海上风电机组基础结构设计标准
漂浮式海上风电机组基础及系泊系统设计导则
漂浮式海上风电机组基础及系泊系统设计导则以漂浮式海上风电机组基础及系泊系统设计导则为标题随着对可再生能源的需求不断增加，风能作为一种清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注。
而在海洋中，海上风电机组成为了一种重要的风能利用形式。
相较于陆上风电机组，海上风电机组具有更稳定的风能资源、更大的发电潜力和更少的环境影响。
在海上风电机组中，漂浮式风电机组由于其灵活性和适应性而备受瞩目。
本文将就漂浮式海上风电机组的基础及系泊系统设计进行探讨。
1. 漂浮式海上风电机组基础设计导则漂浮式海上风电机组的基础设计是确保机组稳定性和安全性的关键。
首先，基础设计要充分考虑海洋环境的复杂性，包括海浪、风力和潮流等因素。
基础结构需要具备足够的刚度和稳定性，以抵抗海浪和风力的冲击。
同时，基础结构还需要具备良好的防腐性能，以应对海水的腐蚀。
基础设计还需要考虑到机组的安装和维护便利性。
基础结构应该能够支持机组的安装和维护，同时提供足够的空间和设施供人员操作。
基础设计还应考虑到环境保护因素。
在设计过程中要充分考虑到海洋生态环境的保护，避免对海洋生物和海洋生态系统造成过大的影响。
2. 漂浮式海上风电机组系泊系统设计导则漂浮式海上风电机组的系泊系统是确保机组稳定性和位置控制的核心。
首先，系泊系统设计要充分考虑到风力和海流对机组的影响。
系泊系统需要具备足够的刚性和强度，以抵抗外力的作用。
同时，系泊系统还需要具备一定的伸缩性，以应对海浪和风力的变化。
系泊系统设计还需要考虑到机组的位置控制。
通过合理的系泊设计，可以实现对机组位置的控制和调整，以确保机组始终处于最佳的发电位置。
系泊系统设计还应考虑到安全性和可靠性。
系泊系统需要具备足够的安全保障措施，以应对异常情况的发生。
同时，系泊系统还需要具备一定的可靠性，以确保机组的长期稳定运行。
漂浮式海上风电机组的基础及系泊系统设计是确保机组稳定性和安全性的关键。
基础设计需要考虑到海洋环境的复杂性和机组的安装维护便利性，系泊系统设计需要考虑到风力和海流的影响以及机组的位置控制和安全可靠性。
各种海上风电地基基础的比较及适用范围
各种海上风电地基基础的适用范围1 海上风电机组基础结构设计需考虑的因素海上风电机组基础结构设计中，基础形式选择取决于水深、水位变动幅度、土层条件、海床坡率与稳定性、水流流速与冲刷、所在海域气候、风电机组运行要求、靠泊与防撞要求、施工安装设备能力、预加工场地与运输条件、工程造价和项目建设周期要求等。
当前阶段国内外海上风电机组基础常用类型包括单桩基础、重力式基础、桩基承台基础(潮间带风电机组)、高桩承台基础、三脚架或多脚架基础、导管架基础等。
试验阶段的风电机组基础类型包括悬浮式、吸力桶式、张力腿式、三桩钢架式基础等形式，但仅处于研究或试验阶段。
基础型式结构特征优缺点造价成本适用范围安装施工重力式有混凝土重力式基础和钢沉降基础结构简单、抗风浪袭击性能好；施工周期长，安装不便较低浅水到中等水深（0～10m）大型起重船等单桩式靠桩侧土压力传递风机荷载安装简便，无需海床准备；对土体扰动大，不适于岩石海床高浅水到中等水深（0～30m）液压打桩锤、钻孔安装多桩式上部承台/三脚架/四脚架/导管架适用于各种地质条件，施工方便；建造成本高，难移动高中等水深到深水（>20m）蒸汽打桩锤、液压打桩锤浮式直接漂浮在海中（筒型基础/鱼雷锚/平板锚）安装灵活，可移动、易拆除；基础不稳定，只适合风浪小的海域较高深水（>50m）与深水海洋平台施工法一致吸力锚利用锚体内外压力差贯入海床节省材料，施工快，可重复利用；“土塞”现象，倾斜校正低浅水到深水（0～25m）负压下沉就位表1 当前常用风电基础形式的比较2 中国各海域适用风电基础形式的分析我国渤海水深较浅,辽东湾北部浅海区水深多小于10 m ,海底表层为淤泥、粉质粘土、淤泥质粉砂，粉土底部沉积物以细砂为主,承载力相对较大,可作持力层。
和粉砂层,承载力小,易液化,不适宜作持力层;而黄河口海域多为黄河泥沙冲淤海底,因此,渤海的大部分海域为淤泥质软基海底,冲刷现象也较为严重,且冬季有冰荷载的作用,不宜采用重力式基础和负压桶基础,可采用单桩结构。
海上风电机组基础结构课件
能源安全
海上风力发电可以减少对 化石燃料的依赖，提高能 源安全性。
经济发展
海上风力发电项目可以促 进当地经济发展，提高就 业率，同时为政府带来税 收收入。
海上风电机组的基础结构类型
单桩基础
单桩基础由一个大型桩柱 和上部结构组成，通过桩 柱将机组重量传递到海底 地基。
导管架基础
导管架基础由一个或多个 导管架组成，上面安装有 叶片和机舱等设备。
疲劳分析
考虑到海上风电机组运行过程中承受的疲劳载荷 ，对关键部位进行疲劳分析和优化。
结构设计的优化
材料选择
选择高强度、轻质、耐腐蚀的材料，提高基础结构的性能和耐久 性。
构造优化
通过优化基础结构的构造方式，提高整体性能和稳定性。
细节处理
对关键部位进行细节处理，如加强筋、倒角等，提高结构的安全性 和可靠性。
安装质量控制
验收质量控制
在安装过程中，进行质量检验和监督，确 保安装精度和质量。
在验收时，进行质量检验和评估，确保基 础结构的质量和安全性。
安装过程中的问题及解决方案
定位精度问题
在安装过程中，可能存在定位精度不足的问题，导致安装 困难。解决方案是使用高精度的GPS等定位设备，提高定 位精度。
支撑架稳定性问题
浮体基础
浮体基础由浮体和锚链组 成，通过锚链将机组固定 在指定位置。
海上风电机组的基础结构材料
高强度钢材
用于制造桩柱、导管架和锚链 等结构件。
铝合金
用于制造叶片和其他轻量化部件。
复合材料
用于制造机舱罩、导流罩等部件， 具有轻量化和抗腐蚀等优点。
02
海上风电机组基础结构设 计
结构设计原则
安全性
海上风电机组基础结构应能够承 受极端自然环境和地震等自然灾 害的影响，确保结构安全性和稳
海上风电机组基础结构-第四章
沉箱基础特点
沉箱结构水下工作量小，结构 整体性好、抗震性能强，施工
平好的基床上，再用砂或块石填充沉箱
内部。有条件时，沉箱也可采用吊运安 装。
速度快，需要钢材多，需要专门
的施工设备和合适的施工条件。
4.1.2大直径圆筒基础
大直径圆筒基础
块石质量要求：遇水不软化、不破裂，不被夯碎
在水中饱和状态下的抗压强度，对于夯实基床不低于 50MPa，对于不夯实基床不低于80MPa 未风化，不成片状，无严重裂纹。
4.2.1 基床 预留沉降量
在基床、上部结构和设备的施工及安装过程中，最着竖向荷载 的不断增大，基床及下部地基被压缩变形，导致整体结构发生 沉降，为了保证建筑物在允许沉降范围内正常工作，基床顶面 应预留沉降。
海上风电机组基础结构 陈达
重力式基础
重力式基础简介
重力式基础是一种传统的基础型式，一般为 钢筋混凝土结构，是所有的基础类型中体积 最大、重量最大的基础，依靠自身的重力使 风机保持垂直。在制作时，一般利用岸边的 干船坞进行预制，制作好以后，再由专用船 舶装运或浮运至海上指定位置安装。海床预 先处理平整并铺上一层碎石，然后再将预制 好的基础放于碎石之上。
表 4-3 计算工况 正常运行荷载工况 多遇地震工况 极端荷载工况 各计算工况基底允许脱开面积指标 基底脱开面积 AT /基底面积 A（100%） 不允许脱开 25%
4.3.2 地基承载力计算
海上风电机组基础要求
（2）对地震基本烈度为 VII 度及以上地区，应根据地基土 振动液化的判别成果，通过技术经济比较采取稳定基础的 对策和处理措施。
预留沉降量的设计
对于夯实基床，设计时只按地基沉降量预留， 对于不夯实基床，还需预留基床压缩沉降量。基床压缩沉 降量按下式估算： D = ak s d
海上风力发电机组的基础顶法兰水平度要求
海上风力发电机组的基础顶法兰水平度要求随着全球对清洁能源的需求不断增加，风能作为一种可再生能源正受到越来越多的关注。
海上风力发电作为风能利用的一个重要方式，不仅具有风资源更加丰富的优势，还可以有效避免陆地资源受限的问题。
在海上风力发电项目中，风力发电机组的基础顶法兰水平度要求尤为重要，直接关系到风机的稳定性和安全性。
本文将对海上风力发电机组的基础顶法兰水平度要求做一详细的介绍。
一、基础顶法兰水平度的定义和重要性1.1 基础顶法兰水平度的定义基础顶法兰水平度是指风力发电机组基础顶面与主轴中心线之间的垂直距离偏差。
一般来说，基础顶法兰水平度越小，风机的运行越平稳，对基础的要求也越高。
1.2 基础顶法兰水平度的重要性基础顶法兰水平度直接关系到风机的运行效率和安全性。
如果风力发电机组的基础顶法兰水平度偏差过大，不仅会导致风机的振动加剧，影响风机的使用寿命，还可能引起风机的结构破坏，对海上风电项目的投资也会带来巨大的风险。
合理控制基础顶法兰水平度对于海上风力发电项目的长期稳定运行至关重要。
二、影响基础顶法兰水平度的因素2.1 基础设计和施工质量基础的设计和施工质量直接关系到基础顶法兰水平度的控制。
如果基础的设计不合理，施工质量不过关，就会导致基础顶法兰水平度无法满足要求，影响风机的运行质量。
2.2 基础顶面的平整度基础顶面的平整度直接影响基础顶法兰水平度，如果基础顶面的平整度不高，就会导致基础顶法兰水平度偏差过大。
2.3 基础固定和校准基础的固定和校准也是影响基础顶法兰水平度的重要因素。
如果基础的固定和校准不到位，也会导致基础顶法兰水平度无法满足要求，影响风机的运行质量。
三、海上风力发电机组基础顶法兰水平度的要求3.1 国际标准要求根据国际上的相关标准，海上风力发电机组基础顶法兰水平度一般要求在±2mm以内。
超过这个范围的基础顶法兰水平度都是不可接受的，必须重新进行调整和校准。
3.2 我国国家标准要求在我国，海上风力发电机组基础顶法兰水平度的要求参照国际标准，同样要求在±2mm以内。
海上风电项目的基础工程设计与建设方案
海上风电项目的基础工程设计与建设方案海上风电项目是利用海上的风能资源，通过建设风力发电设施来实现清洁能源的生产。
这种项目对于保护环境、减少温室气体排放以及推动可再生能源的发展具有重要意义。
基础工程设计与建设方案是海上风电项目的关键步骤，它涉及到项目的可行性、安全性、经济性等方面的考虑。
首先，基础工程设计应该重点考虑项目的可行性。
在海上风电项目的选择和设计过程中，需要对海域风能资源进行详细的测量和评估。
通过风向、风速、风场分布等数据的分析，确定最适合建设风电场的海域区域。
此外，还需对海域地质特征进行综合评估，确保海底地质条件适宜建设风力涡轮发电机的承载。
其次，基础工程设计应注重项目的安全性。
由于海上风电项目建设在恶劣海洋环境中进行，考虑海浪、风暴、潮汐等因素对设施的影响至关重要。
设计方案应该充分考虑设施的抗风能力、抗浪能力、抗倾覆能力等。
通过合理的结构设计和建设材料的选择，确保风电设施在面临极端天气条件时的稳定性和安全性。
此外，基础工程设计还需考虑项目的经济性。
风电项目的建设和运维成本是考虑项目可行性的重要因素。
基础工程的设计应该尽量降低材料成本、施工成本和运输成本，提高建设效率和设施的使用寿命。
合理的设计方案还应该考虑项目的可持续性发展，通过优化布局、增加装机容量等方式提高发电效率和经济效益。
基于上述考虑，一个典型的海上风电基础工程设计方案可以包括以下几个主要步骤：1.项目区域评估：对目标海域进行风能资源的调查和评估，确定最适合建设风电场的区域。
同时，进行地质勘探和地质特征的分析，评估地底条件适宜性。
2. 设计方案：根据风能资源和地质评估结果，设计合理的基础工程方案。
考虑到海上环境的特殊性，结构设计应具备良好的抗风抗浪能力，同时确保施工和运维成本的合理性。
3. 施工模拟与优化：借助现代建模技术，对基础工程的施工过程进行模拟和分析，寻找最佳施工方法和流程。
通过优化方案，提高施工效率和质量。
4.可持续性发展考虑：考虑到海上风电项目的长期运营，设计方案应注重设备的可持续性和维护保养的简便性。
海上风电基础设计与施工
混凝土沉箱式
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重力基座式
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重力基座式
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单桩基础
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水上三桩基础
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水下三桩基础
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水下三桩基础
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导管架基础
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吸力桶基础
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英国的张力腿式Blue H 风电机组 漂浮式基础
挪威的Spar 式Hywind 风电机组
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2.2 国内海上风电典型风机基础结构 低桩高台柱基础 高桩承台基础 单桩基础 水下三角架基础（Tripod） 导管架基础 吸力筒基础
与早期的东海大桥一期海上风电场相比，工程成本降低了约20%。
5
2 国内外海上风电典型风机基础结构
2.1 国外海上风电典型风机基础结构 2.2 国内海上风电典型风机基础结构
6
2.1 国外海上风电典型风机基础结构 重力式基础 单桩基础 水上三桩（Tripile） 水下三桩（Tripod） 导管架基础 吸力筒基础 漂浮式风机基础
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低桩高台柱基础
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高桩承台基础
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单桩基础
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三角架基础
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导管架基础
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吸力桶基础
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3 荷载分类及作用组合
荷载分为以下三类： 1 永久荷载，主要有上部结构传来的风电机组重力荷载 Fzk 、基础及附 属结构自重G 、预加应力 N p 等。 2 可变荷载，主要有上部结构传来的风电机组荷载水平力 F xk 和Fy k 、 水平力矩Mxk 和 Myk 、扭矩Mzk ，风荷载W 、波浪力P 、水流力 Fw 、冰 荷载 Fi 、船舶荷载F1 、结构施工检修过程中出现的短期荷载Fs 等。 3 偶然荷载，如地震作用力Fe 、海上漂浮物非正常撞击荷载 F2 等。
海上风电基础结构选型与施工工艺
海上风电基础结构选型与施工工艺发布时间：2021-12-02T01:31:57.555Z 来源：《工程建设标准化》2021年10月19期作者：刘让陈家集[导读] 随着社会发展速度越来越快，我国在海上风电方面的基础结构选型上也有了更加严格的要求。
对于海上风电机组以及刘让陈家集中交路建海上工程有限公司上海 201114摘要：随着社会发展速度越来越快，我国在海上风电方面的基础结构选型上也有了更加严格的要求。
对于海上风电机组以及海上风电场方面的建设等等一系列相关的技术和装备研究都处于初级阶段，而支撑海上风电最重要的基础结构设计就是风力机，它是一项非常关键的技术。
所以本篇文章就主动针对于在海上风电的基础结构设计以及选型方面进行探究，结合海上风电的施工工艺进行对比分析，从而找出最基础形式的施工工艺，以及最适合我国海上风电施工设计等技术，进一步促进我国海上风电的发展。
关键词：海上风电；基础结构选型；施工工艺引言：风力发电是世界上目前发展最快的一项绿色能源技术与陆地风力发电不同的是，海上风力发电机的资源更加丰富。
对于陆地风力发电来说它所能够利用到的资源受到了一些限制，但是海上资源丰富，以及当今科学技术的不断进步，从而使得海洋逐渐成为了风力发电的主要市场之一。
而海上风力发电机场目前属于一个大规模开发的过程，对于海上风力发电机场的投资比例来说国外的投资比例相较于国内更高，所以国内的研究成果也逐步向投资方面发展对于风电场来说，风机是最关键的部分也是成本所需最高的股份。
因此来了解海上风电基础结构的选型是非常重要的，不仅对于成本来说是一项大的规模，同时对于海上风力发电机效率也是重中之重。
1国内外研究现状海上风电场它主要的基础结构形式以及外形材料和安装方法配置等都分为了两种基本形式：桩承重力式、桶形系泊浮式基础结构形式。
由于我国地域，地质条件多变也较为复杂，所以海上风电场的基础结构并不是固定的，甚至单一的某一种像是在特定情况下，以及不改变形式性质的情况下，所采取混合式的基础结构可以在很大程度上减少投资的成本，而对于国外来说，近些年来海上风电的基础结构也主要使用两种重力式：桩基式、桶式。
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海上风电机组基础结构设计标准
《海上风电机组基础结构设计标准》
一、适用范围
本标准适用于海上风电机组基础结构的设计，包括海上桩基式塔座和浮式塔座。
二、基础结构
（一）基础结构组成部分：
1. 基础结构的组成部分，包括基础结构的顶部平台、基础结构的腹部、基础结构的桩体或者浮体壳体。
2. 基础结构安装的安全装置。
（二）基础结构的设计要求：
1. 基础结构的设计使用年限应满足设备设施安装的要求，保护安装的设备设施不受损坏。
2. 基础结构的设计应符合国家有关规定，并考虑海洋环境的特殊要求，且考虑海洋环境中的气候、海浪强度、土质结构和岩石属性等进行设计。
3. 基础结构的设计应考虑与海洋环境的配合，使其能够抵抗海洋环境的冲击，如海浪冲击、风荷载、悬浮物等，并具备相应的生态保护功能。
4. 基础结构的设计应确保其结构平衡，结构完整，不变形。
5. 基础结构的设计应考虑机组的振动，采用合理的减振措施，控制振动的扩散，保证机组的正常运行。
6. 基础结构的设计应考虑潮汐、海浪、风荷载等荷载和环境条件，以确保机组能够正常运行。
7. 基础结构的设计应考虑设备安装的方便性和机组维护的要求，使其能够满足机组的维护要求。
三、总体设计
（一）总体设计的要求：
1. 总体设计时应考虑到机组的布局，包括机组与港口的距离、
机组之间的距离等，确保机组能够正常运行。
2. 总体设计时应考虑机组的布局与现有工程的叠放关系，使机
组的安全运行不受影响。
3. 总体设计时应考虑到机组的安全性，能够满足机组的安全要求，并预留必要的维护空间和设备安装空间，以确保机组能够顺利运行。
4. 总体设计时应考虑海洋环境的影响，确保机组能够顺利运行，并考虑海岸线环境保护的要求，防止对海洋环境造成污染。
（二）总体设计的内容：
1. 基础结构的设计，包括机组的布局，配套设施的设计，以及
机组配置技术要求的考虑等。
2. 机组的抗海洋环境性能设计，包括抗海浪冲击性能、抗风荷
载性能、抗潮汐性能等。
3. 机组的安装方式的确定，包括机组安装的高度、深度、水平角、垂直角等。
4. 机组的安装材料及工艺的设计，包括机组安装所使用的索具、垫块、绑扎带等，以及机组安装的工艺等。