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海上风电的技术难度有多大?
上海交航船务有限公司
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2022-09-29 09:59:52.0
上海交航船务有限公司

实际上风电机不仅抗风,能抗的甚至是17级的台风,这样的成就,放眼全球都是第一例。它究竟是怎么做到的?

人们最开始制造海上风电机的时候,也完全是按照地面上的思路去造的。

最广为人知的第一种方法就是“打桩”,简单来说就是在海床上开一个“洞”,把海上工程的“腿”插在里面,使用天然水压和沙土的力量稳固工程的根基。

只不过打桩这种方法需要受到一些限制条件,比如水不能超过一定的深度,以及海床的地面不能过于“松软”,否则都容易导致打桩的工程失败。

除此之外,海上打桩需要用到一种叫深层水泥搅拌船(DCM船)的装备,加上造船的成本,用来建造海上机场那种四平八稳的工程倒是很好用,用来做风电机这种竖直的、高耸的工程,可就不太合适了。

而第二种方法,就是打造一个巨大的、沉重的重力基础,用它的自重将它稳固在水中。

这种方法最著名的运用其实是三峡大坝,能抗的水压大家也都有目共睹,同理,抗个海风自然也是不成问题的。

但重力基础和打桩面对着同样的顾虑,那就是它更适合那种“大块头”,而非“高个子”的工程,而且水越深,重力基础所需要的材料越多,稳固性也越差,除此之外,它还需要对海床的要求还很高,不是平整的地面就很难建设。

这两种方法,虽然能在大型海工中大放异彩,但用于海上风电机就显得有点鸡肋了,人们急需一种更适应海洋环境、成本更低、泛用性更广的“地基”。

直到2007年,世界上才第一次出现了漂浮式基础。漂浮式基础主要有三种,分别是单柱式、半潜浮式和张力腿式。

1、 单柱式平台

“漂浮”和“基础”两个词,看似是矛盾的,实则不然。因为风电机看似是整个地浮在水上,其实海面下还藏有几十米、甚至是上百米的杆体,在水面交界处,还专门设置有一个浮台。

同时,水底下还有好几个“秤砣”,每个秤砣都重达几千吨,以一种平衡的方式固定在水中,用牵引绳扯住风电机的“腰部”,将其牢牢固定住,不会在海面上飘远。

由于海上风机的柱子并不粗壮,所以浮水平台也很小,在多方的牵制下,虽然会小范围浮动,却不会被刮倒了,算是某种意义上的“以柔克刚”。

2、半潜浮式平台

这种方式的设计思路是:最大限度地减少暴露在水中的表面积,改而增加体积,从而为风电机提供大量浮力。

这些圆柱体垂直分布,组成了一个三角或四角形的平台,彼此之间的距离都大有讲究,决定了最终的稳定性。

而风电机就放在其中的一个圆柱上,显得不太对称,但正是这种不对称的结构,决定了它在经受风力攻击的时候,可以自行旋转,调整压载重量,从而维持住在海面上的平衡。

我国的这台漂浮式海上风电机组就是使用的半潜浮式平台,它的最大抗风能力达到了17级台风,也是全球第一台抗台风级的漂浮式海上风电机。关注更多新能源国内外新鲜事及风电运输请联系余先生:139_1608_5737)

3、张力腿平台

这是一种风险和利润并存的方式,它的平台是三、四或五臂构成的星型几何形状,通过特殊的结构产生远大于自重的浮力,即使不需要安装风力涡轮机,也可以达成平衡。

这种方式虽然已经有理念,但主要是用在海洋油气开发工程之上,尚未在海上风电领域有具体的运用。

海上风电中,漂浮式风机无疑是最先进的,因为它可以安装在固定式风电机到不了的深度,因为后者需要海床作为基础,最多只能在30米的水深下进行安装,而漂浮式可安装的范围达到了60~300米之间。

此外,漂浮式风电场的大多数工序,如制造、组装等,都可以在港口完成,之后只需要用拖船和电缆敷设船将它运到指定位置即可,节省了一大笔成本。