海上风电机组基础结构第一章

海上风电送出系统及工程技术本章概括性地介绍海上风电场的发电系统构成和主要设备，重点介绍了其送电系统构成、主要设备和功能特性，以及海上风电送出工程的系统并网技术、海上变电站、换流站技术和海底电缆线路技术。

2.1 海上风力发电系统简介2.1.1 系统构成目前，海上风力发电系统的典型接线图如图2-1所示。

图2-1 海上风力发电系统典型接线图从图2-1可以看出，风力发电机由风能驱动，发出电能，是海上风力发电系统最为重要的系统构件。

电能通过在机舱或基座内的变压器将电压抬升（如690V/35kV）之后汇入海底集电系统。

海底集电系统是连接各风电机组形成的电气系统，主要由连接各风电机组的海底电缆及开关设备构成，其作用是汇集各风电机组发出的电能，输送至陆上或海上升压站。

2.1.2 主要设备及功能特性据前文所述，海上风力发电系统包括海上风电机组及海底集电系统两个部分。

风电机组由风轮、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、升压设备等组成，典型结构如图2-2所示。

海底集电系统由连接各风电机组的海底集电电缆、开关设备等组成。

（1）风轮。

由叶片和轮毂、滑环组成，是风电机组获取风能的关键部件，叶片是由复合材料制成的薄壳结构，分为根部、外壳、龙骨三个部分；轮毂固定在主轴上，内装有变桨系统，与机舱经滑环连接；滑环为旋转部件（叶片和轮毂）与固定部件（机舱）提供电气连接。

（2）传动系统。

由主轴、齿轮箱和联轴节组成（直驱式除外），主轴连接轮毂与齿轮箱，承受很大力矩和载荷；齿轮箱连接主轴与发电机，叶轮转速一般为15～25r/min，发电机（非直驱式）额定转速一般为1500～1800r/min，齿轮箱增速比通常为1∶100左右。

（3）偏航系统。

由风向标传感器、偏航电动机、偏航轴承和齿轮等组成。

偏航轴承连接机舱底架与塔筒齿轮环内齿，并与偏航电机啮合实现机舱偏航对风；偏航电动机驱动机舱转动对风，偏航速度一般为1°/s，通常有3～5台，通过减速箱或变频器降速。

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---------------------------------------- 111.6 其他概念型基础------------------------------------ 122 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为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。

4 1 风机基础类型1.1 重力式基础重力式基础,顾名思义是是靠重力来追求风机平衡稳定的基础,重力式基础主要依靠自身质量使风机矗立在海面上,其结构简单，造价低且不受海床影响，稳定性好。

缺点是需要进行海底准备，受环境冲刷影响大，且仅适用于浅水区域。

海上风电风机基础结构形式及安装技术摘要：海上风力发电是未来主要风能趋势，且海岸滩涂风力储量丰富，具有巨大开发潜力。

但是海上存在复杂区域条件和不稳定地形，直接开发很容易引起海底土壤侵蚀和液化，这直接影响到海上风力发电机基础安全性和稳定性。

针对现有风力发电机基础，本文分析现有海上风力发电机基础结构形成，探讨其施工安装技术。

关键词：风机基础；单桩基础；安装技术前言：随着传统热能发展停滞，新能源增长会成为全球趋势。

由于热力和煤炭资源不足，清洁能源成为全球能源领域的热门话题。

风力发电作为清洁、无污染的可再生能源，越来越受到人们关注，本文将对海上风电风机进行分析探讨。

1 现状风能具有可持续发展，是一种清洁无污染能源，是未来能源发展方向。

面对我国当前环境污染现实和环境保护以及节能减排的迫切需要，海上风电将进入发展黄金时代。

故此，近年来将是海上风电发展爆发阶段。

海上风电机组安装，现已建成许多套，在基础上对风力发电机进行综合提升[1]。

2 基础结构形式通常，海上风力发电机形态基础结构主要包括重力基础、单桩基础、高桩承台基础、多桩基础及导管架式基础、吸力锚基础，详见下表。

2.3 高桩承台基础高桩承台基础需要根据实际地质条件和施工难度施工，其外围桩通常从一定角度向内倾斜。

地基应用于风电设备建造前，它是由基桩和上部承载平台组成，是沿海码头常见结构。

优点是对水平位移受力和阻力有利；缺点是基底较长，整体结构较重，因此适合于深度小于20米浅海海域。

2.4 多桩基础多桩基础使用多个钢堆，管道方向上部连接在钢桁架基础部分，基础上部连接在塔筒上。

多桩基础主要用于大规模风力发电园区和水深海域，在许多国家都有使用。

适合水深300米内海洋地区，不适合海底岩石多发地区情况。

多桩基础在海上石油和生产平台建设上非常成熟，可以应用于大众化和海上风能。

其优点包括质量轻、基础强度高、安装技术成熟，适用于深海；缺点是需要大量钢材，生产时间长，成本相对高，安装易受到天气影响[3]。

海上风电机组结构海上风力发电是一种在全球范围内广泛应用的可再生能源，而风电机组的结构是整个系统的核心部分。

本文将详细介绍海上风电机组结构的各个主要组成部分。

1.风轮风轮是风电机组的核心部件，它利用风力带动发电机工作。

一般来说，风轮包括叶片和轮毂两部分。

此外，根据不同的设计，风轮还可以包含刹车装置和测风设备等其他部件。

这些部件能够有效地吸收并利用风能，提高风电机组的效率。

2.塔筒塔筒是风电机组的另一重要部件，它负责将风轮吸收到的能量传输到发电机。

一般来说，塔筒包括底座、中间段和顶端三部分。

此外，塔筒还需具有防腐蚀和耐久性，并能承受很大的力量。

它不仅支撑着整个风电机组的结构，还将风能转化为电能的过程中的关键环节。

3.齿轮箱齿轮箱是连接风轮和发电机的关键部件，它可以将风轮的高速转动变为发电机的工作转速，从而将动能转化为电能。

此外，齿轮箱还需具有很高的准确性和稳定性，从而保证电力的质量。

齿轮箱的设计和制造需要经过精密的计算和实验验证，以确保其性能达到最优。

4.发电机发电机是风电机组的核心部件，它负责将动能转化为电能。

根据不同的设计，发电机包括的部件也不尽相同。

例如，水平轴风电机组通常使用的是三相异步发电机或双馈异步发电机，而垂直轴风电机组则可能使用的是直线发电机或旋转发电机。

5.控制系统控制系统是保证风电机组正常工作的关键，它负责监测风电机组的运作状态，并对其进行及时维护和修复。

控制系统一般由各种传感器、控制器和执行器等组成，能够实时监测和控制风电机组的各个部件。

6.变压器变压器是将电压转换成用户所需电压的重要设备，它可以将高压电变为低压电，保证用电的安全性和稳定性。

对于海上风电机组来说，变压器也是必不可少的设备之一，因为它需要将海上与陆地电网连接起来，实现电能的传输和分配。

7.支撑结构支撑结构包括机座、横梁等部件，它们负责支撑整个机组的工作，并保证其稳定的运转。

这些部件的设计和制造也需要经过精密的计算和实验验证，以确保其能够承受住各种恶劣环境和载荷条件下的运行。

海上风电场风机基础结构形式探讨徐荣彬【摘要】分类介绍了国内外各种海上风电基础形式.风机基础是其上部结构的重要支撑结构,如何寻找一个既保证安全又经济的基础,是许多国家的重要研究课题之一.【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2011(000)007【总页数】3页(P7-9)【关键词】风力发电;海上风电;风机基础【作者】徐荣彬【作者单位】广东省电力设计研究院,广东,广州,510000【正文语种】中文【中图分类】TM614引言随着全球不可再生能源如煤炭、石油的日益减少，利用可再生能源呈现方兴未艾之势，风力发电规模越来越大，在我国的海岸及沙漠边缘的风力发电机组越来越多。

目前，已建的风力发电机组均为陆上发电机组，而海上风力发电比陆上风力发电更具有不占用陆地面积、风速比陆地大、风的方向较稳定等优点。

海上风电场风机基础是将风机稳固在海上的重要建筑物，风机基础处在海洋环境，不仅要承受结构自重、风荷载，还要承受波浪、水流力等；同时，风机本身对基础刚度、基础倾角和振动频率等均有非常严格的要求。

目前，很多国家在探索经济安全的海上风电基础形式，这对于我国的海上风电发展很有借鉴意义。

1 单桩基础(Monopile)单桩基础是最简单的基础结构，如图1所示。

它由焊接钢管组成，桩与塔筒之间的连接可以是焊接法兰连接，也可以是套管法兰连接。

单桩基础通过侧面土壤的压力传输风机荷载，插入深度取决于海床地质类型，一般深至海床下10～20 m，直径根据负荷的大小而定，一般在3～5 m，壁厚约为桩直径的1 %。

2 多桩基础多桩基础形式如图2所示。

根据实际的地质条件和施工难易程度，可以做成不同根数的桩，外围桩一般整体向内有一定角度的倾斜。

图1 单桩基础示意图图2 多桩基础示意图3 三脚桩基础(Tripod)三脚桩基础(见图3)采用标准的三腿支撑结构，由中心柱、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。