[實用新型]混合型海上風電基礎結構

有效

• 申請號: 201420282389.9
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN204040050U
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 魏東澤;顧恩凱;董麗娜;黃禮媚
• 申請（專利權）人: 浙江海洋學院
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/52;E02D27/12;E02D27/14
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本實用新型涉及海洋工程技術領域，尤其是涉及一種適用范圍廣、穩定性好、成本低的混合型海上風電基礎結構。

背景技術

風能作為一種清潔的可再生能源，近幾年受到了世界上許多國家的重視，而海上風電以其特殊的優勢成為未來風電發展的必然趨勢。

目前，在海上風電場的開發成本中，風電基礎結構約占15～25％，而陸上風電場僅為5～10％。因此，發展低成本的海上風電基礎結構是降低海上風電成本的一個主要途徑。

目前，海上風電機組基礎主要有重力式、單樁、多樁、導管架和浮式等結構型式。這幾種結構型式各有優缺點，適用范圍不同。

重力式結構是發展較早的一種型式，一般為鋼筋混凝土結構，是所有的基礎類型中體積最大、重量最大的基礎，依靠自身的重力使風機保持垂直。它的優點在于結構簡單，制造工藝簡單，造價低，抗風暴和風浪襲擊性能好，其穩定性和可靠性是所有基礎中最好的。缺點在于：需要預先海床準備；由于其體積大、重量大，使得安裝起來不方便；適用水深范圍太過狹窄(一般認為在15m以內)，隨著水深的增加，其經濟性不僅不能得到體現，造價反而比其它類型基礎要高；不適用于非軟地基及沖刷海床。

單樁結構是海上風電場應用最多的一種結構，單樁基礎一般安裝至海床下10～20m，深度取決于海床基類型。這種基礎的優點是結構簡單、不需要整理海床。缺點是施工機具和技術均要求較高，導致施工安裝費用較高。

多樁式結構，由多根小直徑鋼樁組成，它的優點在于：可用于深海域基礎，和單樁基礎相比，除具有單樁基礎的優點外，還克服了單樁基礎需要沖刷防護的缺點，多樁結構幾乎不需要沖刷防護。缺點在于：受海底地質條件約束較大；不宜用于淺海域基礎，在淺海域，安裝或維修船有可能會與結構的某部位發生碰撞，同時增加了冰荷載；另外，建造與安裝成本高。適用情況：可應用于水深30m以上海域。

導管架結構可以有效解決水下連接的問題，導管架結構可設計成三腿、四腿，也有采用三腿加中心樁、四腿加中心樁結構，承載能力可大幅度提高，適用于水深超過30m的近海風電場情況。該結構與三樁結構的工藝基本相同，但結構消耗的鋼材量巨大造價相對過高。

浮式結構作為安裝風力機組的基礎平臺，用錨泊系統定于海床，浮式結構主要用于50m以上水深，風力資源更為豐富的深海海域(50～200m)。浮式結構基礎的開發成本最高，目前應用較少，隨著技術的進步、開發成本降低，也許會成為未來的發展重點。

中國專利授權公開號：CN103469829A，授權公開日2013年12月25日，公開了一種海上風電基礎結構的防沖刷裝置，包括錐形導流裝置，錐形導流裝置設在樁的外圍且位于泥線處，錐形導流裝置的下方設有裙板，所述裙板設置在海床土內。錐形導流裝置為錐形帽，錐形導流裝置的坡度為3∶1。樁的直徑不大于2m時，裙板的高度為2.5倍樁的直徑，樁的直徑大于2m時，裙板高度為1.5倍樁的直徑，裙板的半徑與沖刷坑的半徑相等，裙板的高度與沖刷坑的深度相等。該發明的不足之處是，不能用于淺海域基礎，成本高。

發明內容

本實用新型的發明目的是為了克服海上重力式風電基礎適用水深范圍太過狹窄，多樁式基礎不能用于淺海域基礎及成本高的不足，提供了一種適用范圍廣、穩定性好、成本低的混合型海上風電基礎結構。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種混合型海上風電基礎結構，包括用于安裝風力發電機的承重臺、設于承重臺上的向下延伸的中空立柱、環繞立柱下部并與立柱下部相連接的用于容納填充物的重力結構和位于重力結構下方的若干個基樁；所述重力結構呈上端開口的錐臺狀，重力結構包括底板和裙板；底板與立柱相連接，底板邊緣與裙板相連接，裙板下端位于底板的外側下方，裙板外側面上設有若干個消浪塊。

風機發電機安裝于承重臺上，承重臺用于將風機所受的荷載及白重均勻地傳遞到下部結構，還可以為施工、維護期間人員作業提供一定的空間。

立柱被分隔成若干艙室，立柱內部空間用于布置各種設備、裝置、線路等，并將上部荷載傳遞給基樁。

重力式基礎和多樁式基礎在許多方面具有互補性，重力式基礎適用水深較小，而多樁式基礎適用水深達到30m以上，該深度已經覆蓋了我國近海風電資源最為豐富的區域；重力式基礎穩定性和可靠性好，但是抗沖刷性能差，特別是基礎底部周邊容易被回流掏刷，不適用于軟弱地基和沖刷海床，而多樁式基礎抗沖刷性能好，幾乎不需要沖刷防護；重力式基礎結構簡單，成本較低，而單純的多樁式基礎，建造和安裝成本較高。