海上风电塔架基础的新型吸力锚研发.pdf

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1、第30卷第3期海洋技术V01．30，No．32011年9月OCEANTECHNOLOGYSep．2011海上风电塔架基础的新型吸力锚研发李大勇1，刘小丽2，孙宗军3(1．山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室，山东青岛266510；2．江苏省安捷岩土T程有限公司，江苏徐州221104；3．山东科技大学资源与环境学院，山东青岛266510)摘要：海上风电作为一种清洁能源．其开发利用越来越受到世界各沿海国家的重视。吸力锚基础是海洋工程中的一种新型基础型式，广泛应用于海洋平台、海洋浮动式结构等。近年来，也被作为海上风电工程塔架的基础．此海上风电塔架的基础部分是整个工程结构的重要组成部分，它

2、涉及到整个风电结构的安全性。是工程可靠运行的前提。在深入研究已有塔架的基础上，提出了一种新型的塔架基础型式一裙式吸力锚基础，主要详细介绍了该基础形式的沉贯杌理、承栽机理。分析了其可行性，可供工程应用舜口推广。关键词：海上风电：裙式吸力基础；沉贯：承载力中图分类号：P751文献标志码：A文章编号：1003—2029{2011)03—0083∞5随着全球能源危机、环境污染和温室效应日益加重，越来越多的国家重视开发、利用可再生能源和清洁能源。因此。在当前形势下，风能作为最清洁能源的一个选择，受到世界普遍重视。我国是一个风能利用大国。2008年已位居世界第四位，但与其它电力来源相比，风能仍占较小比

3、例。据有关资料显示．2008年中国电力总装机：火电占76．3％：水电占21．6％；核电占1．3％；风电及新能源占0．8％。由此看，我国的节能减排任重道远，大力发展风能的空间仍很大。我国计划2020年前，20％的能源来自可再生能源，其中风电将达到100GW。中国将成为世界可再生能源利用的巨大市场。海上风能开发和利用比陆地具有更多优势。海上风能资源比陆地丰富，其风速高，风力持久，且海上很少有静风期，因此能更有效地利用风电机组的发电容量：与陆地相比不需要很高的塔架，可降低风电机组的成本；再有，海上风能具有零排放、无视觉、噪音等污染以及不占用陆地等优点。自1991年世界第一个海上风力发电厂在丹麦建

4、成。尤其1997年后，引起了荷兰、英国、德国等欧洲国家和美国大力发展海上风力发电场(图1)。而对海上风力资源、风场论证和设计研究早在1976—1983年在欧洲国家展开fI】，时至今日国内外仍有众多能源开发机构和研究人员对开发海上风能的必要性、经济性以及对海洋环境等方面的影响进行着研究删。2009年欧洲新建8个海上风场。安装了199个海上风电机组，发电量577MW。比2008年增长55％。2010年欧洲风能收稿日期：201l—Ol一20基金项目：国家自然科学基金资助项目(51078227)：山东省自然科学基金资助项目(ZR2009FM00)；山东省”泰山学者”建设工程专项基金；教育部留学回国

5、人员科研启动基金资助；山东科技大学研究生创新基金(YCAl00320)作者简介：李大勇(1971一)，男．汉族．教授．博士，主要从事海洋岩土工程研究，E—mail：Idy@sdust．edu．en协会预测，欧洲将新增10个风场，装机达1000MW，将比2009年增加73％。欧洲已成为全球海上风电的领导者。总风电量达2056MW，分布在欧洲9个国家38个风场，828个风电机组。其中英国和丹麦分别占44％和30％，英国已经取代丹麦成为世界最大海上风场基地。当前欧洲在建的海上风场有17个，总装机容量达3500MW．到2020年其海上风电装机能量将达到40000MW，导致CO：减排85Mt，预测到

6、2050年欧洲电能将有50％来自风能(以上数据来源于欧洲风电网)。目前。我国风能主要以陆地风能为主。全国各省都有风电场分布，主要的大风场集中在内蒙、辽宁、河北、吉林、黑龙江和江苏等省。而我国经济发达地区和电荒地区多集中在沿海省份，这便于我国重视并大力发展海上风电。我国是一个海上风力资源丰富的国家，尤其黄海和东海属于浅海风场资源，利于建设海上风场。据有关资料统计(中国风力发电网http：／／ww,a．wttd．erd)。我国近海10m水深的风能资源约l亿kW、近海20ITI水深的风能资源约3亿kW以及近海30in水深的风能资源约4．9亿kW。是陆地风能资源的2倍．具有巨大的风能开发潜力。我国

7、海上风力发电与世界发达国家相比，虽然起步较晚，但发展较快，如：第一个海上1．5MW试验风机由中海油公司2007年安装在渤海东北部的辽宁湾．当年11月投入使用；我国第一个海上风场一上海东海大桥风场2008年9月开始建设，由34台3MW风电机组成，风场平均水深9．8～10．3m，采用钢管桩基础，2009年3月20日第一台风电机组安装成功(图2)，2009年9月4日首批3台机组并网发电，2010年向上海世博会供电(http：／