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：
优点 | 缺点 |
海上风力资源丰富，风速高，比陆地风力发电量大 离岸I0km的风速通常比陆上高约25% | |
节约土地资源，受环境影响小 | 运行、维护实施困难，直接导致机组可利用率下降，影响发电量 |
| 阳性 减少噪声污染，降低叶片转动对公众视觉的冲击 | |
海上风剪切度小，不需要很高的支撑塔架，从而可以降低海上风力发电机组的成本 | 电网接入集成成本高 山东电力建设第二工程公司 |
| 长江大学学报 海上湍流强度低，海平面摩擦力较小，作用在风力发电机组上的疲劳载荷减少，延长了风电机组的使用寿命 | |
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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。
3. 统筹区域发展导管架基础
典型的导管架式基础为三腿或四腿结构由圆柱钢管构成。导管架基础形式在深海采油平台的建设中已经成熟应用，可推广应用于海上风电。
4. 重力式基础
重力式基础是最早应用于海上风电场建设的基础型式。原理是依靠其自身巨大的重量以固定风机，分为混凝土和钢沉降两种形式。适用于水深小于 10 m 的任何地质条件海床。
优点：结构简单、造价低；受海床沙砾影响不大；抗风暴和风浪袭击性能好，其稳定性和可靠性是所有基础中最好的。
缺点：需要预先海床准备，海上施工周期较长；体积大、重量大，使得安装起来不方便且运输费用高；适用水深范围过狭窄，随着水深的增加，成本急剧升高。
5. 青岛大炼油浮动式基础（概念阶段）
固定式基础比如单桩式和重力式适应的水深只限在30m左右，无法向着更深的水域发展。
而浮动式基础可适用于大于50m的水深。
浮式基础按系泊系统可分为：日本的SPAR式、美国的张力腿式和荷兰的浮箱式。
SPAR式基础，通过压载舱使得整个系统的重心压，低至浮心之下来保证整个风机在水中的稳定，再通过3根悬链线来保持整个风机的位置。
张力腿基础，通过系泊线的张力来固定和保持整个风机的稳定。
浮箱式基础，依靠自身重力和浮力的平衡以及悬链线来保证整个风机的稳定和位置。
Spar基础 张力腿基础 浮箱式基础
6. 总结：
挪威船级社(DNV)标准中定义了不同风机结构概念的设计要求。根据海水深度和经济性考虑海上风场基础的选择见下表。
表2.1基础结构类型与海水深度的关系
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