海上風電走向深遠海后,對傳統(tǒng)的固定式基礎提出了很大的挑戰(zhàn),而漂浮式基礎目前成本還相對較高,演講嘉賓們探討了不同基礎結構形式技術發(fā)展現(xiàn)狀和應對策略。
上海交大高震:《深遠海海上風電基礎結構應用研究》
上海交通大學特聘教授,船舶海洋與建筑工程學院副院長,國家級人才,挪威技術科學院(NTVA)院士高震表示,在挪威科技大學從事近20年海洋工程相關研究工作后,2023年回到上海交大船建學院,目前主要研究方向包括海上風電機組(固定式與漂浮式)的水動力學特性、結構響應分析以及安裝方法和運維監(jiān)測。他重點探討了風電機組大型化帶來的挑戰(zhàn),如葉片高階振動、基礎結構彈性響應及建造與安裝問題,并強調(diào)需階段性標準化推進大型化策略,從而推動整個行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。他認為,在固定式風電機組方面,導管架基礎結構在40-80米水深具有廣泛應用潛力與成本優(yōu)勢,但需解決風電機組結構高階振動帶來高頻寬譜疲勞問題和極端條件下波浪砰擊載荷問題;對于漂浮式風電機組,在現(xiàn)有鋼結構基礎形式上,可以開發(fā)鋼/混或鋼筋混凝土新型浮體結構,但其結構極限強度和疲勞特性需進一步研究。高教授介紹了上海交大船建學院在海上風電機組方面的工作,包括漂浮式風電機組總體載荷響應一體化分析與浮體系泊結構響應計算方法與軟件開發(fā),強調(diào)同時推動頻域簡化工程分析方法和高保真時域耦合分析方法,并通過對比模型試驗和樣機實測數(shù)據(jù)校準仿真模型,從而實現(xiàn)一體化分析軟件的閉環(huán)驗證,進而推動在工程設計中的廣泛應用。
運達股份陳前:《深遠海整機環(huán)境適應性技術應用——漂浮式關鍵技術》
運達股份風電產(chǎn)業(yè)事業(yè)部深遠海風電技術總監(jiān)陳前表示,深遠海風電技術面臨環(huán)境復雜性、機組大型化和運維時效性三大核心挑戰(zhàn),包括極端海況條件、20MW級機組驗證不足以及遠距離運維困難等問題,同時支撐結構經(jīng)濟性也是重要制約因素。運達股份在技術探索方面取得系列突破,開發(fā)了覆蓋9-20MW的海上風電機組平臺,構建了海陸空一體化通信網(wǎng)絡,創(chuàng)新推出中壓雙饋電氣系統(tǒng)和孤島黑啟動技術,并基于智能控制實現(xiàn)了載荷主動調(diào)節(jié),其研發(fā)的非接觸式三維測波技術和漂浮式風電一體化設計方案為行業(yè)提供了新思路。未來技術發(fā)展將聚焦于完善深遠海設計標準、推進AI智能運維以及創(chuàng)新浮體結構與輕量化系泊技術,當前在70米水深16MW機組場景下漂浮式風電的經(jīng)濟性仍需提升,需要通過模塊化建造等創(chuàng)新方案來推動深遠海風電的規(guī)?;l(fā)展。
明陽智能謝天寶:《深遠海環(huán)境挑戰(zhàn)下漂浮式風電機組的創(chuàng)新應用及創(chuàng)新趨勢》
明陽智慧能源集團股份公司中央研究院海洋能源研發(fā)室副主任謝天寶,詳細闡述了深遠海漂浮式風電的發(fā)展現(xiàn)狀與技術突破,指出我國深遠海風能資源儲量巨大,但開發(fā)面臨三大核心挑戰(zhàn):近海至45米水深區(qū)域海床平緩導致技術降本空間受限;年均風速5~8.5m/s的低風速條件;臺風過境時風速驟變帶來的結構設計難題。明陽智能通過三個標志性項目實現(xiàn)技術突破:全球首臺抗臺風漂浮式機組(5.5MW)成功抵御“泰利”“摩羯”等臺風;“海油觀瀾號”(7.25MW)在120米水深實現(xiàn)并網(wǎng),累計發(fā)電超4500萬kWh; 16.6MW“天成號”創(chuàng)新采用雙轉(zhuǎn)子設計,通過氣動優(yōu)化使尾流損失降低50%,并首創(chuàng)拉索式塔筒設計降低極限載荷。該平臺采用應力鋼+混凝土浮體,模塊化建造使基礎成本降低77.5%,單點系泊系統(tǒng)簡化了后期維護。未來,明陽智能將通過自適應偏航控制、場群尾流優(yōu)化等智能技術,結合多平臺形式和規(guī)?;┕ぬ剿鬟M一步降本路徑。
上海院戴雙慶:《面向深遠海的單樁基礎研究進展》
上??睖y設計研究院有限公司大連分公司經(jīng)理戴雙慶,系統(tǒng)分析了面向深遠海的單樁基礎技術演進。他指出,當前單樁技術在基礎施工方面在制造能力、施工船機、穩(wěn)樁平臺、配套樁錘、施工工藝、現(xiàn)場施工條件等都提出了巨大的挑戰(zhàn)。單樁基礎發(fā)展呈現(xiàn)五大特征:容量突破14MW、直徑超10米、水深逾40米,環(huán)境復雜度增加,經(jīng)濟性要求提升。關鍵技術突破包括建立深徑比在20~3區(qū)間的樁土作用新模型,當深徑比小于10時需采用切線設計準則替代傳統(tǒng)彈性理論;開發(fā)單樁復合筒基礎等新型結構,在大連成功應用樁筒灌漿連接技術;應用TMD阻尼器解決柔性結構振動問題,基礎抗疲勞壽命進一步提升。針對單樁技術提升,他特別強調(diào)更加精細化的實用一體化分析技術,更加準確的環(huán)境條件,工程地質(zhì)數(shù)據(jù)獲取,同時單樁制造、船機設備及施工技術也要有適應于超大直徑樁的制造基地、船機資源,深遠海穩(wěn)樁平臺,以及更大的樁錘。