海上风力发电机组基础的选择

3 $ 海上风力发电机组的基础结构
海上风电机组的基础平台由油气工业中的海 上采油平台形式 发 展 而 来 # 国外平台建造海域的 最大水深已达到 ! " " "多 ; 我国未来 #h & "年 海 # 洋石油开采的海域水深可能达到 # " "h & # " " ; %
万方数据
! " " # $% * 5 ! 能源工程 $ %$
机型 _? > A _: 9 5 A d : > L @ Q 6 A _? > A c 6 @ 8 = @ Q : 9 A 8 = > T _? > A _: 9 5 A d : > L @ 4 > 9 : > c 6 @ 8 = @ Q 4 WB? 7 : > c 6 @ 8 = @ d : > L @ W 4 d : > L @ c 6 @ 8 = @
’ ( % 物压放在海床上 # 没有海床下部分 ’
3 + & $ 油气工业中深海采油平台的形式 这里介绍目前国外海上采油平台的几种主要
( ( 形式 ’ 见图 ! " % !
图! $ 海洋采油平台形式示意图
! & " 导管 架 平 台 ! K / " & 一座顶部安装有甲板
图& $ 支撑结构定义
的导管架 ! 由 位 于 海 底 的 桩 基 支 持 的) 由钢管组 成的垂直结构 " # 提 供 工 作 人 员) 钻探设备和采油 设备所需的空 间 % 这 种 平 台 在 水 深 小 于 & ’ # "英 尺! # " 3 ; 时是经济可行的 % " 顺应式平 台 ! . 0 " & 包括一座狭窄的弹性 ! ! " 金属塔和桩基 # 它们可以支撑用于钻探和生产操 作的传统甲板 % 顺应式平台通过支持一定的侧向
%$ $ %万 " " # Q 4 , W X4 Q W O Q 4 4 , O Q W ! ) 5 ! 4 方数据
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# & 表& $ 现有海上风电场概况 %
新能源及工艺
位置 ! Q : C 6 9 @ L > A 瑞典 " c ? > A 6 M G 丹麦 " ! B6 A 6 ; M 5 ? T 荷兰 " ! 0 L > :1 > : M! 丹麦 " D 9 : > 8 6 > 荷兰 " ! ! d : 7 T 8 ? C 6 > \ c = 5 : 9 瑞典 " B? A A 6 5 C 9 L > A 6 >! 丹麦 " ! E 8 C 9 L > A 6 > 瑞典 " d 5 G 8 < ! 英国 " X 8 8 9 68 6 > C 9 L > A 瑞典 " ! S : 9 > @, 6 F 丹麦 " ! = ; @ :! 丹麦 " ! 2 9 T 5 : Jd = > T 爱尔兰 " ! , : A @ = > A V Q G @ 8 6 A 丹麦 " ! Q : 9 8 <S : G 5 6 英国 " $$ 注 & & ) ) ^年退出运行
& $ 海上风力发电的发展现状
目前 # 海上风 电 场 的 开 发 大 部 分 在 欧 洲 的 丹 麦) 德国 ) 荷兰 ) 英 国) 瑞 典) 爱 尔 兰 等 国 家 %& ) ) "
收稿日期 ! ! " " *% " ^% " &
正在日益高涨 %
作者简介 ! 邢作霞 ! & ) ( ’%" # 女# 河南人 # 博士 # 专业为电力系统及其自动化 # 研究方向为风力发电控制技术 %
’ & (
年瑞典安装了第 一 台 示 范 海 上 风 电 机 组 # 单机容 量为 ! ! " T _% 丹 麦 & ) ) &年 建 成 了 c ? > A 6 M G风 电 场# 由& &台 d : > L @ * # " T _ 的 风 电 机 组 组 成# & ) ) # 年建成了由 & "台 c 6 @ 8 = @ # " " T _ 风电 机组组 成的 0 L > n1 > : M海 上 风 电 场# ! " " " 年 建 成 B? A A 6 5 \ C 9 L > A 6 >风 电 场 # 装机容量 * " B_# 这些风电场的 运行 都 比 较 成 功 # 取 得 了 大 量 实 际 运 行 经 验% ! " " !年和 ! " " 3年 # 丹麦又先后建成了两个大型 S : 9 > @ , 6 F 海上风电场为 ^ "台 机组 # 海上风电场 & 每台 ! B_# 共& ’ " B_ 装机容量 $ Q G @ 8 6 A海上 风电 场为 ( !台 ! + 3 B_ 风 电 机 组 # 共& ’ # + ’ B_ 装 机 " " 3年底 # 世界海上风电场的装机容 量 容量 % 到 !
新能源及工艺
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 具有甲板的 大 直 径 ) 单 个 垂 直 的 圆 筒%它 有 一 个 典型的导管架平台 顶 部 ! 甲板上装备有钻探和采 油设备 " 和三种类型的连接管! 采 油) 钻探和输 出" # 还有由 ’h! "根 连 接 到 海 底 锚 链 拉 紧 的 固 定外壳 # 应用深度可达 & " " " "英尺 ! 3 " * ^ ; " % 浮式采油系统 ! K / " & 包括一座装备有钻 ! ’ " 探和采油设备的半潜式平台 ! @ 6 ; ? \ @ L M ; 6 9 @ ? M 5 6 @ " % 它由钢缆和链条 锚 固 # 或者使用旋转推进器动态 固定 # 通过可以承 受 平 台 运 动 的 采 油 提 升 管 将 石 油从海底油井输送到水面甲板 % K / -可用于水深 ’ " "h ( # " "英尺 ! & ^ 3h ! ! ^ ’ ; " % 3 + ! $ 海上风力发电机组的基础类型 海上 风 力 发 电 机 组 的 基 础 有 单 桩 ! B: > : \ H ? 5 6 " ) 三脚架 ! 0 9 ? H : A " ) 导管架式基础 ! U = 7 T 6 8 " ) 重 力基础 ! W 9 = F ? 8 GM = @ 6 A " ) 负压桶基! L 7 8 ? : >d L 7 T \ 6 8 和浮动平台结构 ! K 5 : = 8 ? > C8 G H 6 等几种 # 如图 3 " " 所示 # 下面分别表述 %
水深 V ; ( 3h # #h & " 3h # # ’ 3h ’ (h & " ^ ’h & " ’h & * & ^h ! "
距海岸距离 V T ; " + ! # & + # " + ( # ’ " + " ! 3 3 ^ " + ^ # & *h ! " #
& ) ) & & ) ) * & ) ) # & ) ) ’ & ) ) ^ ! " " " ! " " " ! " " " ! " " & ! " " ! ! " " ! ! " " 3 ! " " 3 ! " " 3
( !h 3 达到 # ! ) B_’ # 现有海上风电场概况如表 &
" & "年 %我国风电装机容量 在 !
" "万 T _# 一个颇具规模的风力发电市场 将达到 * 正在形成 # 随之而 来 的 必 然 是 土 地 资 源 有 限 的 矛 盾# 转向海上风电 场 和 开 发 海 上 风 电 机 组 将 会 成 为发展趋势 % 本文首先介绍 海 上 风 力 发 电 的 发 展 现 状 # 然 后围绕海上风力 发 电 机 组 适 用 的 基 础 ) 支撑结构 予以介绍 %
! $ 概念定义 * * * 支撑结构 + 塔架和基础
海上风力发电 机 组 的 结 构 中 # 支撑结构的定 义为偏航系统以 下 的 整 个 结 构 部 分 # 包括海床下 的部分 % 所以 # 支撑结构的概念包括塔架和基础 % 这里最有争议的为塔架和基础的界限划分 % 大多 数观点认为 # 海床上和海床下应该区别对待 # 所以 海床作为基础和塔架的划分边界 % 但人们经常错 误地认为海平面 以 下 部 分 为 基 础 # 或海平面以上 几米的通道平台处法兰为基础与塔架的边界 % 图 &所示为几 种 海 上 风 力 发 电 机 结 构 的 支 撑 结 构 # 从定义可以看出 # 重力基础只是依靠很重的压载
" $引$言
近几年风电发展很快 # 在某些国家或地区 # 如 德国的 7 < 5 6 @ J ? C%S : 5 @ 8 6 ? >和 瑞 典 的 W : 8 \ 丹麦 ) 5 = > A 目前风电已 在 当 地 电 力 结 构 中 占 到 & " g以 # 上 % 但随着陆上 风 力 发 电 规 模 的 扩 大 # 也带来了 很多 发 展 障 碍 # 如 土 地 资 源 有 限) 公众视觉干扰 等 % 在上世纪 ) "年代 # 英国等地风电的发展就 受 到很大阻碍 # 人们想到的解决办法 # 就是转向海上 风电场的开 发
所示 % 美国之所以 一 直 没 有 进 行 海 上 风 电 的 开 发 # 一是因为陆上电 力 比 较 丰 富 # 二是因为美国近海 海域较深 # 不能采用欧洲的近海风力发电技术 # 但 随着海上风电在 欧 洲 的 成 功 # 使得美国也开始转
* ( %全球海上风电的发展 向海上风电 场 的 开 发 ’
5 # * # ( & ’ $ +$ 3 $ 3 3 " $ % #E ’ + 1& 0 % 2 ’ + #3 $ 0 + 1 ) & ’ $ +
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建立年 & ) ) &
注
装机容量 V B_ &] " + ! ! & &] " + * #[ * + ) # *] " + #[ ! & "] " + #[ # ! ^] " + ’[ & ’ + ^ #] " + #[ ! + # ! "] ![ * " (] & + #[ & " + # !] ![ * #] ![ & " ^ "] ![ & ’ " & "] ! + #[ ! # (] 3 + ’[ ! # + ! ( !] ! + 3[ & ’ # + ’ 3 "] ![ ’ "
新能源及工艺
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பைடு நூலகம்海上风力发电机组基础的选择
邢作霞 " 陈$雷" 姚兴佳
! " 沈阳工业大学 风能技术研究所 # 辽宁 沈阳 & & " " ! 3 摘$要! 介绍了海上风力发电的发展现状 # 结合海上采油平台形式 # 对海上风电机组采用的基础 定 义 $ 基础类型 及其选择进行了介绍 % 关键词 ! 海上风电 & 海上风电机组 $ 支撑结构 ! " 中图分类号 ! 0 B ’ & * $$$$$ 文献标识码 ! 2 $$$$$ 文章编号 ! & " " *% 3 ) # " ! " " # " ’% " " 3 *% " *