全球首個(gè)！華東院海上風(fēng)電大直徑單樁基礎(chǔ)再出創(chuàng)新解決方案

　　歷經(jīng)30多小時(shí)的連續(xù)奮戰(zhàn)，日前，由華東院發(fā)明并創(chuàng)新設(shè)計(jì)的全球首臺海上風(fēng)電新型大直徑單樁-桶復(fù)合基礎(chǔ)，在莆田平海灣海上風(fēng)電場二期項(xiàng)目成功實(shí)施！

　　

　　海上風(fēng)電新型大直徑單樁-桶復(fù)合基礎(chǔ)施工現(xiàn)場

　　

　　

　　這是繼大直徑嵌巖單樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)后，華東院為福建等沿海地區(qū)復(fù)雜巖基地質(zhì)條件下海上風(fēng)電建設(shè)提供的又一創(chuàng)新型解決方案。

　　

　　這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)，解決了巖質(zhì)海床區(qū)域嵌巖施工難度大、周期長、風(fēng)險(xiǎn)高等一系列工程技術(shù)難題，有效提升施工效率，降低工程造價(jià)。

　　

　　大直徑單樁-桶復(fù)合基礎(chǔ)自2015年獲得國家發(fā)明專利授權(quán)，在國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金及華東院重點(diǎn)科技支撐項(xiàng)目等的支持下，歷經(jīng)多年潛心研發(fā)，由點(diǎn)到面攻破多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)，現(xiàn)已形成 “樁桶結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)、樁桶作用機(jī)理與受力分析、筒體下沉控制與監(jiān)測體系統(tǒng)設(shè)計(jì)” 等多項(xiàng)核心技術(shù)及系列發(fā)明專利。

　　

大直徑單樁-桶復(fù)合基礎(chǔ)三維計(jì)算分析云圖

　　

　　該設(shè)計(jì)利用大直徑單樁與吸力桶協(xié)同受荷的特點(diǎn)，充分調(diào)動(dòng)樁/桶周土抗力，有效提升基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)整體水平承載性能，避免了大直徑嵌巖單樁在嵌巖施工過程中的穩(wěn)樁、調(diào)平、塌孔、溜樁等一系列風(fēng)險(xiǎn)。

　　

　　實(shí)施前期，華東院海上風(fēng)電技術(shù)團(tuán)隊(duì)開展了大量的理論分析、數(shù)值仿真與模型試驗(yàn)等工作。在項(xiàng)目業(yè)主中閩海上風(fēng)電公司和 “官春光省勞模工作室” 的大力支持和精心組織下，在施工單位中交三航局的通力配合下，優(yōu)化施工工序，順利完成了該基礎(chǔ)在平海灣工程中的首次試點(diǎn)應(yīng)用，負(fù)壓桶體水平度在負(fù)壓沉貫全過程控制在1‰以內(nèi)，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)部分成員

　　

　　

　　華東院作為海上風(fēng)電領(lǐng)域的先行者，充分掌握國際海上風(fēng)電新技術(shù)、新材料、新方法，設(shè)計(jì)建成了一批具有開創(chuàng)意義的海上風(fēng)電工程項(xiàng)目，走出了一條 “對標(biāo)國際、踐行國內(nèi)、走向國際” 的發(fā)展之路，引領(lǐng)了國內(nèi)海上風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步與行業(yè)發(fā)展。

　　

　　

　　2012年，華東院海上風(fēng)電團(tuán)隊(duì)開拓創(chuàng)新，發(fā)明了新型大直徑單樁基礎(chǔ)，解決了國外單樁基礎(chǔ)灌漿施工周期長和易疲勞失效的缺陷。深入研究多重、多向荷載長期聯(lián)合作用下，基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)連接部位的損傷失效機(jī)理，提出沉樁過程中頂部法蘭疲勞損傷控制、法蘭保護(hù)、施工失誤校正等一系列措施，發(fā)明了無過渡段大直徑單樁基礎(chǔ)及調(diào)平與工藝控制的系列專利，成功設(shè)計(jì)了我國第一座大直徑無過渡單樁基礎(chǔ)，達(dá)到世界先進(jìn)水平，榮獲浙江省專利金獎(jiǎng)、中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

　　

　　該基礎(chǔ)憑借在結(jié)構(gòu)可靠性、施工效率與便利性、造價(jià)等多方面的優(yōu)勢，在國內(nèi)外得到迅速推廣應(yīng)用，目前在國內(nèi)海上風(fēng)電領(lǐng)域中應(yīng)用比例達(dá)70%，是目前施工速度最快、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的基礎(chǔ)型式之一。

大直徑無過渡段單樁基礎(chǔ)

　　　無過渡段單樁式海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)獲中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)

　　

　　隨后，又自主研發(fā)并成功實(shí)施了全球首座大直徑嵌巖型無過渡段單樁基礎(chǔ)，將大直徑單樁矗立在巖基海床的海上工程中。經(jīng)過多年的科技研發(fā)，聯(lián)合三峽集團(tuán)、天津大學(xué)、江蘇道達(dá)等企業(yè)，2016年華東院設(shè)計(jì)的首臺復(fù)合筒形基礎(chǔ)在江蘇響水成功實(shí)施完成，2017年實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組與復(fù)合筒形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一體化運(yùn)輸安裝。此外，華東院還提出了加翼單樁、復(fù)合單樁基礎(chǔ)、新型重力式基礎(chǔ)等新型風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式，構(gòu)建了海上風(fēng)電不同海域條件下的系列解決方案。

　　

主要代表性專利成果






 

　　

　　

　　我國早期建成的海上風(fēng)電場由于離岸較近，不設(shè)置海上升壓站，采用35kV海纜直接登陸，對海上升壓站的認(rèn)識還近乎于空白。在吸收國外成熟經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)提出海上升壓站總體設(shè)計(jì)、設(shè)備布置、結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、大孤島和小孤島等不同供電方式、施工安裝及全生命周期管理一體化解決方案和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，形成系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)成套技術(shù)，成功建成亞洲第一座110kV海上升壓站、第一座220kV海上升壓站，實(shí)現(xiàn)了亞洲海上升壓站 “0” 的突破。

　　

亞洲第一座海上升壓站

　　

　　目前已累計(jì)設(shè)計(jì)建成21座海上升壓站，設(shè)計(jì)在建亞洲第一座海上柔性直流站，推動(dòng)我院海上風(fēng)電步入全面、快速、規(guī)模化發(fā)展的新階段。

　　

　　

　　團(tuán)隊(duì)成功攻克我國大規(guī)模遠(yuǎn)距離淺灘海上風(fēng)電場的開發(fā)建設(shè)難題，首次成功應(yīng)用電壓等級最高的220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣三芯同軸大直徑海底電纜，實(shí)現(xiàn)35kV到220kV電壓等級的風(fēng)電場系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)我國高壓三芯海纜 “0” 突破。推動(dòng)柔性直流海纜工程應(yīng)用，設(shè)計(jì)世界最大傳輸容量、最高電壓等級的海上風(fēng)電柔性直流海底電纜工程，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

海底電纜施工現(xiàn)場

　　

　　

　　團(tuán)隊(duì)深入研究海上風(fēng)電全生命周期管理，創(chuàng)建了國內(nèi)首個(gè) “海上風(fēng)電數(shù)字能源服務(wù)平臺” ，在我國渤海、黃海、東海和南海四大海域構(gòu)建了海上風(fēng)電全生命周期智慧服務(wù)平臺，可加強(qiáng)對施工建設(shè)期的有效管控，提升風(fēng)電場發(fā)電量，降低建設(shè)和運(yùn)維成本，保障人員、設(shè)備和風(fēng)場安全，已經(jīng)成為多個(gè)區(qū)域行業(yè)監(jiān)管部門的重要監(jiān)管平臺，引領(lǐng)中國海上風(fēng)電行業(yè)的智慧升級。

　　

　　華東院海上風(fēng)電技術(shù)團(tuán)隊(duì)是一支高層次青年人才聚集、專注海上風(fēng)電科技研發(fā)與推廣應(yīng)用的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)建成海上并網(wǎng)規(guī)模500萬千瓦，達(dá)到國內(nèi)并網(wǎng)容量的80%。

　　

海上風(fēng)電技術(shù)團(tuán)隊(duì)

　　

　　主編或參編海上風(fēng)電領(lǐng)域國家及行業(yè)規(guī)范30余項(xiàng)，獲省部級及以上獎(jiǎng)項(xiàng)40余項(xiàng)，獲專利授權(quán)200余項(xiàng)（美國專利3項(xiàng)），主持或參與國家863計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等10余項(xiàng)課題，發(fā)表論文150余篇，引領(lǐng)并推動(dòng)了我國海上風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

　　

　　依托 “華東海上風(fēng)電技術(shù)研發(fā)中心”  “浙江省深遠(yuǎn)海風(fēng)電技術(shù)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室” 等多個(gè)省級研發(fā)平臺和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，華東院積極布局、開展海上風(fēng)電領(lǐng)域多項(xiàng)核心技術(shù)的超前研發(fā)，將為我國海上風(fēng)電持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)大的技術(shù)儲備。