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1、海上风力发电机组 1 由于海上风资源丰富 不受土地使用的限制 且海上风电具有高风速 低风切边 低湍流 高产出等显著优点 已经逐渐成为风电发展的新领域 我国具有很长的海岸线 邻近海域具有非常丰富的风资源 如果能充分利用这些风能 将有助于解决我国的能源和环境问题 我国海上风力发电技术刚刚起步 需要借鉴欧洲的经验 开发设计适合我国海域特点的海上风电项目 对我国的风力发电技术及能源战略具有重大的意义 一 简介 2 3 近几年 海上风能资源丰富的其他国家 海上风电出现了井喷式的发展 我国目前也有数个在建和在批的海上风电项目 海上风电能够发展如此迅速 自有其优势所在 与常规能源相比 1 节约资源 防止环境
2、污染 首先 风力发电几乎没有任何大气污染物的排放 其次 海上风力发电不占用任何土地资源 再则 风力发电机组在其有效服役期内所发的电量 大约是制造设备 风电场的建设 运营维护以及最后淘汰整个过程所耗能源的80倍以上 而一般的火电厂所发电量只有其完成发电全过程所耗能源的4倍左右 二 海上风力发电的优点 4 2 运营成本低 风力发电所需要的能量来自于风 除发电机组外 风力发电所需的其它辅助设备和材料很少 除少量的运营维护费用外 风力发电的日常费用很低 3 风力发电项目建设周期短 灵活性强 风电场的建设期一般不超过两年 而建设一个火电厂 最快也需要几年的时间 水电站与核电站的建设周期会更长 其次 风电
3、场的建设规模可以根据具体情况而定 如果资金实力雄厚就可以大规模建设 不足则可分期完成 建成一台机组 就可以运行 风力发电所具有的灵活性大大提高了其自身的可利用价值和竞争优势 5 1 风速 低风切变 由于海水面十分光滑 粗糙度较小 摩擦力较小 因此 风速较大 风速 风向的变化较小 风切变 即风速随高度的变化 也较小 这样就不需要很高的塔架 可降低风电机组成本 2 低湍流 海上风湍流强度小 具有稳定的主导风向 机组承受疲劳负荷较低 风机寿命更长 3 高产出 海上风电场允许单机容量更大的风机 高者可达5MW 10MW 由于对噪音要求较低 通过更高的转动速度及电压 可获取更高的能量产出 与陆基风电相比
4、 海上风电有如下优势 6 1 塔头 风轮和机舱 2 塔架 3 基础 水下结构与地基 三 海上风力发电机组三个主要部分 7 1 单桩基础2 多桩基础 1 普通多桩基础 2 三脚桩基础3 重力式基础4 吸力式基础5 悬浮式基础 四 海上风力发电基础的形式 8 单桩基础是最简单的基础结构 由焊接钢管组成 桩和塔架之间的连接可以是焊接连接 也可以是套管连接 通过侧面土壤的压力来传递风机荷载 桩的直径根据负荷的大小而定 一般在3 5m左右 壁厚约为桩直径的1 插入海床的的深度与土壤的强度有关 可由液压锤或振动锤贯入海床 或者在海床上钻孔 二者在桩的直径的选择上有一些区别 撞击入海床的方法 桩的直径要小一
5、些 海床上钻孔的方法 桩的直径可以大一些 壁厚可适当减小 1 单桩基础 9 适用情况 水深小于30m且海床较为坚硬的水域 在浅水域中尤其适用 更能体现其经济价值 优点在于 制造简单 无需做任何海床准备 缺点在于 受海底地质条件和水深的约束较大 水太深易出现弯曲现象 再则 安装时需要专用的设备 如钻孔设备 施工安装费用较高 另外 对冲刷敏感 在海床与基础相接处 需做好防冲刷防护 10 1 普通多桩基础 2 三脚桩基础 2 多桩基础 11 普通多桩基础 根据实际的地质条件和施工难易程度还可以做成5根桩 外围桩一般做成一定角度的倾斜 这种基础与单桩基础没有本质上的区别 其适用范围 优缺点和单桩基础都
6、相差无几 1 普通多桩基础 12 三脚桩基础 采用标准的三腿支撑结构 由中心柱 三根插入海床一定深度的圆柱钢管和斜撑结构构成 钢管桩通过特殊灌浆或桩模与上部结构相连 其中心柱提供风机塔架的基本支撑 这种基础由单塔架结构简化演变而来 同时增强了周围结构的刚度和强度 适用情况 应用于水深达30M以上 且海床较为坚硬的海域 2 三脚桩基础 13 重力基础 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 再将其漂运至安装地点 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 在与海平面接
7、触的部位 为了减小冰荷载带来的影响 可将其设计成锥形 3 重力式基础 14 适用情况 水深一般小于10m 任何地质条件的海床 优点在于 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 15 该基础分为单注及多注吸力式沉箱基础等 吸力式基础通过施工手段将钢裙沉箱中的水抽出形成吸力 想比前面介绍的单桩基础 该基础利用负压方法进行 可大大节省钢材用量和海上施工时间 具有较良好的应用前景 4 吸力式基础 16 它是漂浮在海面上的盒式箱体 风电设备的支撑塔柱固定在盒式箱体上 在水深大于50m时 采用其它形式的基础形式不经济时 就考虑浮体结构 浮体根据锚固系统的不同而采取不同的形状 一般为矩形 三角形或圆形 目前 还没有海上风电场应用这种基础 但待浅海海域开发完毕 风电场向深海发展的时候 浮体支撑必然有其广阔的应用前景 5 悬浮式基础 17 1 水深2 土壤和海床的条件3 外部载荷4 施工方法和条件5 成本 五 对基础选型的影响 18 我国面临着严重的电力缺口 资源的日益枯竭使得我国已不太可能大规模的发展常规电力 火电 我国有着10亿kW风能储量 海上风能的优势以及日趋成熟的开发技术使得我国海上风电将会出现大规模的开发 六 风力发电机组的发展 19 谢谢欣赏 20
