16/04/2021

海上基础的演变

基础是任何海上风电场的主要基础设施,需要在非常具有挑战性的环境中支撑风力发电机组。基础通常占总设备成本的很大一部分。因此,选择合适的基础类型是任何项目经济可行性的关键。

由于海床的最大深度(深度越深意味着成本越高)和到海岸的距离(距离海岸线越远,可以部署的发电机组的尺寸和功率越大,但通常情况,深度也越大)的局限性,只有少数地方能被选为海上风电场。然而,现在的趋势是,这些设施比以往任何时候都离海岸线更远。

目前有不同的基础技术在应用,例如重力基础结构(GBS)、单桩、三脚架、导管架和近年来的浮式基础。其中,单桩在不同海床深度下的使用频率和范围都很突出。由于其简单性和适应性,目前60%以上的海上风电装置中选择了单桩。

单桩设计不断改进,以适应越来越苛刻的风电场:直径、厚度和长度稳步增加,以支持安装在更深处的更高和更重的发电机组。例如,6-7 MW发电机组的单桩通常为100米长,底部截面直径和厚度分别为9米和100毫米,总重量通常超过1500吨。然而,海上风力发电机组的容量肯定会增加,12-14兆瓦的发电机组已经在测试中:所需的所谓XXL单桩预计重达3000吨,直径12-14米,底部厚度120-140毫米。

制造业的挑战

海上基础是将大型板材卷成筒体和锥体,然后组装并焊接成长度达120米的大型结构件。当厚度接近140mm,直径为12-14m时,尽量减少环向焊接量则是关键,从而最大限度地减少所需的工件数量,以达到所需的总结构长度(从而导致所选板材越来越大,宽度高达4.5m)。

因此,制造商需要克服两个主要的制造挑战:管理直径和厚度之间不断增加的比率(高比率导致工件不稳定和变形,影响卷制精度)和处理角度高达14°的大直径锥筒所需的高度不平衡锥形板(用于从单桩的底部过渡到顶部)。

所有这些都使得海上风电基础的卷制作业极具挑战性!

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