海上风电机组基础结构-第四章
海上风电基础概述
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海上风电基础的研究进展
影响分析
数值模拟
经验公式
研究 进展
风力 偏心距 偏心距产生的最 大附加力矩 启动荷载 匀速转动荷载 海冰荷载 浪流荷载
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海上风电基础结构类型
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海上风电基础结构类型
桩基础
重力式 基础
负压筒式 基础
海上风电基础结构 的水平荷载和倾覆 力矩远大于海洋石 油平台，竖向荷载 却小于石油平台， ，因此单桩结构桩 径较大，4~7m， 其基础的承载形式 和特点不同于海上 石油平台。
上海东海大 桥风电结构 特征和基础 设计， 设计，2010
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渤海水深浅，海底表层为淤泥、粉质粘土、淤泥质粉砂，承载力小， 渤海水深浅，海底表层为淤泥、粉质粘土、淤泥质粉砂，承载力小， 易液化；底部沉积物以细砂为主，承载力相对较大，可做持力层； 易液化；底部沉积物以细砂为主，承载力相对较大，可做持力层；而 黄河口海域冲刷现象严重，不宜采用重力式和负压筒式基础， 黄河口海域冲刷现象严重，不宜采用重力式和负压筒式基础，可采用 单桩基础。 单桩基础。 东海水深在5~15 M的海域多为淤泥质软基海底，不宜采用重力式 的海域多为淤泥质软基海底， 东海水深在 的海域多为淤泥质软基海底 和负压筒式基础，可采用桩基基础。 和负压筒式基础，可采用桩基基础。如东海大桥风电场选择四角架基 础。 南海北部湾和琼州海峡的海底表层沉积物主要为陆源碎屑堆积,颗粒 南海北部湾和琼州海峡的海底表层沉积物主要为陆源碎屑堆积 颗粒 较细,主要为淤泥质粉质粘土和粉砂 并发育有大中型沙波。 主要为淤泥质粉质粘土和粉砂， 较细 主要为淤泥质粉质粘土和粉砂，并发育有大中型沙波。海底沙 波的存在使海底坎坷不平,同时它们的存在表明海底泥沙运动较强 同时它们的存在表明海底泥沙运动较强,海 波的存在使海底坎坷不平 同时它们的存在表明海底泥沙运动较强 海 底稳定性差。因此,也不宜采用重力式基础和负压桶基础 也不宜采用重力式基础和负压桶基础,桩基础是较 底稳定性差。因此 也不宜采用重力式基础和负压桶基础 桩基础是较 好的选择。 好的选择。
海上风机基础形式
海上风机基础形式（原创实用版）目录一、引言二、海上风力发电基础形式概述1.定义及分类2.发展背景及意义三、海上风电机组基础结构1.现今主要形式2.各类基础结构的适用情况及优缺点四、海上风电基础的发展趋势五、结论正文一、引言随着全球气候变暖和能源价格的持续上涨，发展新能源和可再生能源已成为世界各国的共同关注。
其中，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越多国家的重视。
为更好地推广和应用海上风电技术，本文将对海上风力发电基础形式进行分析和探讨，以期为海上风电场的建设提供借鉴和参考。
二、海上风力发电基础形式概述1.定义及分类海上风力发电基础形式是指支撑海上风电机组的建筑物或结构物。
根据不同的分类标准，海上风电基础形式可以分为以下几类：（1）固定式基础：包括单桩、群桩等类型，主要适用于浅海区域。
（2）漂浮式基础：主要包括单体漂浮式、群体漂浮式等类型，适用于深海区域。
（3）海底固定式基础：如海底电缆、海床锚等类型，适用于深海区域。
2.发展背景及意义随着全球能源消耗的持续增长和环境污染问题日益严重，各国政府纷纷提出发展可再生能源的战略目标。
海上风力发电具有资源丰富、占地面积小、对环境影响较小等优点，成为各国政府和企业竞相发展的领域。
海上风力发电基础形式的研究和创新，对于提高海上风电场的安全性、稳定性和经济性具有重要意义。
三、海上风电机组基础结构1.现今主要形式目前，海上风电机组的基础结构主要有以下几种：（1）单桩基础：单桩基础是海上风电场中最常见的一种基础形式，其结构简单，施工方便，适用于各种海况。
（2）群桩基础：群桩基础由多根桩基组成，可以提高风电机组的稳定性，适用于海况较恶劣的区域。
（3）漂浮式基础：漂浮式基础适用于深海区域，其主要特点是可以随着海浪的波动而上下浮动，以减小对海底的影响。
（4）海底固定式基础：海底固定式基础通过海底电缆、海床锚等结构将风电机组固定在海底，适用于深海区域。
2.各类基础结构的适用情况及优缺点（1）单桩基础：适用情况广泛，优点是结构简单、施工方便，缺点是对海况要求较高。
海上风电机组基础结构设计标准
海上风电机组基础结构设计标准《海上风电机组基础结构设计标准》一、适用范围本标准适用于海上风电机组基础结构的设计，包括海上桩基式塔座和浮式塔座。
二、基础结构（一）基础结构组成部分：1. 基础结构的组成部分，包括基础结构的顶部平台、基础结构的腹部、基础结构的桩体或者浮体壳体。
2. 基础结构安装的安全装置。
（二）基础结构的设计要求：1. 基础结构的设计使用年限应满足设备设施安装的要求，保护安装的设备设施不受损坏。
2. 基础结构的设计应符合国家有关规定，并考虑海洋环境的特殊要求，且考虑海洋环境中的气候、海浪强度、土质结构和岩石属性等进行设计。
3. 基础结构的设计应考虑与海洋环境的配合，使其能够抵抗海洋环境的冲击，如海浪冲击、风荷载、悬浮物等，并具备相应的生态保护功能。
4. 基础结构的设计应确保其结构平衡，结构完整，不变形。
5. 基础结构的设计应考虑机组的振动，采用合理的减振措施，控制振动的扩散，保证机组的正常运行。
6. 基础结构的设计应考虑潮汐、海浪、风荷载等荷载和环境条件，以确保机组能够正常运行。
7. 基础结构的设计应考虑设备安装的方便性和机组维护的要求，使其能够满足机组的维护要求。
三、总体设计（一）总体设计的要求：1. 总体设计时应考虑到机组的布局，包括机组与港口的距离、机组之间的距离等，确保机组能够正常运行。
2. 总体设计时应考虑机组的布局与现有工程的叠放关系，使机组的安全运行不受影响。
3. 总体设计时应考虑到机组的安全性，能够满足机组的安全要求，并预留必要的维护空间和设备安装空间，以确保机组能够顺利运行。
4. 总体设计时应考虑海洋环境的影响，确保机组能够顺利运行，并考虑海岸线环境保护的要求，防止对海洋环境造成污染。
（二）总体设计的内容：1. 基础结构的设计，包括机组的布局，配套设施的设计，以及机组配置技术要求的考虑等。
2. 机组的抗海洋环境性能设计，包括抗海浪冲击性能、抗风荷载性能、抗潮汐性能等。
海上风电机组基础结构
国内海上风电发展概况
我国海上风电发展前景
根据我国2012年8月发布的《可再生能源“十二五”规划》： 2015年中国海上风电将达到5GW，海上风电成套技术将形 成并建立完整的产业链；
2015年后将实现规模化发展，达到国际先进水平；
2020年海上风电将达到30GW。
截止到2012年8月，我国已开展前期工作和拟建的海上风电 项目约24个。
根据墙身结构的不同，可分为 沉箱基础、大直径圆筒基础和吸力式基础。
包括山东、广西和海南、江苏等省市沿海近10km宽地带，约占全国陆地可利用储量的4％。
我国上海东海大桥海上风电场项目即采用了世界首创的风电机组群桩承台基础设计。
国外海上风电发展概况
丹麦
丹麦发展海上风电也较早，全国有6%的用电来自近海风电场。1991 年丹麦在波罗的海洛兰岛西北沿海附近建成了世界上第一个海上风 电场，安装11台450kW风电机组，1995年又建成10台500kW海上风 电机组，2003年还建成了当时世界上最大的近海风电场，共安装80 台2.0MW风电机组。出于对环境的考虑，丹麦的海上风电场只关注 那些偏远的水深在5~11m之间的海域，所选的区域须在国家海洋公 园、海运路线、微波通道、军事区域等之外，距离海岸线7到40km， 使岸上的视觉影响降到最低。根据丹麦政府能源计划法案，2030年 以前丹麦风力发电量将占全国总发电量的50%，其中，近四分之一 的风力发电量是由海上风电供给，最近，丹麦政府提出到2050年全 部摆脱对化石能源的依赖。
瑞典于1990年安装了第一台实验性海上风电机组，离岸 《海上风电机组地基基础设计理论与工程应用 》王伟、杨敏 编著
塔身一般由空心的管状钢材制成, 设计主要考虑在各种风况下的刚性和稳性, 根据安装地点的风况、水况和风轮半径条件决定塔身的高
海上风机基础形式
海上风机基础形式（原创实用版）目录一、引言1.全球能源状况与可再生能源的发展2.海上风力发电的重要性二、海上风电机组基础结构1.现今主要的海上风电机组基础结构2.海上风电基础的适用情况及优缺点三、海上风电发展趋势1.全球海上风电市场概况2.我国海上风电发展现状与政策支持3.未来海上风电发展趋势及挑战四、结论1.海上风电发展的意义2.对未来海上风电发展的展望正文一、引言1.全球能源状况与可再生能源的发展随着全球气候变暖和能源价格的持续上涨，发展新能源和可再生能源已成为一个全球化态势。
据统计，全球已有超过 120 个国家和地区制定了发展可再生能源的政策框架，其中一半以上为发展中国家。
可再生能源，如风能、太阳能、水能等，不仅对环境保护具有重要意义，也有助于减少对传统化石能源的依赖，提高能源安全和可持续性。
2.海上风力发电的重要性海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的潜力和优势。
相较于陆上风电，海上风电具有风力资源更丰富、占地面积小、对土地利用影响小等优点。
因此，在全球范围内，海上风电正逐渐成为可再生能源领域的一个重要发展方向。
二、海上风电机组基础结构1.现今主要的海上风电机组基础结构海上风电机组的基础结构主要有四种：固定基础、浮动基础、单桩基础和群桩基础。
固定基础指将风电机组直接安装在海底的固定基础上，适用于水深较浅的海域。
浮动基础则采用浮箱或浮球等结构，将风电机组悬浮在海面上，适用于水深较大的海域。
单桩基础和群桩基础则是将风电机组支撑在若干个桩基上，适用于不同地质条件的海域。
2.海上风电基础的适用情况及优缺点不同类型的海上风电基础结构有其各自的适用情况和优缺点。
固定基础适用于浅海区域，但受海底地质条件影响较大；浮动基础适用于深海区域，但建设和维护成本较高；单桩基础和群桩基础则在稳定性和经济性方面具有较好的平衡。
因此，在实际应用中，需要根据具体的海域条件、风力资源和经济性等因素综合选择合适的基础结构。
8专题五：海上风电机组支撑结构分析
3.1 计算方法－环境载荷
3.1.1 风 3.1.2 波浪 3.1.3 流 3.1.4 冰 3.1.5 地震 3.1.6 冲刷、海生物、雪等其它
3.1.2 计算方法－环境载荷－波－波浪理论
•随机波
随机波浪模型是反映真实海洋状态特征的最好描述，其假设波面位移服从均值为零的正态过 程，该过程具有平稳性和各态历经性。随机波浪模型把实际海况描述为无限多个频率不等、 方向不同，振幅变化及相位杂乱的微幅简谐波叠加而成的不规则波系。一般用波谱、有效波 高H s、谱峰周期T p和平均波向来描述。波谱，主要包括Pierson-Moskowitz（简称P-M谱）， Bretschneider双参数谱，JONSWAPS谱
风电机组关键结构部件有限元分析培训
专题五：
海上风电机组支撑结构分析
孙政策博士 中国船级社（CCS）
内容
1. 海上风电机的基本结构 2. 海上风电机支撑结构的种类 3. 海上风电机支撑结构的计算方法和特点 4. 海上支撑结构计算实例
1 海上风电机的基本结构
2 海上风电机支撑结构的种类
2.1 现用结构 2.2 基础型式 2.3 组合型式 2.4 发展结构 2.5 影响结构型式选择的因素
•P-Y曲线 •T-Z曲线 •Q-Z曲线
3.3 计算方法－计算工况
•要考虑海上风电机可能出现的最危险条件 •根据海上风电机的设计状态（建造、安装、工作、自 存等）来确定各个条件的组合。
3.3 计算方法－计算工况
3.3 计算方法－计算工况－详细描述
•中国船级社海上风电机规范（即将出版） •Germanischer Lloyd, Rules & Regulations, IV Non Marine Technology, Part 2 Regulations for the Certification of Offshore Wind Energy Conversion Systems, 1995. • Rekommandation for Teknisk Godkendelse af Vinmoller pa Havet, 2. December 2001. Danish Energy Agency • IEC/TC88 61400-3 Edition 1: Safety requirements for offshore wind turbines - under development • ISO 19900-19909, Offshore Structures – under development
海上风机基础形式
海上风机基础形式摘要：一、引言1.全球能源状况与可再生能源的重要性2.海上风力发电的发展背景与现状二、海上风电机组基础结构1.海上风电机组基础形式的分类2.各类基础结构的特点与适用情况三、海上风电基础的优缺点分析1.优点2.缺点四、海上风电基础的发展趋势1.技术创新与发展方向2.市场需求与政策支持五、结论1.海上风电基础在风电场建设中的重要性2.对未来海上风电基础发展的展望正文：一、引言1.全球能源状况与可再生能源的重要性随着全球气候变暖和能源价格的持续上涨，发展新能源和可再生能源已成为一个全球化态势。
许多国家和地区都纷纷制定了发展可再生能源的政策框架，以应对能源危机和环境问题。
其中，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到越来越多国家的关注和重视。
2.海上风力发电的发展背景与现状海上风力发电是指在海上利用风力发电机组进行发电的一种可再生能源形式。
相较于陆上风力发电，海上风力发电具有风力资源更丰富、占地面积小、对土地资源影响小等优点。
近年来，随着技术的不断创新和成熟，海上风力发电在全球范围内得到了广泛应用和快速发展。
二、海上风电机组基础结构1.海上风电机组基础形式的分类海上风电机组基础结构主要分为以下几种形式：单桩基础、多桩基础、导管架基础、浮式基础等。
各种基础结构有其独特的特点和适用情况。
2.各类基础结构的特点与适用情况（1）单桩基础：单桩基础是指风电机组通过一根桩基固定在海床上。
这种基础结构简单、施工方便，适用于水深较浅、海床地质条件较好的区域。
（2）多桩基础：多桩基础是指通过多根桩基将风电机组固定在海床上。
这种基础结构稳定性较好，适用于水深较深、海床地质条件较差的区域。
（3）导管架基础：导管架基础是指通过一个导管架将风电机组固定在海床上。
这种基础结构适用于水深较深、风力资源丰富的区域，但其施工难度较大。
（4）浮式基础：浮式基础是指风电机组通过一个浮动平台固定在海面上。
这种基础结构适用于水深较深、海床地质条件较差的区域，但其设计和施工难度较大。
(完整版)海上风电场+风机基础介绍
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。
导管架式海上风电基础结构分析
（4）施工工艺
导管架式海上风电基础的施工工艺主要包括以下几个步骤：
（1）施工准备：对海域进行勘察，了解海床地形、水深、潮汐等信息，制 定施工方案。
（2）桩基施工：在海床钻孔，然后浇筑混凝土形成桩基。
（3）导管架安装：将导管架的各段杆件连接起来，形成完整的空间框架结 构。
（4）上部结构安装：完成导管架安装后，进行上部结构的安装，包括风力 发电机组、电气系统、控制系统等设施的安装。
3、环保优势：海上风电项目本身就是一个清洁能源项目，而导管架式海上 风电基础结构的施工过程相对其他类型的基础结构对环境的影响更小，具有更高 的环保性。
四、应用场景
导管架式海上风电基础结构适用于各种类型的风电项目，包括近海风电和远 海风电。在近海风电项目中，导管架式基础结构可以深入海床进行支撑，对于复 杂的海洋环境具有较强的适应性。在远海风电项目中，由于水深较大，采用导管 架式基础结构可以提高结构的稳定性，确保风力发电机组的正常运行。同时，导 管架式基础结构也适用于潮汐、波浪等环境恶劣的海域。
其次，海上风电项目的规模和容量不断扩大，对导管架式基础结构的承载能 力和稳定性提出了更大的挑战。因此，研发更大直径、更高承载力的导管架式基 础结构将成为未来的重要研究方向。此外，随着数字化技术和智能控制技术的应 用，对导管架式基础结构的监测和维护也将成为未来的重要发展方向。通过实时 监测和智能控制，可以实现对基础结构的早期损伤检测和预防性维护，提高整个 风电项目的可靠性和经济性。
二、结构特点
导管架式海上风电基础结构是一种由导管架、桩基和上部结构组成的基础设 施。其设计要求严格，需要承受巨大的风力、海浪和海冰等自然荷载。以下是导 管架式海上风电基础结构的几个主要特点：
1、结构构成
海上风机基础结构力学分析
第４期王懿等海上风机基础结构力学分析发电机组的海上风机基础结构的性能研究必将成为海上工程领域的研究热点。
中国海洋石油总公司将ＳＺ３６—１ＳＰＭ四腿导管架作为风电机组的基础，成功建立我国第一个自行设计、制造和海上运输安装的海上风电站。
这也是全世界第一个向海上油田供电的海上风力发电站。
海上风电开发和陆地的显著区别之一在于其基础的完全不同ｒ４］。
海上风机基础处在风、浪、流和冰共同作用的环境下，且海上风机必须装备单机容量大的机组以降低成本，因此海上风机基础的设计不仅关系到投资成本，而且关系到整个结构在服役期内的安全。
本文研究了海上风电机组基础结构与风机塔架的整体动力特征，分析了风机基础在风、浪、流、冰和风机运动等动力荷载作用下的动力耦合特征结构强度影响。
１海上风机基础结构形式及模拟１．１海上风机基础结构形式海上风机基础是造成海上风电成本高的因素之一，设计时要考虑海床的地质结构情况、离岸距离、海上风、浪载荷特性以及海流、冰等的影响【５］。
海上风机基础结构有重力式结构、桩基同定式结构，以及近年来开始应用的一种筒型基础结构［６］。
重力式基础结构为钢筋混凝土结构，靠自身质量和压载物的质量稳固海床上。
重力式基础体积庞大，质量需随着水深的增加而增加，基础建造的费用也会相应增加。
重力式基础的适用水深为ｏ～１０ｍ。
桩基固定式结构包括单立柱、单立柱三桩结构、四腿导管架结构等。
已建成的大部分海上风电场都采用了单立柱基础。
单立柱基础桩体与塔架可直接相连，或通过过渡段连接，其对振动和不直度较为敏感，设计和施工的要求较高；单立柱三桩结构与边际油田开发的简易平台相似，三根桩通过一个三角形钢架与中心立柱连接，风机塔架连接到立柱上形成一个结构整体；四腿导管架基础完全借鉴于固定式平台的概念，采用了刚度更大的结构形式，桩基固定式结构适用水深为０～５０ｍ。
筒型基础结构由一个中心立柱与钢制圆筒通过带有加强筋的剪切板相连，剪切板将中心立柱载荷分配到筒壁并传人基础。
海上风电机组结构
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。
海上风电场的发展_构成和基础形式
海上风电场的发展_构成和基础形式一、构成1.风力发电机组：这是海上风电场的核心设备，它主要由风力涡轮机和发电机组成。
风力涡轮机通过捕捉和转化风能来产生动力，进而驱动发电机发电。
目前，海上风电场主要采用千瓦级或兆瓦级的风力发电机组。
2.海上基础设施：海上风电场通常需要建设一系列的基础设施来安置风力发电机组。
这包括风力塔、风力涡轮机基座、电力输送设备、控制系统等。
海上基础设施的建设需要克服海上环境复杂性带来的挑战，如海浪、海洋生物和海底地质等。
3.电力传输系统：海上风电场发电后，需要将产生的电能传输到陆地，并与电网相连接。
为此，海上风电场需要建设一套完善的电力传输系统，包括海底电缆、海上变电站以及陆上接入点等。
二、基础形式1.浅水风电场：这种形式的海上风电场通常建设在近岸浅水区域，水深一般在30米以下。
浅水风电场的建设成本较低，施工和运维相对容易，因此被认为是海上风电场的入门形式。
然而，由于水深限制，浅水风电场的容量相对较小。
2.远海风电场：这种形式的海上风电场建设在远离陆地的深海区域，水深一般超过50米。
远海风电场的主要挑战包括施工、维护和电力传输等方面的难题，但它的优势是可以利用远离岸线的强风资源，从而获得更高的发电效率和容量。
3.浮式风电场：浮式风电场是一种相对较新的海上风电场形式，其特点是风力涡轮机安装在浮式结构上，可以在深海区域进行布局。
浮式风电场的优势在于可以充分利用深海区域的风能资源，避免了固定式基础设施的施工和运输成本，但也面临着更大的技术和经济挑战。
总体而言，海上风电场的发展取决于多个因素，包括海上风能资源、技术进步、政策支持和环境影响评估等。
未来，随着海上风电技术的不断成熟和经济可行性的提高，海上风电场有望成为可再生能源领域的重要组成部分。
(完整版)海上风电场+风机基础介绍
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。
海上风电场+风机基础介绍
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。
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沉箱基础特点
沉箱结构水下工作量小，结构 整体性好、抗震性能强，施工
平好的基床上，再用砂或块石填充沉箱
内部。有条件时，沉箱也可采用吊运安 装。
速度快，需要钢材多，需要专门
的施工设备和合适的施工条件。
4.1.2大直径圆筒基础
大直径圆筒基础
块石质量要求：遇水不软化、不破裂，不被夯碎
在水中饱和状态下的抗压强度，对于夯实基床不低于 50MPa，对于不夯实基床不低于80MPa 未风化，不成片状，无严重裂纹。
4.2.1 基床 预留沉降量
在基床、上部结构和设备的施工及安装过程中，最着竖向荷载 的不断增大，基床及下部地基被压缩变形，导致整体结构发生 沉降，为了保证建筑物在允许沉降范围内正常工作，基床顶面 应预留沉降。
海上风电机组基础结构 陈达
重力式基础
重力式基础简介
重力式基础是一种传统的基础型式，一般为 钢筋混凝土结构，是所有的基础类型中体积 最大、重量最大的基础，依靠自身的重力使 风机保持垂直。在制作时，一般利用岸边的 干船坞进行预制，制作好以后，再由专用船 舶装运或浮运至海上指定位置安装。海床预 先处理平整并铺上一层碎石，然后再将预制 好的基础放于碎石之上。
表 4-3 计算工况 正常运行荷载工况 多遇地震工况 极端荷载工况 各计算工况基底允许脱开面积指标 基底脱开面积 AT /基底面积 A（100%） 不允许脱开 25%
4.3.2 地基承载力计算
海上风电机组基础要求
（2）对地震基本烈度为 VII 度及以上地区，应根据地基土 振动液化的判别成果，通过技术经济比较采取稳定基础的 对策和处理措施。
预留沉降量的设计
对于夯实基床，设计时只按地基沉降量预留， 对于不夯实基床，还需预留基床压缩沉降量。基床压缩沉 降量按下式估算： D = ak s d
式中 ——抛石基床的压缩系数，一般采用 0.0005（m2/kN） ；
d ——基床厚度（m） ；
。 ——建筑物使用期最大平均基底应力（kN/m2）
适当增大钢筋混凝土构件厚度和钢筋的混凝土保护层；
对于受冰冻作用的基础，水位变动区还可考虑采用钢筋混凝土 板镶面、花岗岩镶面或抗蚀性强、抗磨性高、抗冻性好的新材 料。 对于钢质基础，在设计时要采用可靠的防腐蚀措施，并预留足 够的腐蚀余量。
4.3 重力式基础的计算
4.3.1重力式基础设计状况和计算内容
4.1.3 吸力式基础
吸力式基础构成
吸力式基础是一种底端敞开、上端封 闭的大直径圆桶结构，一般采用钢质 制作，也可使用钢筋混凝土结构，圆 桶顶部设有连接泵系统的出水孔。
吸力式基础施工
倒扣、充气、气浮漂运至安装地点； 靠自重让吸力桶嵌入土中一定深度； 借助吸力桶顶部水泵向外抽水，将 吸力桶进一步沉贯入土； 沉贯结束，卸去抽水系统，封闭抽 水口。
重力式基础的改进
钢桶重力式基础，这种结构形式是在混凝土平板上放置钢 桶，然后在钢桶里填置鹅卵石、碎石子等高密度物质。 这种结构比起混凝土重力式基础来轻便很多，能够实现用 同一个起重机完成基础和风机的吊装。但是这种结构需要 阴极保护系统，在造价上也比混凝土重力式基础要高。
重力式基础
本章内容
4.1 重力式基础的结构形式及特点 4.2重力式基础的一般构造 4.3 重力式基础的基本计算
基床选型原则
水流流速较大时应避免采用明基床，或在基床上设防护措施。 混合基床适用于地基较差的情况，此时需将地基表层的软土 全部挖除填以块石，软土层很厚时可部分挖除换砂。
4.2.1 基床
基床厚度确定原则
基床顶面应力大于地基容许承载力时，抛石基床起扩散应 力的作用，基床厚度由计算确定，并且不宜小于1m。 当基床顶面应力不大于地基容许承载力时，基床只起整平 基面和防止地基被淘刷的作用，但其厚度也不宜小于0.5m。
为了保证胸墙有良好的整体性和足够的刚度，胸墙高度 越高越好。
4.2.2 墙身和胸墙
增强结构耐久性的措施
处于水位变动区的胸墙与墙身，由于强烈的干湿交替、冻融、水 流冲击、冰磨、船舶撞击等作用，经过一定时期，都有不同程度 的损坏。为了提高重力式基础的耐久性，设计时应采取适当措施。 根据结构计算和《水运工程混凝土结构设计规范》（JTS 1512011）规定的耐久性要求选定混凝土强度等级；
当风机所在海域的底流速较大，地基土有被冲刷危险 时，应加大基床外肩宽度，放缓边坡，增大埋置深度 或采用其它护底措施。
4.2.1 基床
基床夯实
为使抛石基床紧密，减少风机在施工和使用时的沉降， 水下施工的抛石基床一般进行重锤夯实。 当地基为松散砂基或采用换砂处理时，对于夯实的抛 石基床底层设置约0.3m厚的二片石垫层，以防基床块 石打夯振动时陷入砂层内。 近几年，工程中也开始使用爆炸夯实法，通过埋在抛 石基床内的炸药爆炸时产生的震动波使基床抛石密实。
重锤夯实的作用
①破坏块石棱角，使块石互相挤紧； ②使与地基接触的一层块石嵌进地基土内。
4.2.1பைடு நூலகம்基床
块石重量和质量要求
块石重量要求
基床块石的重量既要满足在波浪水流作用下的稳定性，又 要考虑便于开采、运输和施工，
一般采用10~100kg的混合石料，原则上块石越大越好，
对于厚度不大于1m的薄基床，可采用较小的块石。
（4-2）
式中
b、 d ——基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，
——基础底面以下土的有效重度；
，当基底宽度大于 6m 时按 6m 取值； bs ——基础底面宽度（力矩作用方向） ； m ——基础底面以上土的加权平均重度（有效重度）
hm ——基础埋置深度。
4.3.2 地基承载力计算
对于岩石地基的承载力，其承载力特征值可根据岩石饱和 单轴抗压强度、岩体结构和裂隙发育程度，按表 4-5 做相 应的折减后确定；对于极软岩可通过三轴压缩试验或现场 载荷试验确定其承载力特征值。岩石地基承载力无需进行 深宽修正。
4.2 重力式基础的一般构造
4.2.1 基床
基床处理方式
重力式基础根据地基情况、施工条件和结构型式采用不同的基床处理方式。 吸力式基础无需对地基进行处理；
对于岩石地基上的预制安装结构，为使沉箱等预制构件安装平稳，应以二
片石（粒径8～15cm的小块石）和碎石整平岩面，其厚度不小于0.3m；当 岩面较低时，也可采用抛石基床。
对于非岩石地基，应设置抛石基床。
4.2.1 基床
抛石基床设计内容
抛石基床设计包括： 选择基床型式；
确定基床厚度及肩宽；
确定基槽的底宽和边坡坡度； 规定块石的重量和质量要求； 确定基床顶面的预留坡度和预留沉降量等。
4.2.1 基床
基 床 形 式
重力式基础的基床型式有：暗基床、明基床和混合基床三种。
重力式基础设计状况
持久状况，在结构使用期按承载能力极限状态和正常使 用极限状态设计； 短暂状况，施工期或使用初期可能临时承受某种特殊荷 载时按承载能力极限状态设计，必要时也需按正常使用 极限状态设计； 地震状况，在使用期遭受地震作用时仅按承载能力极限 状态设计；
偶然状况，在使用期遭受偶然荷载时仅需按承载能力极 限状态设计。
4.4 沉箱基础 4.5 大直径圆筒基础 4.6 吸力式基础
4.1 重力式基础的结构形式及特点
重力式基础的施工工序
预制基础构件； 开挖基床； 抛填块石基床； 基床夯实和整平；
重力式基础的分类
沉 箱 基 础 大 直 径 圆 筒 基 础 吸 力 式 基 础
在抛石基床上安装基础预制件；
重力式基础适用条件
重力式基础一般适用于水深小于10m的海域
重力式基础
重力式基础的优点
结构简单，造价低，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。
重力式基础的缺点
需预先处理海床；其体积大、重量大，安装不方便；适用 水深范围太过狭窄，随着水深的增加，其经济性不仅不能 得到体现，造价反而比其它类型基础要高。
4.3.1重力式基础设计状况和计算内容
重力式基础设计及验算内容
序号 计算和验算内容 基础的抗倾稳定性 沿基础底面和基床底面的抗滑稳定性 基床和地基承载力 整体稳定性 基础底面合力作用点位置 构件的承载力 采用的极限状态 采用的效应组合
①
② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨
承载能力极限状态
承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 承载能力极限状态 正常使用极限状态 正常使用极限状态
对于重力式基础，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，由载 荷试验或其他原位试验测试、经验值等方法确定的地基承载力特征 值，应按下式修正：
f a f ak b (bs 3) d m (hm 0.5)
f a ——修正后的地基承载力特征值；
f ak ——地基承载力特征值；
持久组合
持久组合 持久组合 持久组合 持久组合 持久组合 短暂效应组合 长期效应（准永久）组合 长期效应（准永久）组合
基础施工期稳定性和构件承载力
基础裂缝宽度 地基沉降
4.3.2 地基承载力计算
海上风电机组基础要求
（1）由于风电机组具有承受 360°方向重复荷载和大偏心 受力的特殊性，对地基基础的稳定性要求高，重力式基础 应按大块体结构设计。基底允许脱开面积应满足表4-3的要 求。如不满足要求应采取加大基础底面积或埋深等措施。
基础预制件内部填充； 胸墙浇筑。
4.1 重力式基础的结构形式及特点
4.1.1 沉箱基础
沉箱是一种巨型的钢筋混凝土或钢质空 箱，箱内用纵横隔墙隔成若干舱格。沉
箱一般在专门的预制厂预制，然后在滑
道上用台车溜放下水。当预制沉箱的数 量不多时，也可利用当地修造船厂的船