海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

蘇凱 王健 倪森

【摘要】 本文主要將我國(guó)海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行具體的分析，將海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行有效的結(jié)合，將海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治觯瑢⒑Ｉ巷L(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特殊性進(jìn)行具體的闡述。以我國(guó)海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)為基礎(chǔ)，提出適合我國(guó)的基本國(guó)情的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，將那些海上風(fēng)電的發(fā)展過程中會(huì)出現(xiàn)的問題盡量的避免。

【關(guān)鍵詞】 海上風(fēng)電 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

風(fēng)能是可再生的、無(wú)污染的、可以持續(xù)供給的綠色額能源，風(fēng)力發(fā)電可以是水力發(fā)電和水力發(fā)電一樣的可再生能源，風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)很成熟，具有很強(qiáng)的規(guī)模化，具有很大的發(fā)展前景。陸上風(fēng)電技術(shù)和近海風(fēng)電技術(shù)海上風(fēng)電技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的三個(gè)組成部分。我國(guó)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)不斷快速的發(fā)展，陸上風(fēng)電技術(shù)其占用土地、產(chǎn)生噪音的問題逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，所以海上風(fēng)電技術(shù)在中國(guó)的風(fēng)能產(chǎn)業(yè)中將要占據(jù)極大的比重。

一、我國(guó)海上風(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)

1、大功率風(fēng)電機(jī)組制造。我國(guó)國(guó)內(nèi)各個(gè)比較大的電機(jī)組制造商在海上風(fēng)電機(jī)組的研制的步伐已經(jīng)逐漸加快，特別是自東海大橋的海上風(fēng)電示范項(xiàng)目取得很大成功之后。我國(guó)現(xiàn)在的風(fēng)電設(shè)備制造企業(yè)市場(chǎng)的集中度不斷提高。雖然我國(guó)分點(diǎn)基礎(chǔ)建設(shè)不管提高，但是在我國(guó)3MW以及更大容量的風(fēng)機(jī)技術(shù)和國(guó)外的相比 ，還是存在著很大的差距，還得經(jīng)歷具體的環(huán)境和很長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。

2、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。海上風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)要經(jīng)受海上的強(qiáng)風(fēng)和海水的腐蝕以及海浪的沖擊，所以海上風(fēng)電機(jī)組要比陸上風(fēng)電的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)要復(fù)雜，也需要很強(qiáng)技術(shù)。在實(shí)際工作中，應(yīng)該根據(jù)各種各樣的海床條件、水深情況、風(fēng)機(jī)和環(huán)境的情況進(jìn)行深入的考慮和研究。海上風(fēng)電的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括單樁式、重力式、漂浮式三個(gè)部分。

二、海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的適用性分析

海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，海上風(fēng)電風(fēng)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)是我國(guó)主要的發(fā)展方向。上海、山東、浙江、江蘇等沿海地區(qū)都在海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)規(guī)劃之內(nèi)。在海上風(fēng)電場(chǎng)的總投資過程中占據(jù)較大比重的就是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，所以要將國(guó)外海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的良好的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行吸收，讓我國(guó)的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以適合我國(guó)的國(guó)情，讓我國(guó)的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)可以健康的發(fā)展。渤海灣在我國(guó)屬于水深較淺的海域，海底表層有很多的淤泥和粉質(zhì)粘土，以及淤泥質(zhì)粉砂，使其承載力變小，容易液化，做持力層不合適；底部的沉積物是以細(xì)砂為主的，具有很大的承載力，這部分可以作持力層。在黃河海域以黃河泥沙不斷沖入，所以渤海主要是以淤泥為主，也經(jīng)過很強(qiáng)的沖刷，而且冬季還具有冰荷載的作用，采用重力式基礎(chǔ)和負(fù)壓桶基礎(chǔ)都不適合被采用，所以要采用單樁結(jié)構(gòu)。東海海域的海底大部分是以淤泥為主，那么重力式基礎(chǔ)和浮壓桶基礎(chǔ)并不適合東海，應(yīng)該采取樁基結(jié)構(gòu)。所以在東海得大橋風(fēng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由三腳架基礎(chǔ)、四腳架基礎(chǔ)、高樁基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)這幾部分構(gòu)成。在這些基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，單樁基礎(chǔ)最具有經(jīng)濟(jì)性，但是單樁基礎(chǔ)對(duì)于施工機(jī)具和技術(shù)的要求很高，所以在我國(guó)東海最后選擇了四腳架結(jié)構(gòu)。南海北部灣和瓊州海峽的海底的沉積物主要是由陸源碎屑堆積而成，顆粒較為細(xì)膩，主要是由淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉砂構(gòu)成。瓊州海峽侵蝕的洼地的邊沿部分具有很大的沙坡，海底的沙坡使海底坎坷不平坦，而且沙坡屬于遷移型的海底地貌，表明海底的泥沙具有很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)性，而且穩(wěn)定性較差，再加上海底的較為強(qiáng)烈的沖刷，。所以在南海領(lǐng)域不應(yīng)該采取重力式基礎(chǔ)和負(fù)壓桶基礎(chǔ)，最好的選擇就是樁基礎(chǔ)，但是南海的水深比較大，海洋的環(huán)境條件也比較惡劣，應(yīng)該采取那些具有很大剛度的導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)。

三、海上風(fēng)電面臨的問題以及具體的措施

1、海上風(fēng)場(chǎng)規(guī)劃超前，關(guān)于風(fēng)能的勘探比較滯后。海上風(fēng)電對(duì)于地理位置具有很高的要求，海上風(fēng)電涉及到能源局、海洋局、環(huán)保局等多個(gè)管理部門，在對(duì)于環(huán)境的影響、氣象的條件、對(duì)于海洋的規(guī)劃和海域的管理方面都具有十分復(fù)雜的關(guān)系，所以海上風(fēng)電的具體規(guī)劃應(yīng)該和海洋功能區(qū)域進(jìn)行良好的溝通和協(xié)調(diào)，將沖突和問題進(jìn)行破解，為海上風(fēng)電的場(chǎng)所選擇進(jìn)行障礙清除。

2、海上風(fēng)電技術(shù)的投入和產(chǎn)品的自主研發(fā)具有滯后性。我國(guó)的海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行較為具體的經(jīng)驗(yàn)并不是很充分，在國(guó)外，5MW風(fēng)電機(jī)組都要在岸上濟(jì)寧3年以上的檢測(cè)，對(duì)海上各種惡劣環(huán)境進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)的模擬仿真試驗(yàn)后，這樣才可以進(jìn)行確定再進(jìn)行批量的生產(chǎn)。在這個(gè)角度上說(shuō)，我國(guó)海上風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)過程存在著很多的弊端，仍然需要進(jìn)行不斷的探索和鉆研

3、風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)相對(duì)超前，海上風(fēng)電電價(jià)的確定具有滯后性。我國(guó)一直關(guān)注海上風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)，這是一個(gè)熱點(diǎn)。企業(yè)之間的相互競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致的壓價(jià)行為使海上風(fēng)電電價(jià)已經(jīng)和陸上風(fēng)電的電價(jià)差不斷，這樣就不能使那些中標(biāo)的企業(yè)立即進(jìn)行海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)。海上風(fēng)電開發(fā)需要很大的資金投入，應(yīng)該順應(yīng)海上風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的需求，制定專門的電價(jià)政策是十分必要的，可以在環(huán)境、政策、體制、機(jī)制等各個(gè)方面出發(fā)，將各方面的關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)和理論。

結(jié)束語(yǔ)：海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究對(duì)我國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和健康的發(fā)展起到直接的影響，對(duì)海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的探索，這是發(fā)展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的重要出路，可以促進(jìn)我國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)不斷向良性的方向發(fā)展，并且可以快速穩(wěn)步的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]朱榮華，李少清，張美陽(yáng). 珠海桂山200MW海上示范風(fēng)場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組導(dǎo)管架基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)[J]. 風(fēng)能，2013，09：94-98.

[2]李煒，李華軍，鄭永明. 海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大直徑鋼管樁水平靜載荷試驗(yàn)數(shù)值仿真[J]. 水利水電科技進(jìn)展，2011，04：69-72.

[3]賀廣零，仲政. 風(fēng)浪聯(lián)合作用下的海上單樁基礎(chǔ)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力響應(yīng)分析[J]. 電力建設(shè)，2012，05：1-7.