广东海上风电支撑结构设计的技术创新与工程实践 28页

研究园地　海上风电导管架建造技术研究文／谢志伟　魏笑科　邹福顺　林阳峰　涂源根　陈世明　陈城　胡力文０ 引言一座海上风力发电机通常由风力发电机、机舱、塔筒、导管架、海底预埋深基础桩组成。

海上风电导管架主体为桁架结构，上部有大型法兰与风机塔筒连接，下部为插入式导管架灌浆段与海底预埋深基础桩联接，此外导管架上还有工作平台、登船梯、靠船件、J 型管、灌浆管等附属构件，整个海上风电导管架长和宽各20多米，高度40米以上，重量约900吨。

１ 概述海上风电导管架是把风力发电机、机舱及相关附属设备固定在海上的重要基础结构。

除了承受风力发电机、机舱及相关附属设备的重力和风力发电机运转时的震动外，海上风电导管架位于水下的结构长期承受洋流、潮流、海底冲刷的侵蚀，水面上的结构长期承受台风、盐雾、覆冰的困扰，因此，对海上风电导管架建造过程中的技术质量要求极高。

本文以广州文船重工有限公司承建的中广核阳江南鹏岛400兆瓦海上风电导管架建造为背景，研究风电导管架建造技术，以确保建造过程中产品质量可控、提高建造效率、降低安全风险。

２ 海上风电导管架建造技术研究广州文船重工有限公司承建了中广核阳江南鹏岛400兆瓦海上风电场25套导管架，这批导管架单套重约为900吨，主体尺寸长×宽×高分别为23.9m ×23.9m ×40.64m 。

选定在中山市马鞍岛广州文船重工有限公司风电工程基地进行建造，基地配备了600吨龙门吊、160吨龙门吊、270吨平板运输车、电焊机、卷板机、数控下料机、五轴大型相贯线切割机器人、自动打砂除锈设备、超声波探伤仪、X 射线探伤仪、空压机等施工设备。

导管架建造工艺流程如图1所示。

图1 海上风电导管架建造工艺流程2.1 预制阶段预制阶段主要包含了管节、片体、过渡段以及其他附属结构预制。

2.1.1 管节预制管节是由直径不等、厚度为32mm ～70mm 的卷管焊接而成，焊接时采用逐步退接法，在专用焊接流水线上进行焊接，流水线的固定式焊机上有伸缩焊接臂，能伸入管内进行内环缝焊接。

专题碎豔矍總构设计的文I《海洋与渔业》记者高晓霞S前，广东省正在建设的海上风电项目有16个，其中广东省电力设计研究院（简称“广东院”）承担了其中15个项目的咨询或勘察设计工作。

在“筑基——精研海上风电项目工程技术”主题论坛会议上，广东院总工程师裴爱国以《广东海上风电支撑结构设计的技术创新与工程实践》为题发表了主旨演讲。

牵头组建海上风电产业联盟裴爱国先介绍了广东海上风电的发展规划。

广东省已经规划的海上风电装机容量中，近海浅水区是9850MW,近海深水区是57OOOMW。

近期列入广东省重点工程的项目有16个，建设目标是2020年开工12000MW,建成2000MW以上，2030年建成30000MW。

接着，他谈了广东院与海上风电的渊源。

广东院成立于1958年，2012年8月，编制完成《广东海上风电场工程规划》，成为第一个获得国家能源局批准的省级海上风电规划报告。

2017年10月，按照省发改委的要求，编制 完成《广东省海上风电发展规划（2017—2030年）（修编）》,为广东省海上风电资源科学、有序、连片开发建设提供完备规划和技术保障。

广东院充当了政府智库的作用，在广东省海上风电产业发展方向、海上风电价格补贴政策研究、1622019年7专题促进广东省海上风电装备制造与服务产业链科学发展等方面建言献策。

广东院还将深度服务延伸至项目前期的所有技术咨询和项目管理工作，以“前期开发+技术咨询+项目管理”模式承接海上风电项目前期工作，稳步推进项目建设相关事宜。

此外，在湛江外罗项目中，广东院在全国首创海上风电工程总承包模式，该模式有利于整个项目的统筹管理，有利于优化设计，有利于设计采购施工综合的合理搭接，有利于降低造价和缩短工期，有利于智慧海上风电场建设。

为推动海上风电产业的发展，广东院还发挥行业协会的作用，即将成立的广东省海上风电产业联盟就是由广东院牵头组建和推动相关工作，还将在省自然资源厅的领导下牵头成立广东省海上风电协会。

精选文档附件广东省海上风电发展规划（2017-2030 年）（修编）二○一八年四月目录一、发展基础 (1)（一）资源条件 (1)（二）发展环境 (2)二、整体要求 (4)（一）指导思想 (4)（二）基来源则 (5)（三）发展目标 (6)三、场址布局 (6)（一）布局原则 (7)（二）布局规划 (7)四、项目建设 (17)（一）开发时序 (17)（二）电网配套 (18)五、家产发展 (20)（一）推动风电技术进步 (200)（二）促使装备制造业做强做大 (21)（三）完美开发服务系统 (22)六、环境保护 (22)（一）与有关规划的连接 (22)（二）环境影响评论 (25)（三）环境保护要求 (26)七、投资和效益估量 (27)（一）投资估量 (27)（二）效益估量 (27)八、组织实行 (27)（一）增强兼顾协调 (27)（二）落实扶助政策 (28)（三）创新看管方式 (29)（四）增强实行评估 (29)附表：广东省海上风电规划场址表 (30)附图：广东省海上风电规划场址散布图(2017-2030 年)海上风电拥有资源丰富、发电利用小时数相对较高、技术相对高端的特点，是新能源发展的前沿领域，是我省可重生能源中最具规模化发展潜力的领域。

依据国家《可重生能源发展“十三五”规划》、国家《风电发展“十三五”规划》、《广东省能源发展“十三五”规划》等有关规划，联合我省海上风电发展实质，对2012 年印发的《广东省海上风电场工程规划》进行修编，拟订《广东省海上风电发展规划（ 2017-2030 年 )（修编）》。

规划年限为2017 年到 2030 年，近期至 2020 年，远期至 2030 年。

规划范围包含离岸距离许多于 10 公里、水深 50 米内的近海海疆。

一、发展基础（一）资源条件。

我省拥有 4114 公里海岸线和41.93 万平方公里辽阔海疆，港湾众多，岛屿星罗云布。

沿海处于亚热带和南亚热带大海性季风天气区，冬、夏天季节风特点十分显然。

海上风电机组技术开发与设备制造方案一、实施背景随着全球对可再生能源的需求不断增加，海上风电作为一种清洁、可持续的能源形式，逐渐成为全球能源转型的重要方向之一。

然而，目前海上风电机组技术开发与设备制造方面还存在一些问题，如成本高、可靠性不足等。

因此，为了推动海上风电产业的发展，改善技术水平和降低成本，需要进行产业结构改革。

二、工作原理海上风电机组技术开发与设备制造方案的工作原理是通过利用海上的风能，将其转化为电能。

具体而言，海上风电机组由风力发电机、传动系统、电力变换系统和电缆系统等组成。

风力发电机通过叶片转动来捕捉风能，传动系统将转动的机械能转化为电能，电力变换系统将电能转化为交流电，并通过电缆系统输送到陆地上的电网。

三、实施计划步骤1. 技术研发阶段：通过进行风能资源调查和环境评估，确定适合建设海上风电机组的区域。

同时，开展风力发电机组的设计研发工作，包括叶片设计、传动系统设计和电力变换系统设计等。

2. 设备制造阶段：根据设计方案，制造风力发电机组的各个组件，并进行组装和调试工作。

3. 安装与调试阶段：将制造好的风力发电机组运输至海上，并进行安装和调试工作，确保其正常运行。

4. 运维与管理阶段：建立完善的海上风电机组运维与管理体系，进行设备的定期检修和维护工作，确保其长期稳定运行。

四、适用范围海上风电机组技术开发与设备制造方案适用于那些具备较好的海上风能资源的地区，如海洋风力资源丰富的沿海地区和海岛地区。

五、创新要点1. 提高风力发电机组的效率：通过优化叶片设计和传动系统，提高风力发电机组的转换效率，降低发电成本。

2. 提高风力发电机组的可靠性：通过提高材料的抗腐蚀性能和结构的抗风性能，提高风力发电机组的可靠性和安全性。

3. 降低风力发电机组的维护成本：通过采用智能化的监测和维护系统，降低风力发电机组的维护成本和人力投入。

六、预期效果1. 提高海上风电机组的发电效率，降低发电成本，提高经济效益。

一种应用于海洋工程的建筑支撑设备的制作方法本发明属于海洋工程基础设施技术领域，具体涉及一种应用于海洋工程的建筑支撑设备。

背景技术：海洋工程设备，例如海上石油钻井平台、海上风力发电装置，都需要一个便于支撑建筑物的海洋支撑设备。

海洋能源非常丰富，而风能量分布广泛，是一种清洁能源，风力发电是一种未来会长久应用的储能形式。

目前常规的风电场一般建在内地大陆上，其安装方式一般采用地面安装。

内地大陆上的风力资源基本已经开发结束了，而海上风力资源非常丰富，且目前处于待开发阶段。

而目前在海上建立一个风力发电设备工程项目中，第一步要解决的就是如何将发电装置安装在海上，近海风力发电机组大多采用混凝土立柱作为支撑组件，因其自身巨大的重量可保持结构物的稳定，稳定性好，被广泛应用。

但是现有的海洋工程的建筑支撑设备在使用时仍存在一些缺陷，在使用时当需要给装置上浇筑腔浇筑混凝土时，可能会浇筑不均匀，防止支撑筒发生倾倒，进而无法保证支撑设备下沉海底；当支撑设备沉入海底受到海浪产生的力时，会导致支撑筒发生倾倒，无法缓冲倾倒力，进而无法保持支撑设备的平衡；还有当装置在沉入海底时，可能受到海洋生物撞击无法缓冲撞击力的问题，为此我们提出一种应用于海洋工程的建筑支撑设备。

技术实现要素：本发明的目的在于提供一种应用于海洋工程的建筑支撑设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于海洋工程的建筑支撑设备，包括漂浮底盘、固定底座、支撑筒，所述固定底座位于漂浮底盘的顶端表面，所述支撑筒位于漂浮底盘的顶端表面，所述支撑筒的内腔设置有导向柱，所述导向柱与支撑筒的间隙处设置有浇筑腔，所述浇筑腔的顶端表面设置有支撑平台，所述支撑平台的表面开设有浇筑口，且与浇筑腔相通，所述支撑筒与漂浮底盘的连接处设置有支撑机构，所述支撑机构包括延伸柱，所述延伸柱与支撑筒转动连接；所述延伸柱远离支撑筒的一端设置有支撑柱，所述支撑柱的顶端表面开设有安装槽，且延伸柱的末端贯穿于安装槽，所述延伸柱的底面通过第一弹簧与安装槽弹性连接，所述延伸柱位于安装槽的一端表面固定安装有限位板，所述限位板的两端表面固定安装有滑块，所述安装槽的内壁开设有与滑块相匹配的滑槽，所述滑槽与滑块滑动连接，所述延伸柱位于漂浮底盘的内部的表面套设有减震弹簧套，所述减震弹簧套的一端与限位板的顶面固定连接，所述减震弹簧套的另一端固定连接有橡胶套，且橡胶套活动套设于延伸柱的外部；所述支撑柱的底面设置有平衡块，且平衡块贯穿于漂浮底盘的顶端表面。

风力发电技术的研发与创新成果介绍近年来，随着全球能源危机的加剧以及对环境保护的日益重视，风力发电逐渐成为可再生能源领域的热门话题，受到了广泛的关注和支持。

风力发电技术的研发与创新成果不断涌现，为可再生能源的开发和利用带来了重要的突破和进步。

本文将从技术创新、性能提升、智能化控制等多个方面介绍风力发电技术的最新研发成果。

一、技术创新1. 多桨风力发电机组多桨风力发电机组是风力发电技术的重要创新之一。

相比传统的单桨风力发电机组，多桨风力发电机组能够更有效地利用风能，提高发电效率。

多桨设计可以减小风轮的直径，使其在较小的风速下即可启动；同时，多桨设计也能够增加发电机组的转动惯量，提高抗风能力，减小风力对风轮的损害程度。

2. 浮式风力发电技术浮式风力发电技术是指将风力发电机组安装在海上浮动平台上，利用海洋风力发电。

与传统的陆上风力发电相比，浮式风力发电技术具有独特的优势。

首先，海上风力资源更加丰富，能够提供更稳定的风能供应；其次，浮式风力发电机组避免了土地资源限制，可以在更大范围内建设；此外，海上环境对风轮的风速和风向变化较小，能够减小发电效率的波动。

二、性能提升1. 高效风轮设计风力发电技术的性能提升主要体现在风轮的设计方面。

近年来，研究人员通过优化风轮的叶片形状、材料以及结构等方面，显著提高了风力发电机组的效率。

新一代风轮采用了更轻、更坚固的材料，减小了自重对机组的影响，提高了转动效率；同时，改变叶片的形状，使其能够更好地适应不同风速下的风能，提高发电效果。

2. 储能技术应用风力发电的一个难题是风能的间断性和波动性，如果不能将多余的风能进行储存，很难保证持续的电力供应。

因此，储能技术的应用对风力发电的性能提升至关重要。

目前，研究人员广泛探索了电池储能技术、氢能储存技术等多种储能方案，并取得了一定的成果。

这些储能技术的应用，可以将风力发电的多余电能储存起来，在风速下降或停风时释放，实现对发电的持续供应。

© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .海上风电关键技术及整体设计解决方案目录一、海上风电关键技术重大攻关方向二、海上风电机组健康诊断智能感知技术三、iDO海上风电支撑结构整体化设计技术一、海上风电关键技术重大攻关方向技术攻关方向1.大型海上风电机组超长超柔叶片技术2.大型海上风电机组主轴承技术3.液压变桨技术4.大型海上风电机组支撑结构设计技术5.柔性直流输变电一体化技术6.海上风电场群控制技术7.海上风电智能运维技术◆受制于国外的关键技术点柔性叶片的弯扭耦合技术 柔性叶片与变桨系统耦合的稳定性 叶片变形动态测试技术◆技术价值和意义叶片是影响风机性能和成本的关键部件，通过弯扭耦合控制实现叶片的自适应降载，降低叶片单位长度的成本。

通过合理的材料布置方案提高叶片面内的气动阻尼，提高叶片可靠性。

柔性叶片配合气动附件的设计方案可以减少叶片的失速风险，保证机组的发电量。

主要大部件项目类型/型号进口比例外资品牌国内生产比例进口原因主要技术来源及品牌叶片材料碳纤维UD 织物100%0技术领先Saertex （德国）材料碳纤维预浸料50%30%技术领先Saertex （德国）材料PVC 泡沫50%0国内产能无法满足意大利，Miracell,Diab 材料PET 泡沫85%15%技术领先3A （瑞士）,Armacell （比利时）,Gurit （英国）气动结构设计LM75.10%100%技术领先LM设计软件GH Bladed 、ANSYS 、Focus80%集成度高GH,ANSYS◆海上风电机组-叶片相关部件材料、软件等进口情况叶片技术趋势（1）叶片气动弹性分析技术对于下一代大型风力机的研制具有重要意义。

考虑气动弹性效应几何非线性后，翼型建模更加精细化和成熟化，从而满足大型超长叶片需求。

（2）未来将主动控制技术（AFC）引入叶片设计，可以实现低载荷和更轻量的设计。

海上风电机组单桩支撑结构和基础设计研究曹春潼【摘要】探讨和总结了海上风力发电机组单桩支撑结构及基础的典型设计计算和分析.结合某近海单桩风机支撑结构设计分析项目,进行了算例计算,提出了各项分析中需要注意的问题和解决方法.文章为国内单桩风机支撑结构设计提供了一定的借鉴和参考.【期刊名称】《机电设备》【年(卷),期】2018(035)006【总页数】7页(P34-39,45)【关键词】海上风电;单桩支撑结构和基础;桩土相互作用;动力分析;疲劳分析【作者】曹春潼【作者单位】江苏龙源振华海洋工程有限公司,江苏南通 226007【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言随着国内海上风电行业的发展，各种不同形式的支撑结构被应用于海上风电机组的下部基础上[1]。

根据目前的项目实施经验，单桩基础被认为是近海风电机组众多支撑结构型式中非常具有竞争力的一种。

单桩支撑结构型式简单、用钢量较少，其可将风电机组载荷和环境载荷直接通过钢管桩传递到土壤基础中，使载荷传递更加明确，且避免了多根杆件连接造成的复杂节点和疲劳问题。

此外，随着海上打桩技术的发展，取消过渡段的直接海上打桩安装方式缩短了单桩支撑结构形式风机的海上安装工期。

这些优势都体现出了单桩支撑结构的经济性。

但是，随着海上风场向更深的水域拓展，同时上部风力发电机的规模越来越大，这些都给单桩支撑结构的设计带来很多困难和挑战。

单桩支撑结构冗余度较多桩承台和三脚架结构要差，而且结构刚度更易落在风电机组运行的1P和3P频率之间，也就是引起支撑结构和风电机组的共振频率。

此外，单桩支撑结构的桩基础多采用大直径钢管桩，使用目前的工程做法，桩土相互作用存在较大误差[2]。

因此，有必要对单桩支撑结构桩基型式的设计和分析方法进行进一步的研究，以应对单桩支撑结构应用于更深水域及上部风电机组更重的场合本文以某海上4 MW风电机组的单桩支撑结构和基础设计为例，探讨了单桩支撑结构的设计分析方法。