[发明专利]浅海域风电场无过渡段单桩基础施工和风机设备安装工艺

说明书

技术领域

本发明涉及海上风电行业基础施工和设备安装工程，具体涉及近海(水深30米以内)风电场无过渡段单桩基础施工和设备安装工艺。

背景技术

能源对中国经济及世界经济的影响已经日益加深，因此对可再生能源的开发利用成为重要的课题。

风能是重要的可再生资源，取之不尽，用之不竭。风力发电是技术成熟的可再生能源发电技术。加快风能开发利用是促进可再生能源发展的重要措施。

我国海上风能资源丰富，据初步测定有7.5亿千瓦储量，是陆地风资源储量的2到3倍。海上风电的优势有这样几个：年利用小时长，风速较陆上更高，更稳定，因此机组运行稳定、寿命长，除此之外，相对于陆地上紧俏的土地资源来讲。海上风电还不占用土地资源。国家从长远利益出发，制定政策，采取措施，大力支持和积极推动我国海上风电发展。但目前我国海上风能资源开发还处于起步阶段，更多的是开展基础性的研究工作。

虽然目前海上风电发展前景很好，但与陆上风电场相比，海上风电场建设的技术难度较大，特别是由于我国沿海经常受到台风影响，建设条件较国外更为复杂。据了解，由于其支撑结构要求更加坚固，对风电机组防腐蚀等要求更为严格，所发电能需要铺设海底电缆输送，加之海上气候环境恶劣，天气、海浪、潮汐等因素复杂多变，建设和维护工作需要使用专业船只和设备，所以海上风电的建设成本一般是陆上风电的2倍一3倍。

目前全球海上风电装机总容量很有限，还没有一台成熟的、真正意义上的海上专用兆瓦级风力机，使用的风力机均为陆上风力机改造而成，而复杂的海上自然条件使风力机故障率居高不下。以世界最大的海上风电场丹麦Ves吨as霍恩礁风电场为例，80台海上风力机故障率超过70%，运行两年来，所有风力机同时工作的时间累计不超过30分钟。

风力发电随着科学技术的进步，已由传统的陆上风电发展为海上风电，目前国内海上风电场分为潮间带海域风电场（水深5米以内，存在露滩时间）和浅海海域风电场（水深5～30米，无露滩时间）。

近年建成的东海大桥海上风电场采用了3兆瓦离岸型风电机组。并采用了风机高桩承台基础设计，而国外海上风电场采用的是单桩和三角架基础设计。东海大桥海上风电场的设计，是先打下八根钢管桩，再在钢管桩顶部浇注成一个混凝土承台，来满足风机的承载、抗拔、水平移位等需要。东海大桥海上风电场采用了海上风机整体吊装方法。而国外通常采用带液压支腿的移动平台进行风机分体安装。

在远海建立风电设施面临上述难题时，在近海（或浅海）选择适宜的位置建立风电设施，能一定程度避免上述所存在的问题，并且浅海风电的风车本身就是一道美丽的风景。但浅海风电更存在施工难度大，施工成本高的问题。具体来讲，包括以下几个方面：

近海风电的发电部件、施工人员、施工部件（或材料）及大型施工设备等都需要从陆地运输到浅海施工现场，不仅需要租用众多的船舶，更需要等大潮才能通行，然而大潮的时间相对十分短暂；并且租用船舶占用时间长，还要根据潮汐周期的需要而多次租用船舶，运输大型设备时还需要租用大型船舶；大大增加了施工成本。以往国内有大型的吊装船，风电施工企业需租用这些设备来海上施工，每天需要花费上百万的租金，运送材料同样需要租用船只，并受潮差限制，此种海上施工方法效率低下。但如不使用大型的吊装船，风机吊装的施工难度又比较大。且大型吊装船在浅海海域的吃水水深也是一个问题。

为了施工设备在施工现场更好的运转，避免常用施工材料或施工设备的重复往返运输，往往需要建设更大的施工平台，以供上述设备的周转或材料的存放。

为保证风电设施的搭建平台扎根于海底，需要有稳固的桩基系统，桩基施工难度大。并且由于潮差的影响，也加大了施工难度。

整个风电平台施工系统不可移动，不能够方便的转移到其他需要施工现场。也增加了施工成本。例如，江苏如东的风电项目，即采用一机组建设一个施工平台，不能实现重复利用，成本很高，后续的项目完全要重复之前相同的工作，但不能对之前的施工平台设施进行再利用，因而不能实现资源共享，施工也不够方便和快捷，且施工周期长。

目前潮间带风电场国内已摸索出一套可行、高效、低成本的无过渡段单桩施工和风机设备安装工艺，但该套工艺从基础结构设计、施工船舶、运输船船舶、设备结构设计、吊装工艺等均不适用于浅海海域风电场施工。