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。
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目录 第一章绪论 (3) 1.1 海上风电的发展史 (3) 1.2 海上风电的发展现状和趋势 (4) 1.3 课题背景 (5) 第二章海上风电机组的漂浮式结构的选取 (6) 第三章永磁无刷双风轮风力发电机组的结构及工作原理 (8) 3.1 当前主流风力发电机型的相关介绍 (8) 3.2 永磁无刷双转子电机的结构及工作原理 (10) 第四章海上风力发电的输电方案 (16) 4.1 传统高压交流输电 (16) 4．2 高压直流输电技术 (17) 4.3 交流输电技术和直流输电技术优缺点总结 (18) 4.4 分频交流输电 (18) 4.5 分频输电技术的同频并网方法 (19) 4.6 分频输电技术的机组并网控制策略的研究 (20) 参考文献 (21) 结论 (24) 致谢 (25)
第一章绪论 1.1 海上风电的发展史 早在20世纪80年代，欧洲就开始着手海上风力资源的评估工作及相关风力发电技术的研究，随后，在世界范围内相继建成了一大批不同规模的海上风电示范试验项目。自此，海上风电开始蓬勃发展起来。 世界海上风电的开发过程大致可以分成两个阶段：(1)90年代小规模海上风电项目的研究及示范实验期。截止至20世纪，全球共建成8个小型海上风电示范试验项目，装机容量最高达10.5MW，风电机组的装机容量为220kW～2MW。(2)20世纪初开始商业化示范性项目期。2002~2003年MW级风力发电机组的应用体现了海上风力发电机组向大型化发展的方向，这种趋势在德国市场上表现得尤为明显。世界上超过90%的海上风电分布在了北欧沿岸，如北海、波罗的海、爱尔兰海以及英吉利海峡。还有两个试验项目分布在了中国的东海沿岸。 235 2001，总容量截止至9 电 个风电场实现了并网发 台风电机组在 年，全球共有 达866KW，为欧洲累计输送了3813KW的海上风电。其中，英国海域提供了大约87%的新增容量，德国安装了108KW，随后是丹麦3.6KW以及葡萄牙2KW的实体漂浮式海上风电机组原型。另有两个低端漂浮式风电机组在挪威和瑞典进行了试验。英国（2094KW）和丹麦（857KW）仍然是欧洲最大的两个海上风电市场，紧随其后的是荷兰（247KW）、德国（200KW）、比利时（195KW）、瑞典（164KW）、芬兰（26KW）和爱尔兰（25KW）。挪威和葡萄牙则各自拥有一个实体漂浮式海上风力发电机组。
Safety management of offshore wind power construction in intertidal zone LU Hui （CCCC Third Harbor (Shanghai)New Energy Engineering Co.,Ltd.,Shanghai 200000,China ） Abstract ：In recent years,offshore wind power has developed rapidly,and the installed capacity has expanded rapidly,and gradually developed into deep sea.However,at present,there is still a large proportion of wind power stations in the intertidal zone along the coast from north of Shanghai to Shandong,which requires the construction of ships waiting for tide and sitting on beaches.The traffic is inconvenient,the safety risk is high,and the management of safety process is difficult.Through the identification of safety risks in the construction process of offshore wind farms in intertidal zone and the analysis of possible safety accidents or potential hazards,the corresponding safety control measures are given,and the safety management points in the main procedures of the main projects,such as the dismantling and installation of stable pile platform,the construction of single pile sinking,the separate installation of wind turbines,ar analyzed,which provides reference for the safety management of similar wind power construction in intertidal zone in the future. Key words ：offshore wind power;intertidal zone;safety risk;safety management 摘 要：近年来，海上风电发展迅速，装机量日益迅猛扩大并逐渐向深海发展。但是，目前在上海以北到山东一带 沿海仍有较大一部分风电机位处于潮间带，需要船舶候潮坐滩施工，交通不便，安全风险大，安全过程管理困难。通过对潮间带海上风电场施工过程进行安全风险识别、分析可能导致的安全事故或潜在的危险，给出了相应的安全管控措施，并分析了稳桩平台拆装、单桩沉桩施工、风机分体式安装等主体工程主要工序的安全管理要点，为今后潮间带类似风电工程施工的安全管理提供参考与借鉴。关键词：海上风电；潮间带；安全风险；安全管理中图分类号：U655.1；U655.553 文献标志码：B 文章编号：2095-7874（2019） 12-0074-05doi ：10.7640/zggwjs201912016 海上风电工程潮间带施工的安全管理 逯辉 （中交三航（上海）新能源工程有限公司，上海 200000） 收稿日期：2019-06-12 修回日期：2019-08-07 作者简介：逯辉（1983—），男，河南新乡人，工程师，机械设计制造 及自动化专业。E-mail ：398920578@https://www.doczj.com/doc/cc11649447.html, 中国港湾建设 第39卷第12期 2019年12月 Vol.39 No.12 Dec.2019 引言 近年来，海上风电发展迅速，装机量日益迅 猛扩大，并且逐渐向深海发展[1]。但是，目前在上 海以北到山东一带沿海仍有较大一部分风电机位处于潮间带，风电安装作业属于浅滩施工，部分机位甚至是高滩施工、露滩施工，需要船舶候潮坐滩施工，交通困难，安全风险大，安全过程管理困难。 目前，海上风电施工安全管理多从项目部安 全管理、船舶安全管理等进行分析。从施工现场主要工序的施工过程安全管理，整个项目的施工安全风险统计分析及提出的对应措施较少。元国凯等[2]对海上风电场建设的主体工程进行了风险识别、分析，并提出了相应的控制措施。常亮[3]从安全体系建设、制度建设等方面提出了海上风电场的安全管理重点。李尚界等[4]对当前海上施工船舶的安全管理进行了分析并提出了相关的对策。张蓝舟等[5]给出了有坐滩能力船舶的坐滩安全管理方案。 本文立足于国华东台四期（H2）300MW 海上风电场项目，该工程位于东沙北条子泥，离岸距
海上风电施工控制重点 （一）自然条件是影响海上风电施工的重要因素 1、分析 海上风电场都是离岸施工，工作场地远离陆地，受海洋环境影响较大，可施工作业时间偏短，因此施工承包商要根据工程区域海洋环境特点，选择施工设备、确定施工窗口期、制定施工工艺和对策，才能更好地完成本工程。 2、控制措施 （1）要求施工承包商必须充分收集现场自然条件资料，包括风、浪、流、潮汐、气温、降雨、雾等的历年统计资料和实测资料； （2）根据统计和实测资料，分析影响施工的自然条件因素； （3）分析统计影响施工作业的时间和可施工的窗口期； （4）根据统计资料和现场施工计划，有针对性的布置现场自然条件观测仪器，以便对自然条件的现场变化进行预测和指导施工安排。 （5）施工承包商必须根据自然条件的可能变化，做出有针对的现场施工应变措施。 （二）质量方面 1、海上测量定位是本工程的重点、难点 （1）分析 在茫茫大海是进行工程建设，测量定位是决定项目成败的关键。海上风电对质量要求很高，例如风机基础施工中单桩结构对桩的垂直度要求很高；导管架结构对桩台位置、桩的垂直度与间距要求很高，不是一般的测量与控制措施能够实现。另外，导管架安装定位精度高，如何通过测量定位手段指导安装导管架难度大，因此海上测量定位是本工程的重点、难点。 （2）控制措施 ①要求施工承包商制定测量施工专项方案；使用高精度测量仪器设备在投入工程使用前，必须进行精测试比对； ②借鉴其他海上风电场的成功施工经验，特制专用的打桩的定位及限制垂直度的定位及限定垂直度的辅助“定位架”，保证桩的垂直度及间距高精度要求； ③施工承包商必须有专用的打桩船，减少风浪对打桩的影响；
近海海洋风电地基基础的现状 1.海洋风电开发形势及前景 当今世界能源消耗量不断上升, 且以煤炭、石油、天然气等化石能源为主. 未来几十年内, 世界能源消耗还将持续增长. 然而, 由于化石能源可开发量日益减少, 能源需求的缺口越来越大. 并且, 化石能源的生产和消费对环境造成极大的破坏, 甚至影响到全球气候的变化. 因此, 当前全球经济发展与能源需求的矛盾日益突出, 能源危机已成为人们的共识.为应对全球气候变化, 我国提出了“到2020年非化石能源占一次能源需求15%左右和单位GDP二氧化碳排放比2005 年降低40%–45%”的目标, 目前正加快推进包括水电、核电等非化石能源的发展, 并积极有序做好风电、太阳能、生物质能等可再生能源的转化利用. 然而, 2011年3月日本福岛核电站事故给全球核能发展带来了极大的冲击, 各国对核能的发展采取了非常谨慎的态度, 中国甚至一度停止了核电的审批作业.事实上, 发展可再生的环境友好型能源是解决“能源危机”、缓解“气候变化”、保持社会可持续发展的关键举措. 风电是目前最具规模化发展前景的可再生能源, 世界各国发展风能开发技术呈现争先恐后之势. 1973 年石油危机后, 美国开始研发风能资源, 这是风能发展史上的重要里程碑. 与此同时,欧洲的风能业稳步发展, 经过1990 年后的20 年, 欧洲已俨然成为全球风能业的引领者. 由于土地资源有限, 大规模的陆地风电场越来越面临选址困难的问题. 而海上风能资源优于陆地,海上风的品质更加优越, 因为海面
粗糙度小, 风速大, 离岸10 km的海上风速通常比沿岸陆地高约25%;海上风湍流强度小, 具有稳定的主导风向, 有利于减轻风机疲劳; 且海上风能开发不涉及土地征用、噪声扰民等问题; 另外, 海上风场往往离负荷中心近、电网容纳能力强. 因而大规模发展海上风电越来越受到高度重视, 近十年来发展迅猛, 欧洲尤其是丹麦和英国引领着全球风电的发展. 2.海洋风电资源 海上风能资源储量相当丰富, 以我国海域的统计数据为例, 联合国环境计划署与美国可再生能源实验室的一份联合研究报告指出, 中国海上风能资源为600 GW. 中国气象局21世纪初的统计数据表明, 我国水深小于20 m海域的风能储量达750 GW,是陆上风能资源的3 倍左右. 2009年底国家气象局发布消息称, 我国沿海水深5–25 m海域的3类风能(平均风能密度大于300 W/m2)储量达200 GW。根据中国国家海洋局最新调整的数据, 我国海上风电可开发容量为400–500 GW.具有发展海洋风电的巨大风力资源。 3. 海上风电开发现状 欧洲是全球海上风电发展的先驱, 1990 年在瑞典的Nogersund 安装了世界第一台海上风力发电机组, 1991 年丹麦建成了世界上第一个海上风电场Vindeby, 但装机只有4.95 MW. 此后, 丹麦、瑞典、荷兰和英国相继建设了一批研发性的海上风电项目.2002年总装机160 MW的Horns Rev 海上风电场在北海建成, 这是全球首个真正意义上的大型海上风电场, 此前最大的海上风电项目规模仅为40
海上风电施工简介 目录 1 海上风电场主要单项工程施工方案 (1) 1.1 风机基础施工方案 (1) 1.2 风机安装施工方案 (13) 1.3 海底电缆施工方案 (19)
1.4海上升压站施工方案 (23) 2 国内主要海上施工企业以及施工能力调研 (35) 2.1 中铁大桥局 (35) 2.2 中交系统下企业 (41) 2.3 中石（海）油工程公司 (46) 2.4 龙源振华工程公司 (48) 3 国内海洋开发建设领域施工业绩 (52) 3.1 跨海大桥工程 (52) 3.2 港口设施工程 (55) 3.3 海洋石油工程 (55) 3.4 海上风电场工程 (58) 4 结语 (59)
1 海上风电场主要单项工程施工方案 1.1 风机基础施工方案 国外海上风电起步较早，上世纪九十年代起就开始研究和建设海上试验风电场，2000年后，随风力发电机组技术的发展，单机容量逐步加大，机组可靠性进一步提高，大型海上风电场开始逐步出现。国外海上风机基础一般有单桩、重力式、导管架、吸力式、漂浮式等基础型式，其中单桩、重力式和导管架基础这三种基础型式已经有了较成熟的应用经验，而吸力式和漂浮式基础尚处于试验阶段。舟山风电发展迅速。 目前国内海上风机基础尚处于探索阶段，已建成的四个海上风电项目，除渤海绥中一台机利用了原石油平台外，上海东海大桥海上风电场和响水近海试验风电场均采用混凝土高桩承台基础，江苏如东潮间带风电场则采用了混凝土低桩承台、导管架及单桩三种基础型式。 图1.1-1 重力式基础型式 图1.1-2 多桩导管架基础型式
图1.1-3 四桩桁架式导管架基础型式图1.1-4单桩基础型式 图1.1-5 高桩混凝土承台基础型式图1.1-6低桩承台基础型式基于国内外海上、滩涂区域风电场的建设经验，结合普陀6号海上风电场2区工程的特点及国内海洋工程、港口工程施工设备、施工能力，可研阶段重点考察桩式基础，并针对5.0MW风电机组拟定五桩导管架基础、高桩混凝土承台基础和四桩桁架式导管架基础作为代表方案进行设计、分析比较。 1.1.1 多桩导管架基础施工 图1.1-7 五桩导管架基础型式图1.1-8 四桩桁架式基础型式
2018年国家科技进步奖提名项目公示 一、项目名称：超大型自航自升式海上风电安装船关键设计与建造技术 二、提名者及提名意见 提名者：交通运输部 提名意见： 该提名从我国海洋开发、新能源开发的国家发展战略出发,针对我国海上风电场建设安装的专用重大装备的先进设计与制造技术缺乏现状,开展产、学、研联合科技攻关。创新性的设计出了世界上第一台超大型自航自升式海上风电安装船，集海上风电机组的装载运输、重型起重、动态定位等功能于一身，是船舶与海工平台的综合体，是一种全新的超大型海洋工程技术装备。 项目针对海上风电安装特点，结合风电安装船应用海况条件，通过总体和结构性能研究，掌握了风电安装船设计成套技术，研发并建造了八边形桩腿和圆形桩腿两种新式超大型海上风电安装船。突破了超大型风电安装船总体、结构等设计关键技术，完成了45m水深范围内作业的超大型自航自升式海上风电安装船船型设计和两型4艘船舶的建造；首次实现了超大型海上风电安装船平地高效建造，攻克了海上风电专用装备整体建造关键技术，比同类国际产品建造周期缩短了3个月；针对100mm的E690超厚超强板焊接工艺及变形控制技术难题，首次采用了桩腿建造高精度控制技术，实现了桩腿一体化成型及100%无余量免加工建造；突破了自升式风电安装船提升控制技术，液压升降系统为桩腿提供最大6×7500吨及4×9000吨预压载力，可提升船体重量20000吨以上。 提名项目对实现国家海上新能源开发的发展战略，突破我国风电安装船设计建造核心关键技术，形成具有自主品牌的系列海上作业平台产品，促进海工装备业可持续发展、打造中国沿海海上风电产业基地和加快推进我国海上风电场建设具有重要意义。产品填补国内空白，其整体技术居于国际先进水平，具有自主知识产权。 申报材料内容真实，材料完整，附件齐全，完成人员排序合理。 提名该项目为国家科学技术进步奖二等奖。 三、项目简介 本成果属于交通运输行业中的船舶、舰船工程和机械制造工艺与设备交叉学科领域。 我国经济运行成本较高，GDP能耗是世界上最高的国家之一，加上日益突出的生态环境问题，风力发电等清洁能源开发刻不容缓，国家已将“绿色GDP”和海洋开发、新能源开发提升至国家发展战略高度。但由于海上风电场建设的专用装备还基本处于空白，导致我国风电资源开发仍主要集中在陆地及沿海滩涂，10-45米水深区域风电开发能力尚未获得有效突破，其根本原因是：没有掌握海上风电安装重大装备的先进设计与制造技术。 本成果的完成单位从2007年开始，依托国家重点新产品计划、江苏省重大科技成果转化项目基金、江苏省科技支撑计划项目基金和企业自筹研发等项目，深入系统地研究了超大型自航自升式海上风电安装船研制的成套关键技术。 主要技术创新如下： 创新点1：突破陆上风机安装和海上浮吊起重传统设计思路，结合应用海况条件，通过海上风电安装船总体和结构性能研究，研发了八边形6根桩腿和圆形4根桩腿两种新船型，该船型集装载运输、自航自升、重型起重、动态定位、海上作业等多种功能于一身，是世界上最先进的海上风电安装和运输作业的高效专业装备，可以适应任何海域的近海风电场建设。 创新点2：采用了大型模块化建造、液压传动控制、提升自锁限位等全功能制造综合集成技术，首次实现了超大型海上风电安装船平地高效建造，攻克了海上风电专用装备整体建造关键技术，比同类国际产品建造周期缩短了3个月。 创新点3：首创桩腿变形控制和总成建造技术，发明了一整套超高超厚强度钢焊接工艺，解决了100mm厚的E690超厚超强板焊接工艺及变形控制，创造性的设计了自转式吊柱、超大吨位吊梁、自锁限位装置等工装，实现桩腿一次性切割无修正工艺、一次成型并安装到位，完成了桩腿总成建造。桩腿直线度公差控制在±5mm范围内，桩腿对角导轨板平行度控制在±2mm范围内，整条桩腿制作精度完全达到设计和使用要求。 创新点4：突破了自升式风电安装船提升控制核心技术，独立研发的液压桩腿升降系统为每根方型壳式桩腿提供世界最强的7500KN（千牛）预压载力，可提升船体重量20000吨。提升控制系统通过直观的操作界面，可实现整船的提升控制。整船插桩试验方法、桩靴设计及冲桩系统研究，验证了桩腿及其系统设计及建造的创新。
海上风电施工简介 二○一三年十月
目录 1 海上风电场主要单项工程施工方案 (1) 1.1 风机基础施工方案 (1) 1.2 风机安装施工方案 (13) 1.3 海底电缆施工方案 (19) 1.4海上升压站施工方案 (23) 2 国内主要海上施工企业以及施工能力调研 (35) 2.1 中铁大桥局 (35) 2.2 中交系统下企业 (41) 2.3 中石（海）油工程公司 (46) 2.4 龙源振华工程公司 (48) 3 国内海洋开发建设领域施工业绩 (52) 3.1 跨海大桥工程 (52) 3.2 港口设施工程 (55) 3.3 海洋石油工程 (55) 3.4 海上风电场工程 (58) 4 结语 (59)
1 海上风电场主要单项工程施工方案 1.1 风机基础施工方案 国外海上风电起步较早，上世纪九十年代起就开始研究和建设海上试验风电场，2000年以后，随着风力发电机组技术的发展，单机容量逐步加大，机组可靠性进一步提高，大型海上风电场开始逐步出现。国外海上风机基础一般有单桩、重力式、导管架、吸力式、漂浮式等基础型式，其中单桩、重力式和导管架基础这三种基础型式已经有了较成熟的应用经验，而吸力式和漂浮式基础尚处于试验阶段。舟山风电发展迅速。 目前国内海上风机基础尚处于探索阶段，已建成的四个海上风电项目，除渤海绥中一台机利用了原石油平台外，上海东海大桥海上风电场和响水近海试验风电场均采用混凝土高桩承台基础，江苏如东潮间带风电场则采用了混凝土低桩承台、导管架及单桩三种基础型式。 图1.1-1 重力式基础型式 图1.1-2 多桩导管架基础型式
图1.1-3 四桩桁架式导管架基础型式图1.1-4单桩基础型式 图1.1-5 高桩混凝土承台基础型式图1.1-6低桩承台基础型式基于国内外海上、滩涂区域风电场的建设经验，结合普陀6号海上风电场2区工程的特点及国内海洋工程、港口工程施工设备、施工能力，可研阶段重点考察桩式基础，并针对5.0MW风电机组拟定五桩导管架基础、高桩混凝土承台基础和四桩桁架式导管架基础作为代表方案进行设计、分析比较。 1.1.1 多桩导管架基础施工 图1.1-7 五桩导管架基础型式图1.1-8 四桩桁架式基础型式
摘要 绿色能源的未来在于大型风力发电场，而大型风电场的未来在海上。本文简要叙述了全球海上风力发电的近况和一些主要国家的发展计划，并介绍了海上风电场的基础结构和吊装方法。 关键词：海上风电；风力发电机组；基础结构；吊装方法。 要旨 このページグリーンエネルギーの未来は大型風力発電場、大型風力発電の未来は海上。本文は簡単に述べた世界の海上風力発電の近況といくつかの主要国の発展計画を紹介した海上風力発電の基礎構造と架設方法。 キーワード海上風力発電、風力発電ユニット；基礎構造；架設方法。
1 引言 1.1 风力发电是近年来世界各国普遍关注的可再生能源开发项目之一，发展速度非常快。1997~2004年，全球风电装机容量平均增长率达26.1%。目前全球风电装机容量已经达到5000万千瓦左右，相当于47座标准核电站。随着风电技术逐渐由陆上延伸到海上，海上风力发电已经成为世界可再生能源发展领域的焦点。 1.2 海上风能的优点 风能资源储量大、环境污染小、不占用耕地;低风切变，低湍流强度——较低的疲劳载荷；高产出：海上风电场对噪音要求较低，可通过增加转动速度及电压来提高电能产出；海上风电场允许单机容量更大的风机，高者可达5MW—10MW 2 海上风能的利用特点 海上风况优于陆地，风流过粗糙的地表或障碍物时，风速的大小和方向都会变化，而海面粗糙度小，离岸10km的海上风速通常比沿岸陆上高约25%；海上风湍流强度小，具有稳定的主导风向，机组承受的疲劳负荷较低，使得风机寿命更长；风切变小，因而塔架可以较短；在海上开发利用风能，受噪声、景观影响、鸟类影响、电磁波干扰等问题的限制较少；海上风电场不占陆上土地，不涉及土地征用等问题，对于人口比较集中，陆地面积相对较小、濒临海洋的国家或地区较适合发展海上风电海上风能的开发利用不会造成大气污染和产生任何有害物质，可减少温室效应气体的排放。 3 海上风电机组的发展 3.1 第一个发展阶段——500~600kW级样机研制 早在上世纪70年代初，一些欧洲国家就提出了利用海上风能发电的想法，到1991~1997年，丹麦、荷兰和瑞典才完成了样机的试制，通过对样机进行的试验，首次获得了海上风力发电机组的工作经验。但从经济观点来看，500~600kW级的风力发电机组和项目规模都显得太小了。因此，丹麦、荷兰等欧洲国家随之开展了新的研究和发展计划。有关部门也开始重新以严肃的态度对待海上风电场的建设工作。 3.2第二个发展阶段——第一代MW级海上商业用风力发电机组的开发 2002年，5 个新的海上风电场的建设，功率为1.5~2MW的风力发电机组向公共
风电基础施工方案 一、项目基本情况 河北省唐山乐亭菩提岛海上风电场300MW工程示范项目位于《河北省海上风电场工程规划》中的一号场址，地处唐山市京唐港与曹妃甸港之间的乐亭县海域，东经118°45.1′-118°51.3′，北纬38°55.2′-39°3.9′之间。风电场不规则形状，南北长在5.7-11.2km之间，东西宽约7.8km，场址范围面积约为68.2km2。场址水深约7-28m，场址中心距离岸线约18km，西侧距离曹妃甸港区东侧锚地最近约4.8km，南侧距离京唐港至天津新港习惯航路中心线最近约3.6km，东侧距离海上油气田约4.5km，场址距离曹妃甸港约20km，距离京唐港约26km,交通运输方便。 海上试验风场的试桩工作已于2016年5月4日开工，随着项目的推进海上升压站、陆上220kv送出线路、220kv海缆/35kv海缆的敷设工程将依据工程建设进度陆续开工。预计于2017年实现首回路共计6台风机并网发电，2018年底前实现整体项目建成投产。 二、水文、地质条件 1、地质情况 本工程地质由上至下依次为： 海床面：-17.5m～-21.9m， 淤泥：海床面～-27m， 粉砂：-27m～-28.1m， 粘土：-28.1m～-30.8m,
粉砂：-30.8m～-35.5m， 粉质粘土：-35.5m～-38.0m， 粉砂：-38.0m～-46.3m， 粉质粘土：-46.3m～-54.0m， 粉土：-54.0m～-57.5m， 粉质粘土：-57.5m～-60.0m， 粉砂：-60.0m～-66.0m， 粉质粘土：-66.0m～-68.0m, 粉土：-68.0m～-74.0m, 粉砂：-74.0m～桩尖标高 2、潮位 工程场区设计水位值 单位：m 要素平均高潮位平均低潮位设计高潮位设计低潮位50年一遇高 潮位 50年一遇低 潮位 1985国家高程基准0.324 -0.386 1.016 -1.077 2.589 -2.877 三、施工准备 沉桩施工前根据设计图纸要求和现场条件，绘制沉桩平面顺序图，校核各桩在允许偏差范围内是否有相碰情况存在，合理布置沉桩顺序。 1、施工现场调查 为充分做好前期准备工作，首先开展施工现场的地形地貌、地质条件、水文、气象等自然条件的调查研究，为制定合理的施工工艺、计算施工效率、编制施工进度计划提供科学的依据。
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
截至2017年8月我国在建海上风电项目概况
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截至2017年8月我国在建海上风电项目概况 截止2017年8月31日，我国开工建设的海上风电项共19个，项目总装机容量4799.05MW。项目分布在江苏、福建、浙江、广东、河北、辽宁和天津七个省（市、区）海域，其中江苏8个在建项目共计2305.55MW，福建6个在建项目共计1428.4MW，浙江、广东、河北、辽宁和天津分别有1个在建项目。 在建的19个海上风电项目里，使用（拟使用）上海电气机组总容量为2232MW；使用（拟使用）金风科技机组总容量为964.15MW；使用（拟使用）明阳智慧能源机组总容量为567MW；使用（拟使用）远景能源机组总容量为400.8MW；使用中国海装机组总容量为110MW；使用西门子歌美飒机组总容量为90MW。 一、华能如东八角仙300MW海上风电项目 华能如东八角仙300MW海上风电项目 开发商：华能如东八仙角海上风力发电有限责任公司。 项目概况：项目位于江苏省南通市如东县小洋口北侧八仙角海域，分南区和北区两部分，共安装风电70台，总装机容量302.4MW，配套建设两座110千伏海上升压站和一座220千伏陆上升压站。北区项目面积36平方千米，平均岸距15千米，平均水深0-18米，装机容量156MW，安装14台上海电气SWT-4.0-130机组和20台中国海装5.0MW机组（H171-5MW、H151-5MW两种机型都有安装），北区装机共34台；南区项目面积46平方千米，平均岸距25千米，平均水深0-8
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
海上风电工程Brief introduction to offshore wind projects 海上风电业务是华电重工“十二五”规划确定的战略新兴业务，并作为华电重工“十三五”期间重点发展的业务板块而着力发展。为抢占市场先机，华电重工提前布局，于2009年开始筹备海上风电业务，经过几年来的不懈努力，海上风电业务已成为华电重工重要业务板块，在海上风电研发、设计、制造、施工等方面均取得了重大进展。 华电重工在2014年上半年成功购置了国内 首艘海上风电安装作业平台（华电1001号）， 并成立了“海洋与环境工程事业部”，在天 津分公司设立了海上风电技术中心，专业涵 盖风资源、岩土、结构、电气等专业，专注 海上风电设计研发工作。 通过近年来的项目实践，（如丹麦Ramboll、华勘院等），同时整合捆绑了市场上紧缺的关键船机等施工资源（华尔辰号、博强58、长德号、华电稳强、力雅号、Ocean号等），在桩基优化设计、设备制造及施工安装等方面已形成较强的竞争优势。 长德号力雅号 目前，华电重工已拥有海上施工所需的港口与航道工程施工总承包资质、电力工程施工总承包资质，拥有开展风电场EPC总承包业务所需的风力发电设计资质，以及海工装备制造所需的钢结构设计甲级及制造特级资质。
Ocean号 业务范围 华电重工海上风电业务包括海上风电设计、风电机组配套设备制造、海上运输、基础施工、风机安装以及风电场后期运营维护等。 设计：海上风电设计。 设备制造：钢管桩、过渡段、导管架、塔筒、海上升压站及其他结构件制造。 基础施工：风机基础施工、升压站基础施工、测风塔基础施工、过渡段安装。 设备安装:风电机组及塔筒安装、升压站结构及设备组件安装、海上测风塔安装、海缆敷设等。 运营维护：风力发电机组运营期维护。
海上风电高空作业平台设计 摘要：在我国最早的一批海上风电特许权招标项目招标后，由于具有太多不确定因素，我国海上风电的建设速度非常缓慢，缺少较为完善的政策法规，加之风机产品的质量仍不稳定，进而使得我国的海上风电项目建设不能创造出可媲美陆上风电的奇迹。现在让我们把目光放的更长远一些，研究一下3-5年后海上风机出了质保期怎样才能更好地运维保养。本文主要以运行维护为核心，设计高空作业平台对风机进行维护，总述高空作业平台的优势。 关键词：海上风电；高空作业平台；运行维护 一、引言 能源已经是现代人类世界必不可少的重要动力，它将直接和间接地影响到社会经济文明的发展。众所周知，随着全球经济的快速发展，能源的需求量越来越大，传统能源完全不能全部供应发展的需要。风能作为一种极具竞争力的可再生清洁能源，它强有力地改变了世界能源市场结构。风能在几十年的研究发展过程中，已逐步从应用示范转变为实用化。相对于传统的燃煤发电来说，风力发电是没有二氧化碳排放的理想绿色能源。而与陆地风能相比，海上风能特点更为突出，海上年平均风速明显大于陆地，研究表明，由于海面的粗糙度较陆地较小，离海岸10km的海上风速比岸上高
25%以上。世界上越来越多的国家将目光放在了风能资源的开发和利用上，并早已通过相应的技术手段研究着手建设海上风电场，从而使得风能资源的有效利用率更高，建设开发重点利用海上风电项目已成为将来世界风电行业及能源电力行业发展的大势所趋。而我国的海上风电行业目前尚处于刚刚起步发展的阶段，在海上风电场的布机设计、建设施工和生产运营等方面仍存在着很多的问题，本文旨在可以通过建设海上风电高空作业平台的方式来保证海上风电产业的稳步发展。 二、高空作业平台的背景 高空作业平台是用于承载工作人员、工器具或者工作用材到达相应位置，从而进行工作的设备，属于高空作业器械。它主要包括带曲柄机构的工作平台、伸展和保护机构和底盘。其特点主要体现在结构紧凑、作业频率高、自身载荷小，操作灵活简单，并具安全可靠性高、平稳性和微调性好等方面。其中安全性强和作业效率高是高空作业平台的最大特点。高空作业平台除了能进行高空作业外，还具有行走、越障和躲避障碍等功能，更好地迎合了流动性大、机动性强、区域范围广的高空作业要求。 国外对于高空作业平台的研究研发早于国内，至今已有百年多的历史，其产品研发、生产应用已经具有相当成熟的体系，生产企业主要集中在欧美、日本等发达国家。高空
海上风电开发建设管理暂行办法实施细则为做好海上风电开发建设工作，促进海上风电健康有序发展，根据《海上风电开发建设管理暂行办法》及有关法律法规，制定本实施细则。 第一条为做好海上风电开发建设工作，促进海上风电健康有序发展，根据《海上风电开发建设管理暂行办法》及有关法律法规，制定本实施细则。 第二条本细则适用于海上风电项目前期、项目核准、工程建设与运 行管理等海上风电开发建设管理工作。 第三条海上风电前期工作包括海上风电规划、项目预可行性研究和 项目可行性研究阶段的风能资源测量评估、海洋水文地质勘查、建设条件论证和开发方案等工作。 第四条省级海上风电规划由省级能源主管部门组织技术单位编制， 在征求省级海洋主管部门意见的基础上，上报国家能源主管部门审批。国家能源主管部门组织技术归口管理部门进行审查，征求国家海洋主管部门意见后，由国家能源主管部门批复。 第五条海上风电规划应与全国可再生能源发展规划相一致，符合海 洋功能区划、海岛保护规划以及海洋环境保护规划。要坚持节约和集
约用海原则，编制环境评价篇章，避免对国防安全、海上交通安全等的影响。 海上风电场原则上应在离岸距离不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时海域水深不得少于10米的海域布局。在各种海洋自然保护区、海洋特别保护区、重要渔业水域、典型海洋生态系统、河口、海湾、自然历史遗迹保护区等敏感海域，不得规划布局海上风电场。 第六条省级能源主管部门根据国家能源主管部门批复的省级海上风电规划，提出分阶段拟建项目前期工作方案，明确前期工作承担单位，在征求省级海洋主管部门意见后，报国家能源主管部门批复。国家能源主管部门征得国家海洋主管部门意见后批复实施。前期工作承担单位要按照国家有关保密要求，做好海上风电观测相关信息保密管理。规模较大的海上风电基地项目、新技术试验示范项目可优先开展前期工作。省级能源主管部门可委托国家甲级勘察设计单位统一开展海上风电前期工作，提高工作效率和成果质量。 第七条设立海上测风塔应满足海上风电开发建设需要以及航海、航空警示要求。在设立测风塔前，项目前期工作承担单位应依据海域管理有关规定，向县级海洋主管部门提出测风塔用海申请并取得海域使用权证书，编制测风塔环评报告表并报有审批权的地方海洋主管部门审批。编制测风塔通航安全评估报告，并取得工程管辖区海事主管部
各种海上风电地基基础的适用范围 1 海上风电机组基础结构设计需考虑的因素 海上风电机组基础结构设计中，基础形式选择取决于水深、水位变动幅度、土层条件、 海床坡率与稳定性、水流流速与冲刷、所在海域气候、风电机组运行要求、靠泊与防撞要求、 施工安装设备能力、预加工场地与运输条件、工程造价和项目建设周期要求等。 当前阶段国内外海上风电机组基础常用类型包括单桩基础、重力式基础、桩基承台基础 (潮间带风电机组)、高桩承台基础、三脚架或多脚架基础、导管架基础等。试验阶段的风电 机组基础类型包括悬浮式、吸力桶式、张力腿式、三桩钢架式基础等形式，但仅处于研究或 试验阶段。 基础型式结构特征优缺点造价成本适用范围安装施工 重力式有混凝土重 力式基础和 钢沉降基础结构简单、抗风 浪袭击性能好； 施工周期长，安 装不便 较低浅水到中等水 深（0～10m） 大型起重船等 单桩式靠桩侧土压 力传递风机 荷载安装简便，无需 海床准备；对土 体扰动大，不适 于岩石海床 高浅水到中等水 深（0～30m） 液压打桩锤、钻 孔安装 多桩式上部承台/三 脚架/四脚架/ 导管架适用于各种地质 条件，施工方便； 建造成本高，难 移动 高中等水深到深 水（>20m） 蒸汽打桩锤、液 压打桩锤 浮式直接漂浮在 海中（筒型基 础/鱼雷锚/平 板锚）安装灵活，可移 动、易拆除；基 础不稳定，只适 合风浪小的海域 较高深水（>50m）与深水海洋平 台施工法一致 吸力锚利用锚体内 外压力差贯 入海床 节省材料，施工 快，可重复利用； “土塞”现象，倾 斜校正 低浅水到深水 （0～25m） 负压下沉就位表1 当前常用风电基础形式的比较 2 中国各海域适用风电基础形式的分析 我国渤海水深较浅,辽东湾北部浅海区水深多小于10 m ,海底表层为淤泥、粉质粘土、淤泥质粉砂，粉土底部沉积物以细砂为主,承载力相对较大,可作持力层。和粉砂层,承载力小,易液化,不适宜作持力层;而黄河口海域多为黄河泥沙冲淤海底,因此,渤海的大部分海域为淤泥质软基海底,冲刷现象也较为严重,且冬季有冰荷载的作用,不宜采用重力式基础和负压桶基础,可采用单桩结构。单桩结构在海床活动区域和海底冲刷区域是非常有利的,主要是缘于其对水深变化的灵活性。相比黄河口海域，长江口、杭州湾、珠江口受潮汐影响大，水流速度较快，近场区分布有多个岛屿，造成海底地层的岩面起伏大，且容易受到台风等气象因素影响，宜采用重力式或多桩式结构。