海上风电场施工方法初探

袁司

摘要：随着社会对新型清洁能源的呼声越来越高以及相关技术的成熟，海上风力发电越来越受到青睐。与此同时，海上风电场的施工建设方面的问题在一定程度上对其有限制影响，比起陆上风电场，海上风电场的建设将耗用更大的成本，且成本会随着其施工周期的加长而加长。为了最大限度缩短工期，降低成本，在此将就海上风电场的风电机组的不同的运输安装方法进行研究。同时，通过与海外相关方面的发展和施工情况进行对比，本文将对国内的海上风电场施工设备和建设能力做出分析并提出一些有用的建议方法。

关键词：海上风电场;施工方法;初探研究

随着解决全球环境问题的要求日益强烈，开发新型能源，发展完善清洁能源技术迫在眉睫。近年来，风力发电作为具有商业价值和活力可再生能源备受诸多国家重视，它的广泛应用将有助于世界解决能源危机，全球气候等诸多问题。在许多国家，尤其是欧美等发达国家，对海上风力发电已进行了研究并加以利用，这些国家在相关技术层面已经日臻成熟。^[1]海上风力发电有许多陆上风力发电没有的优势，受环境因素影响小，风况方面也比陆地好，以及受的限制因素较少且不需要占用土地资源吧等优势均使海上风力发电成为风能利用方面发展的重要方向。随着海上风力发电机组的单机功率日趋大型化，对机组运送，安装以及维护方面的难度也在攀升。

一、海上风电场的基本概况

1、海上风电场的主要内容

就目前看来，大部分的海上风力发电场位于距海岸线21里，水深深度在2-18m的近海区域。随着海上风力发电的迅速发展，近海的资源日趋减少且不足以满足需求，风电基础由水深比较浅的地方移向水深比较深的地方。鉴于海上风力发电机比较重，结构的上半部分受到的风的荷载力比较大以及其建造的地方比较高，除了竖直方向的压力以外，风电基础还要受到水平方向的力和抗拔力。普遍的风电场基础形式由重力基础，导管架群桩基础以及单桩基础。它们适用的水深深度不同，例如，如果风电场在浅海地区，则适用单桩基础和重力基础。[2]三种不同的基础形式中，单桩基础应用最多，究其原因在于，现阶段建立的风电场主要位于北海或者波罗的海的浅海区，在当地的环境下选用单桩基础施工更加有利于施工且花费较低。

2、海上风电场的基础结构

在浅海区域建造风电场主要采用的基础形式是单桩基础。它可以根据地质情况的不同使用不同的方法。当海床面是基岩时，首先应该用循环钻机进行钻孔，再撑住孔之后，要将钢管放入孔内，最后进行灌浆。[3]如果使用液压打桩锤打桩，在导管架群建工好之后，首先要做的是将其运到风机基础安装的地方，之后在起重船的帮助下将其呈竖直方向放到指定位置，最后，只需在导管架上安装四个套管，并且利用套管将桩打入指定位置。之所以要在风机基础建好之后加设风机平台是因为风机平台两个主要作用。其一，它可以对施工过程中的误差进行调整，其二，它也可以作为之后投入使用时上人用的平台。针对平台与单桩之间如何联结的问题，可以通过灌浆解决。

二、海上风电场的具体施工方法

1、海上风电机组的安装方法

海上与陆上的风电机组有类似的地方，比如，他们的部件都包含了塔筒，机舱以及基础。但是，海上风电机组比起陆上风电机组重量更重，因此它需要大型的安装船。安装船在安装过程中会产生高昂的费用以及受不确定因素影响比较大，比如安装进程会受到天气因素影响，在风浪较大的情况下就得停止安装，一旦工期被各种因素拖延，施工建设费用就会更加昂贵。要想在最大程度上减少施工工时和减小不确定因素带来的影响，就要在陆地上对风电机组进行预装并且要将可组装的部分组装起来。例如针对基础就应该进行预装。

2、海上风电场的建设方法

目前我国现有的自升平台大多为小型，不满足建设海上风电场的要求。此外，我国沿海地区海床情况比较特殊，有大面积的淤泥质粉土，这会导致大型自升式平台难以支撑设备的重量，因此，大型自升式平台在我国也难有用武之地。在海上对风机进行组装有以下的显著的弊端。[4]首先，海上组装风机要求在塔筒与风机基础，塔筒的上下部，塔筒的上部和机舱之间精准地进行对位，繁多的施工步骤和严格的要求对施工会造成很大的难度。其次施工過程会受到诸多因素的影响。除去天气因素之外，由于起重船的固定只靠锚缆，当施工进程已到塔筒上部时，即使是很小的晃动，在一定的高度也会导致大的偏移，在严重时，甚至会酿制难以估计的重大安全事故。参考国外的相关做法思路，为保证安装的精确度以及在预期内完成工程，国外会使用带自升式支腿的平台或船只。我国以往的安装方法是不可行的。就我国具体情况来看，对浮船坞加以改造或许是一种行得通的方法。首先，要在浮船坞上加设一定重量的履带吊，与此同时，要求加固坞体，大概确定浮船坞的位置。其次，在将浮船坞下沉到海底之后，利用履带吊安装风机。在此过程中，浮船坞的优点会充分体现出来，首先，浮船坞下沉到海底并坐底后与海床面接触面积大，形成的压力比较小，所以造成的沉降小。另外，它可以使浮船坞保持水平。

三、结束语

结合我国资源能源来看，开发海上风电资源是可行且必要的，它符合我国经济可持续发展的要求。[5]虽然我国在相关方面的技术和设备与发达国家存在一定的差距。但是，可以预见的是，随着我国在相关方面的技术不断成熟和施工技术的不断发展，我国会依靠自己的力量建立海上风电场，我国的风电产业会形成一定的规模。

参考文献

[1]秦海岩，庄岳兴，高辉等.中国海上风电和大型风电基地发展战略研究[R].中国可再生能源规模化发展项目办公室，2018

[2]李晓燕，余志.海上风力发电进展[J].太阳能学报，2018，25（1），78-83.

[3]张蓓文.海上风电场设备吊装司.上海电力，2017（2）.

[4]莫为泽，冯宾春，邓杰.海上风电场机组安装概述〔J〕.水利水电技术，2018.40（9）：4-7.

[5]赵振宙，郑源，陈星莺.海上风电机组主要机械故障机理研究仁刃.水利水电技术，2018，40（9）：32-34，45.