硬的黏土、砂土以及岩石地基，地基须有足够的承载力支撑基础结构自重、上部风机荷载以及波浪和水流荷载。重力式基础一般采用预制圆形空腔结构（图2-1），空腔内填充砂、碎石或其他密度较大的回填物，使基础有足够自重抵抗波浪、水流荷载以及上部风机荷载对基础产生的水平滑动、
倾覆。基础尺寸根据地基承载力以及抵抗滑动、倾覆所需要的抗力决定。圆形结构安放前须在地基上铺设一定厚度的抛石基床，一方面起整平作用，另一方面可以扩散结构对地基的应力，起减小地基应力及减弱不均匀沉降作用。基础可在陆上预制场内预制或驳船上预制，采用半潜驳运至风机位置，起重船吊装就位。
重力式基础对地基承载力要求较高，适用于30m水深以下的海域，优点：基础采用钢筋混凝土结构，本体造价较钢结构低；缺点：基础的体积较大，需在岸边预制，运输、就位较为不便，同时地基需一定的处理（平整基床）。重力式基础不适合流沙形的海底情况。另外，由于重力式基础一般重达3000t左右，其海上运输和安装等均不方便。
图2-1 重力式基础
2.2.桩基础
桩基础利用打桩、钻孔或喷冲的方法将钢管安装在海底泥面以下一定的深度，将风机塔架固定其上起支承作用。桩基础可分为单桩基础、多桩承台基础及多脚架组合基础。
2.2.1.单桩基础（Monopile）
支柱固定式基础利用打桩、钻孔或喷冲的方法将钢质支柱安装在海底泥面以下一定的深度，将风机塔架固定其上起支承作用（图2-2）。其插入深度由水深和海床地质条件决定，其水深一般小于30m（平均水位）。国外现有的大部分
海上风电场，如丹麦Horns Rev和Nysted、爱尔兰Arklow bank、英国North Hoyle、Scroby Sands和Kentish Flats等大型海上风电场均采用了这种基础。
图2-2 单桩基础
单桩式基础因其结构简单和安装方便，为目前应用最普遍的形式。它由钢制圆管构成，圆管壁厚在30~60mm，直径在4~6m。由于单桩打入海底较深，该基础形式有较大的优势，但对于海床有岩石的情况就不合适采用此类基础。由于单桩式基础在更深的水况下，只能通过加长钢制圆管的长度来适应水深，但会导致基础钢管的刚性及稳性降低，所以单桩式基础适应的最大水深约25m。
2.2.2.多桩承台基础
多桩式高桩承台基础，参考了国内施工建设中已趋成熟的海上独立式墩台基础和跨海大桥桥墩基础结构形式；其结构由基桩和承台组成（图2-3），其基桩可采用预制桩、灌注桩或钢管桩。
图2-3 多桩承台基础
预制桩一般选用PHC管桩较为经济，但PHC管桩施打时对风浪要求较高、遇深厚砂土层时沉桩较为困难以及施工期在波浪力的作用下易造成桩身脆性破
坏等问题。灌注桩只能做成直桩，抵抗大的水平推力时只能靠增加桩径来解决，且灌注桩在海上施工时需搭设施工平台，施工周期长，一般不采用。钢管桩具有刚度大，重量较小，沉桩施工方便等优点，被东海大桥风电场采用。
承台采用圆形结构，承台的直径根据桩的数量的间距来确定，承台的高度根据桩进入承台的深度及上部风筒连接件的埋置深度确定。
2.2.
3.多脚架组合基础
多脚架组合式基础主要在海上石油平台、海上灯塔建设中得到一定的运用,据了解，我国在渤海、东海水深15～80m海域设立的海上石油导管架结构，均采用此类基础。
三脚架组合式基础结构型式为：用多根中等直径的钢管桩定位于海底，桩顶通过钢套管支撑上部三脚桁架结构，构成组合式基础（图2-4）。多脚桁架承受上部塔架荷载，并将应力与力矩传递于钢桩。
图2-4 多脚架组合式基础
2.3.悬浮式基础
悬浮式基础按照基础上安装的风机的数量分为多风机式和单风机式。多风机式即指在一个浮式基础上安装有多个风机（图2-5），但因稳性不容易满足和所耗费的成本过高，一般不予考虑。另一种就是单风机浮式基础（图2-6），这种基础主要参考现有海洋石油开采平台而提出，因其技术上有参考，且成本较低，是未来悬浮式基础发展的主要考虑方向。
3.各种基础型式的比较
基础型式的比较仅限于目前常用的基础型式，比较见表3.1。
表3-1风机基础设计方案特性比较表
(10)授权公告号 (45)授权公告日 2014.02.05 C N 203420289 U (21)申请号 201320485081.X (22)申请日 2013.08.08 E02D 31/00(2006.01) E02D 27/52(2006.01) E02D 27/44(2006.01) (73)专利权人上海电力设计院有限公司 地址200025 上海市黄浦区重庆南路310号 18－22楼 (72)发明人邹辉 (74)专利代理机构上海富石律师事务所 31265 代理人 刘峰 (54)实用新型名称 海上风机基础的防冰结构 (57)摘要 本实用新型公开了一种海上风机基础的防冰 结构，包括一用于抵抗外部撞击的防冰锥和两用 于将所述防冰锥固定连接在海上风机桩基础上的 抱箍，所述防冰锥包裹环设于海上风机桩基础的 高潮位和低潮位之间，所述防冰锥的上端部通过 一所述抱箍固定连接在所述海上风机桩基础的高 潮位，所述防冰锥的下端部通过另一所述抱箍固 定连接在所述海上风机桩基础的低潮位。本实用 新型将防冰锥套设在海上风机桩基础最频繁遭遇 海冰撞击的高潮位和低潮位之间，有效增强海上 风机基础的防撞击性能和抗海冰流激振动动力能 力。同时，在防冰锥的上下两端部处通过抱箍便将 其固定安装在所述海上风机桩基础上，施工更加 便捷有效。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图2页(10)授权公告号CN 203420289 U
1/1页 1.一种海上风机基础的防冰结构，其特征在于：包括一用于抵抗外部撞击的防冰锥和两用于将所述防冰锥固定连接在海上风机桩基础上的抱箍，所述防冰锥包裹环设于海上风机桩基础的高潮位和低潮位之间，所述防冰锥的上端部通过一所述抱箍固定连接在所述海上风机桩基础的高潮位，所述防冰锥的下端部通过另一所述抱箍固定连接在所述海上风机桩基础的低潮位。 2.如权利要求1所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述防冰锥由一上圆台和一下圆台对接组成，所述上圆台的上底面通过所述抱箍套设在所述海上风机桩基础的高潮位，所述下圆台的下底面通过另一所述抱箍套设所述海上风机桩基础的低潮位，所述上圆台的下底面和所述下圆台的上底面在所述海上风机桩基础的平均潮位处对接，所述上圆台的上底面直径小于所述上圆台的下底面直径，所述下圆台的上底面直径大于所述下圆台的下底面直径，所述上圆台的下底面直径与所述下圆台的上底面直径相等。 3.如权利要求1或2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述防冰锥的外周侧面覆盖设置有靠泊橡胶护舷。 4.如权利要求1或2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：在位于所述海上风机桩基础高潮位向上延伸设置有外部船舶辅助爬梯。 5.如权利要求2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述上圆台和下圆台的对接面与所述海上风机桩基础的平均潮位处重合，且所述上圆台和下圆台以所述对接面为对称面上下对称。 6.如权利要求2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述上圆台的母线和所述上圆台的轴之间的夹角为28-32°。 7.如权利要求2所述的海上风机基础的防冰结构，其特征在于：所述下圆台的母线和所述下圆台的轴之间的夹角为28-32°。权 利 要 求 书CN 203420289 U
风机选型常用计算 风机是一种用于压缩和输送气体的机械，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。 风管截面积的计算： 截面积=机器总风量÷3600÷风速 风机分类及用途： 按作用原理分类 透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。 按气流运动方向分类 离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。 混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。
按生产压力的高低分类(以绝对压力计算) 通风机—排气压力低于112700Pa； 鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间； 压缩机—排气压力高于343000Pa以上； 通风机高低压相应分类如下(在标准状态下) 低压离心通风机：全压P≤1000Pa 中压离心通风机：全压P=1000~5000Pa 高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa 低压轴流通风机：全压P≤500Pa 高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa 一般通风机全称表示方法 型式和品种组成表示方法 压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。
流量:单位时间内流过风机的气体容积,又称风量。常用Q来表示,常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”。 转速：风机转子旋转速度。常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速，min表示分钟)。 功率：驱动风机所需要的功率。常以N来表示、其单位用Kw。 传动方式及机械效率： A型直联传动D型联轴器联接转动F型联轴器联接转动B型皮带传动
风电泰斗和他的漂浮式海上风机基础 随着海上风电向深海远海发展，对水深超过50米的海上风电项目，安装和运维的成本居高不下仍然是一个主要问题。对这些深远海海上风电项目，为减少其生产，安装和运维成本，在固定式基础持续进步的同时，这些年，漂浮式海上风机基础已经逐渐渐发展起来，并走出试验阶段，走向商业化应用了。 最近的一则消息称，丹麦技术大学DTU，及两家丹麦企业DHI和StiesdalOffshoreTechnology正在合作进行一项叫作LIFES50+的测试，用以测试下一代漂浮式海上风电基础，该基础叫TetraSpar，是由Stiesdal公司发明的。6月20日，该测试项目举行了现场示范。这是DTU风能团队在DHI海上波浪盆地进行的漂浮式风力发电机基础的第四次测试活动。 该漂浮式基础使用DTU的10MW风力发电机进行1:60比例模型测试，并考虑两个浮子配置。漂浮式风电机在许多运行和生存条件下经受风浪和波浪考验。 模型测试活动LIFES50+的目标是提供TetraSpar基础的概念证明，并提供该领域的实验测试和数据分析技术。该项目由欧洲地平线2020计划资助，由挪威公司SintefOcean领衔。DTU风电系主导数字建模活动，并参与该项目。来自风电行业，研发和咨询机构的12个合作伙伴共同参与创建新的漂浮式基础结构概念。 DTU和DHI在风电行业都鼎鼎大名，StiesdalOffshoreTechnology是何方神圣? 这个公司的创始人HenrikStiesdal是名副其实的风电前辈，以下关于他的资料（斜体字部分）来源来维基百科。 1978年，HenrikStiesdal（与KarlErikJørgensen一起）设计了代表“丹麦概念”的第一台风力发电机之一。1979年，他将该设计授权给了维斯塔斯公司，当时，维斯塔斯公司是一家丹麦制造企业，生产农用货车、卡车起重机和船用冷却器。Stiesdal的设计形成了维斯塔斯公司崛起成为风力发电机领先制造商的基础。Stiesdal开始在维斯塔斯担任顾问，之后于1983年加入公司担任项目经理。1987年，Stiesdal加入丹麦风力发电机制造商BonusEnergyA/S作为开发专家。1988年，他成为技术经理，2000年担任首席技术官。2004年，BonusEnergyA/S被德国技术公司Siemens收购。Stiesdal成为西门子风力发电的首席技术官，并于2014年底退休。在他的职业生涯中，Stiesdal已经发明了超过175项发明，已经获得650多项有关风力
风机锚栓基础设计管理 论文栏目:设计管理论文更新时间：2015/6/19 15:37:26 283 1前言 风机基础与塔筒的连接形式有很多种，最具代表性的有基础环与锚笼环两种形式。据不完全统计，目前国内已经建成风电场95%以上的风机塔筒与基础连接采用的基础环形式，该种连接方式被认为是安全可靠的。随着部分风电场陆续出现基础环松动的问题，风机供应商、设计单位、施工单位等各方专家进行了多次会诊，目前已基本达成如下共识：基础环直径较大、埋深不足、基础环与周边混凝土连接不可靠，其受力特性相比锚栓差。从设计角度来讲，单机容量1.5MW及以上容量的风机塔筒与基础连接宜采用锚栓[1][2][3]。但是，由于当前用于风机塔架与基础连接的锚栓存在材质无相应规程规范、防腐难度大、锚栓断裂不易更换等问题，由此增加的风险成本，风机供应商和设计单位都在回避。在此前提下，业主推出“风机锚栓基础设计及锚栓组件材料采购打捆”的招标采购形式，相当于EP承包，投标主体必须是设计院。根据目前市场环境条件，设计单位应充分掌握锚栓式基础的市场前景，本着尽最大可能的占领市场份额和为业主服务的目标，积极参与投标。只要做好锚栓材料市场调研，充分进行研究，详细设计，发现风险点，做好风险控制和转移，精工细作，做好设计优化工作，就能在新的市场条件下占据主动。设计单位既要作为设计的主体，同时又是采购的主体，除了要保证结构设计的可靠以外，还应对所需采购锚栓及组件材料的市场情况有充分的了解，这样才能保证整个项目的风险可控，以使效益最大化。因此，作者以下将针对该新的市场环境条件，对风电项目中“风机锚栓基础设计及锚栓组件材料采购打捆”的设计管理进行简单论述，为设计单位提供借鉴。 2产品调研 锚笼环高度一般在3.0m以上，除外露30cm左右之外，其余部分埋入风机基础混凝土。锚栓组件最重要的承力构件是高强预应力锚固螺栓及替代品，其不同于一般的高强预应力锚固螺栓，且国内没有专门针对风电机组的锚栓设计规程，造成目前市场材料供应良莠不齐。经资料收集整理，目前市场上较有名的主要有中船重工713研究所、江苏金海公司、青海金阳光生产的高强预应力锚固螺栓，以及天津二轧生产的精轧钢筋。通过掌握资料，首先应由项目负责人通过电话向供货商了解其产品基本性能，产品应用业绩，目前市场价格等，并初步了解其合作意向。其次，以公司名义向有意向参与合作的供应商发正式询价函件，由
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
海上风电场风机基础介绍技术服务中心业务筹备部
前言 近年来，国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持，使得中国风电得到蓬勃发展。风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式，获得了迅猛发展。随着风电机组从陆地延伸到海上，海上风电正成为新能源领域发展的重点。 本文结合国内外海上风电场具体的风机基础，对现有的海上机组的基础类型逐一介绍，目的是对海上风机基础形成一个初步的了解，为公司日后的海上服务业务做铺垫。 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。 2
目录 1 风机基础类型--------------------------------------- 4 1.1 重力式基础----------------------------------------- 4 1. 2 单桩基础------------------------------------------- 6 1. 3 三脚架式基础--------------------------------------- 8 1. 4 导管架式基础-------------------------------------- 10 1. 5 多桩式基础---------------------------------------- 11 1.6 其他概念型基础------------------------------------ 12 2 海上风力发电机组基础维护 -------------------------- 14为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。 3
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
海上风电场风机基础选型 1.概述 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，离岸10 km的海上风速通常比沿岸陆上25%；海上风湍流强度小，具有稳定的主向，机组承受的疲劳负荷较低，使得风机寿命；风切变小，因而塔架可以较低；在海上开发风能，受噪声、景观、鸟类、电磁波干扰等问题较少；海上风电场不涉及土地征用等问题，人口比较集中，陆地面积相对较小、濒临海洋家或地区，较适合发展海上风电。海上风能利用不会造成大气污染和产生任何有害，可减少温室效应气体的排放，环保价值可观，海上风电的这些优点，使得近海风力发电技术成为近年来研究和应用的热点。 发电成本是海上风电发展的瓶颈，影响海上风电成本的主要因素是基础结构成本(包括制造、安装和维护)。目前，海上风电场的总投资中，基础结构占20~30%，而陆上风电场仅为5~10%。因此发展低成本的海上风电基础结构是降低海上风电成本的一个主要途径。 2.风机基础结构型式 海上风电机组的基础被认为是造成海上风电成本较高的主要因素之一。目前国外研究和应用的海上风机基础从结构结构型式上主要分为重力式基础、桩基础及悬浮式基础。前两种形式已在欧洲海上风电场建设中得到广泛应用，悬浮式基础为正在研制阶段的深水海上风电技术。 2.1.重力式基础 重力固定式基础体积较大，靠重力来固定位置，主要有钢筋混凝土沉箱型或钢管柱加钢制沉箱型等等，其基础重量和造价随着水深的增加而成倍增加，丹麦的Vindeby 、Tun? Knob、Middelgrunden和比利时的Thornton Bank海上风电场基础采用了这种传统技术。 重力式基础适合坚硬的黏土、砂土以及岩石地基，地基须有足够的承载力支撑基础结构自重、上部风机荷载以及波浪和水流荷载。重力式基础一般采用预制圆形空腔结构（图2-1），空腔内填充砂、碎石或其他密度较大的回填物，使基础有足够自重抵抗波浪、水流荷载以及上部风机荷载对基础产生的水平滑动、
1.5兆瓦风力发电机组塔筒及基础设计 摘要：风能资源是清洁的可再生资源，风力发电是新能源中技术最成熟、开发条件最具规模和商业化发展前景最好的发电方式之一。塔筒和基础构成风力发电机组的支撑结构，将风力发电机支撑在60—100m的高空，从而使其获得充足、稳定的风力来发电。塔筒是风力发电机组的主要承载结构，大型水平轴风力机塔筒多为细长的圆锥状结构。一个优良的塔筒设计，可以保证整机的动力稳定性，故塔筒的设计不仅要满足其空气动力学上得要求，还要在结构、工艺、成本、使用等方面进行综合分析。基础设计与基础所处的地质条件密不可分，良好的地质条件可以为基础提供可靠的安全保证，从风机塔筒基础特点的分析可以看出，风机塔筒基础的重要性及复杂性是不言而喻的。在复杂地质条件下如何确定安全合理的基础方案更是重中之重。 关键词：1.5兆瓦；风力发电机组；塔筒；基础；设计 1、我国风机基础设计的发展历程 我国风机基础设计总体上可划分为三个阶段，即2003年以前小机组基础的自主设计阶段，2003— 2007年MW机组基础设计的引进和消化阶段，2007年以后MW机组基础的自主设计阶段， 在2003年以前，由于当时的鼓励政策力度不大，风电发展缓慢，2002年末累计装机容量仅为46.8万kw，当年新增装机容量仅为6.8万kw，项目规模小、单机容量小，国外风机厂商涉足也较少，风机基础主要由国内业主或厂商委托勘测设计单位完成，设计主要依据建筑类的地基规范。 从2003年开始，由于电力体制改革形成的电力投资主体多元化以及我国开始实施风电特许权项目，尤其是2006年《可再生能源法》生效以后，国外风机开始大规模进入中国，且有单机容量600kw、750kw很快发展到850kw、1.0MW、1.2MW、1.5MW 和2.0MW，国外厂商对风机基础设计也非常重视，鉴于国内在MW风机基础设计方面的经验又不够丰富，不少情况下基础设计都是按照厂商提供的标准图、国内设计院
附件3 中国国电集团公司 风电场风机基础设计标准 1 目的 为规范中国国电集团公司的风力发电工程中的风机基础设计工作，统一风机基础设计的内容、深度，本着因地制宜、保护环境和节约资源的原则，做到技术先进、安全适用、经济合理、便于施工，特制定本标准。本标准主要规定了风力发电工程中风机基础设计基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、荷载、基础选型、设计流程、地基处理、基础构造等内容。 2 范围 本标准适用于中国国电集团公司全资和控股建设的的陆上风力发电工程风机的地基基础设计。 3 引用标准和文件 《风电场工程等级划分及设计安全标准》FD002-2007 《风电机组地基基础设计<试行）》FD003-2007 《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002 《高耸结构设计规范》GBJ 50135-2006 《混凝土结构设计规范》GB 50010-2018 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ 118-98 《建筑抗震设计规范》GB 50011-2018 《构筑物抗震设计规范》GB 50191-93 《建筑桩基技术规范》JGJ 94- 2008 《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046-2008 《水工建筑物抗冰冻设计规范》DL/T 5082-1998 《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003 《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009 《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025-2004 《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ 112-1987 《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97 4 术语和定义 本标准中的术语定义与下列标准中的规定相同： 《风电机组地基基础设计设计规定<试行）》FD003-2007 《混凝土结构设计规范》GB50010-2018 5 一般规定 5.1基础设计应本着因地制宜、保护环境和节约资源的原则，做到安全适用、经济合理、技术先进、便于施工。 5.2风电机组地基基础主要按《风电机组地基基础设计规定<试行）》设计。对于湿陷性土、多年冻土、膨胀土和处于侵蚀环境、受温度影响的地基等，尚应符合国家现行有关标准的要求。 5.3风机基础设计采用极限状态设计方法，荷载和分项系数的取
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
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-
一、编制依据： 1、根据图纸设计的要求进行施工。 2、建设部发放《混凝土结构工程施工质量验收规范》。 3、国家电力公司发放《电力施工质量检验及评定标准》 4、电力建设安全规程。 5、施工组织设计书 二、工程概况： 本工程B标段共11个风机基础，风机基础全部为钢筋混凝土基础，基础垫层混凝土设计强度为C15，基础混凝土设计强度为C35，基础采用定型钢质模板，以保证混凝土表面光洁度、平整度和整体性良好。
2：工程车辆配置表 三、施工流程： 1、测量放线 根据设计蓝图及甲方提供的固定成果桩成果表进行测量放线，并在适当位置做控制点且设置保护措施，使控制桩不宜被破坏。在施工测量过程中认真审核图纸，施工测量完成并且经过公司三级检验确认无误后，请甲方及监理单位有关人员进行查验后，进行土方开挖工作。 2、土方工程 （1）基坑开挖时，应对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标
高、边坡坡度等经常复测检查。 （2）基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。挖土应自上而下水平分段分层进行，每层0.3m左右，边挖边检查坑底宽度及坡度，不够时及时修整，每3m左右修一次坡，至设计标高，再统一进行一次修坡清底，检查坑底宽和标高，要求坑底凹凸不超过2.0cm。 （3）雨季施工时，基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层，并再基槽两侧围以土堤或挖排水沟，以防地面雨水流入基坑槽，同时应经常检查边坡和支撑情况，以防止坑壁受水浸泡造成塌方。 （4）挖掘发现地下管线（管道、电缆、通讯）等应及时通知有关部门来处理，如施工必须毁坏时，亦应事先取得原设置或保管单位的书面同意。 （5）土方开挖一般应按从上往下分层分段依次进行，随时做成一定的坡势。如用机械挖土，基坑深3.2m可以一次开挖。再接近设计坑底标高或边坡边界时应预留200-300mm厚的土层，用人工开挖和修整，边挖边修坡，以保证不扰动土和标高符合设计要求。 3、模板工程 （1）材料选用定型钢质模板。 （2）模板及支架必须符合下列规定：A：保证工程结构和构件各部位形状尺寸和相互位置的正确；B：具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠的承受混凝土的自重和侧压力，以及在施工中承受荷载；C：构造简单，安装方便并便于钢筋的绑扎、安装和混凝土的浇注养护等要求；D：模板的接缝不应漏浆。 （3）模板与混凝土的接触面应刷隔离剂，对油质类等影响结构或妨碍混凝土装饰工程的隔离剂不宜采用。严禁隔离剂污染钢筋与混凝土接槎处。
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
风机基础混凝土配合比设计要求 1、水泥 选用P.O425 普通硅酸盐水泥，为降低水化热，胶凝材料含量尽量低，宜控制在 400kg/m3 以内，其他要求应符合级符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007。 2、细骨料 采用中砂，控制细度模数 2.4?2.8,含泥量w 1%,泥块含量w 0.5％。其他性能指标符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52－2006 的规定。 3、粗骨料 采用碎石，粒径5?25mm，含泥量不大于1%。选用连续级配的5?31.5mm 花岗岩碎石，针片状含量w 10%，含泥量w 1%,泥块含量w 0.5%,其他性能指标符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ53－2006 的规定。 4、掺合料 采用粉煤灰等量内掺法，水泥代用量控制在 10%以内，控制45卩 m 筛余w 18%，需水量比w 105%，其他指标不得大于规范H级粉煤灰的技术要求。 5、外加剂 UEA 采用U型膨胀剂，宜用内掺法取代胶凝材料量10%以内，碱含量
必须合格。 6、外加剂高效引气减水剂
GB 8076 － 2008 GB 175 － 2007 GB ／ T14684-2001 GB/T14685－ 2001 GB 1596－ 2005 JGJ55-2011 JGJT 221-2010 GB50496-2009 需根据含气量要求（ 3-5%），经调配后确定最佳掺量，粉剂为 0.3-0.7%，液体为 1.0-1.5% 。 7、外加剂缓凝剂 考虑到夏季高温施工易干裂，需根据实际情况添加缓凝剂。 8 JK-6抗裂纤维 掺量不小于7kg/m3,抗拉强度大于1010mpa 。 9、其他要求 坍落度选择为12 士 2cm,控制混凝土中的水灰比不大于 0.4,砂率 控制在 40% 参考规范： 1 、混凝土外加剂 2、 通用硅酸盐水泥 3、 建筑用砂 4、 建筑用卵石、碎石 5、 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 6、 普通混凝土配合比设计规程 7、 纤维混凝土应用技术规程 8、大体积混凝土施工规范
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
出风口时风速为50m/s，从单位标注上看应该是每秒50米。‘时风速’是指每小时风速为50米吗？还是每秒50米？确认后我来帮你算一下。 补充回答： 1、我们先从三个已知条件中取二个条件来验证第三个条件。 1.1、当出风口为2平方米，流速达到50m/s时，计算流量。 根据流量公式 Q=νS3600 =50×2×3600 =360000(m3/h)； 1.2、当出风口为2m2，风量10立方米每分钟时，计算出风口风速。ν=Q/(S3600) =10×60/(2×3600) =0.083(m/s) 1.3、当流速为50m/s，流量为10×60立方每小时，计算出风口面积。D=√[Q4/(ν3.14×3600)] =√[600×4/(50×3.14×3600)] =0.065(m) S=(D/2)^2×3,14 =(0.065/2)^2×3.14 =0,0033(平方米) 2、从1,1计算结果上来看，要满足出风口为2平方米，流速达到50m/s 这个条件，风量需达到360000(m3/h)；从1.2计算结果看，当出风口为2平方米，风量10立方米每分钟，风速只有0.083(m/s)；从1.3计算结果来看，流速为50m/s，流量为10×60立方每小时，出风口面积只需0.0033平方米。 3、结论：你所列出的条件不能相互成立。 QQ:1102952818 ‘新科’ 追问 风机的全压等于静压加上动压，而动压P=ρv2/2； 可以理解为风机的出口风速与风机的动压有关，或者说有相应的比例
关系，就像上式那样的。 那么提高风机的动压，是否可以提升风机的出口风速，出口风速的提高 能否按照公式v=根号下2P/ρ（就是上面的公式来推导的）来计算风速的大小，风速的提高有没有什么限制 回答 没错，正如你所述。动压的定义是：把气体流动中所需动能转化成压力的一种形式。通俗的讲：动压是带动气体向前运动的压力。 风速的获得，是风量通过管道截积上的时间，同时压力又是保证流量的手段。风速的提高主要受制于管道的沿程摩擦阻力。 追问 那么我想要的风机就是出口风速为50m/s，动压就得有1500，那么静压这个就不太好算了，说是跟通风管道有关，我可以画出通风管路的图，你能帮我算一下静压吗？出风口的面积就是0.2平方米，这样的话流量就得10立方米每秒，36000立方米每小时了，不知道有没有比较合适的风机，还有这样的风机应该选择什么样的类型，还有风机的驱动电机能不能换成内燃机驱动的，能够比较满足工况的情况下需要多大的功率，静压先按2000算，管路比较复杂 回答 根据你提供的参数，你可以选择 型号：4-72-10C 转速：1450(r/min) 功率：55(KW) 风量：40441(m3/h) 压力：3202(Pa)
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