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长江学者练继建:适合中国海上风电地质条件的基础设计

日期:2018-12-18    来源:能见App

国际新能源网

2018
12/18
09:41
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关键词: 练继建 海上风电 风电工程技术

  第三届全国海上风电工程技术大会近日在广州召开。长江学者,天津大学建筑工程学院党委书记练继建教出席第三届全国海上风电工程技术大会,并作题为“适合中国海上风电地质条件的基础设计”的主旨演讲。
 
  练继建:尊敬的各位领导、各位专家,大家下午好!
 
  我的题目是“适合中国海上风电地质条件的基础设计”,海上风电新型筒型基础与高效施工安装技术。从几方面作简要汇报:
 
  一、前言
 
  我本人做水电出身的,主要有两方面,在西部地区将来是规模化的水风光互补的开发模式,也是千瓦级,也是很大的。海上风电的规模化开发,海上光伏也可以考虑。这个是黄河上游千瓦级水-风-光多能互补系统。从40平方公里发展到100平方公里,电价只有3毛1,送到东部电价也才5毛钱。海上风电最重要的趋势是平价化上网,就是跟乌东德的水电,这个是0.55的水电,这个光伏往外送也是这个价格。我们要做到这个竞价,特别是广东地区任重而道远,需要有很多的创新。
 
  我们当时为什么判断海上风电必将大发展呢?沿海的山东、江苏、广东火电装机接近一个亿,相当一个英国的量,装机量巨大,没有可替代的能源。我们天津大学唯一的成果就是我们海上风电技术的研发项目,我们向习近平总书记汇报过。
 
  我们降成本有这几个途径,我们重点就是结构新技术、安装技术和装备这方面来讲如何降成本。我们海上风电成本居高不下有三方面的原因,从技术和安装角度,第一就是地基条件,软粘土和粉砂等软弱地基。应对策略是基础结构型式选择。风电基础结构建造成本高,我们从基础结构的制造与安装的一体化设计,我们更加重要是注重一体化的建造。我们结构主要有这么多种,大部分的结构都是从过去海洋工程结构里面移植过来的,中国人有自主创新的两项发明,第一项是多桩承台基础,第二项是复合筒型基础。我们的基础可以整体漂用,从吊桩来说肯定有相应的优势,我们做的用钢量是越来越大。我们现在的重量是2000吨,将来可能突破8000吨的量级。另外一个单桩结构,就出现柔性结构,我们混凝土的结构频率高,有利于避开共振。一体化设计就不讲了,多数的装机结构就是我们少用的分体式安装,我们的把基础、塔筒风机一块安装运输。有很多专家看过我们视频的动画,这个已经不是动画了,是实景拍摄。然后我们这个安装就把基础、塔筒和风机一步式安装下去,现在一步式安装全世界掀起热潮,包括美国、荷兰、西班牙也在做一步式。
 
  二、结构技术难点与突破
 
  我们要突破结构技术,主要是考虑钢筋混泥土的优势,变形协调的优势。过去也做过一筒的,也有多筒的结构形式。保有所有曲线形式经过优化的,还有包括我们的混凝土筒壁,也可以是全混泥土的,也可以是钢混组合的结构。这种结构还有一个很重要的特点就是因为它重量大,特别要注重施工安全度的核算,它要吊装,这个是关键点。从我们运行实践来看,红线是单桩风机,黑的是筒基风机,创新了它的稳定性,它的稳定性是很好的。
 
  三、地基稳定性难点与与突破
 
  这个里面的难点是筒-土的作用,我们给出了上限解以及下限解,通过离心机试验,我们将来设计荷载在外包线以内这个就可以了。这个地机承载力就把很软的上限提高了。这个跟单桩机相比,优势创新了复合筒型基础周边土体液化趋势的判别方法,突破了负载提高砂土抗液化能力的难题。通过复合型基础作用下,创新了循环荷载的稳定性。
 
  四、整体浮运难点与突破
 
  这个是我们这一套技术发挥优越性的关键。因为这个是几千万的,不能放在船上运,是靠气浮垫在船上运,最怕船跟筒分开的,船和筒结合在一块,核心专利英国、美国、欧美、澳大利亚、日本都还不如我们的技术。第一个筒为了怕它的复合筒型基础在浮运过程中,船舶与筒结合紧密,船舶与筒之间只有20公分,相对来说比较安全的。整个运输过程当中也碰到8级大风和3米的浪,这个运行的加速度的操作,我们水平项不能超过0.2g,因为大家都在0.04是比较安全的。这个技术创新了海上风电基础与机组一体化浮运技术,满足海上风电高效低成本开发需求。创新脱航过程当中筒型基础结构,筒内这个稳线是没有问题的。这种运输就怕特大的波浪,控制起来难度很大。
 
  五、下沉与精细调平难点与突破
 
  基于静力触探数据确定下沉阻力。这个如果是土塞的话,如果负压大了以后容易形成流土破坏,根据我们土体的强度都给出我们的算法。创新了复合筒型基础沉放阻力计算方法,突破了土塞控制的难题。然后这个我们是像种树一样,一个风机摘下去跟水平度调平就非常难。当然我们专门开发了一个系统,这个系统要精细测量这个水平度以及我们筒压力以及我们的钢筋液力,要整个做一个系统的测试,然后有一套精细的调控软件。根据这个调控过去极限入土的倾斜度不能超过1度,超过1度在做试验的时候调不过来,后来我们超过2度也调正了,我们最好是千分之二以下的倾斜度。现在我们做的这几个基础,这个结构是附加的调控措施。创新了海上风电风电整体下沉与精细调整控制技术,实现了一天一台风机的海上理想化施工作业进度。重点突破深水海域内一步式下沉控制技术,降低海流、波浪等环境荷载在安装过程中带来的风险。目前是1.0版,这个因为深水下沉技术的海流会增加,深水沉化的姿态控制安全性非常难做,现在这一套技术只能在实验室我们控制成功了,这个是现在目前在30米到5米、10米照样可以实现一步式安装,50米水深的这个还是没有优势。据我们的研究,30米还会是固定式的两倍。在50米以内还是应该有利用价值。另外一个是厚壁混泥土如何下沉的技术,我们第一个做的就是厚壁混泥土技术下沉,不展开讲。
 
  六、结束语
 
  这一套技术由天津大学提出的,天大技术,道达制造,三峡示范,点赞中国,这个是两会期间的新闻联播。我们这一套技术非常环保,绿色,高效、低成本,规模化开发。我们将来也开发了这个有利于发展风光渔游储发展模式。我们现在也在研发一套一步式的思路,漂浮式机组的技术,在实验室内也基本上做到可行了。我的报告就是这么多内容。
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