[实用新型]混合型海上风电基础结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及海洋工程技术领域，尤其是涉及一种适用范围广、稳定性好、成本低的混合型海上风电基础结构。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，近几年受到了世界上许多国家的重视，而海上风电以其特殊的优势成为未来风电发展的必然趋势。

目前，在海上风电场的开发成本中，风电基础结构约占15～25％，而陆上风电场仅为5～10％。因此，发展低成本的海上风电基础结构是降低海上风电成本的一个主要途径。

目前，海上风电机组基础主要有重力式、单桩、多桩、导管架和浮式等结构型式。这几种结构型式各有优缺点，适用范围不同。

重力式结构是发展较早的一种型式，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。它的优点在于结构简单，制造工艺简单，造价低，抗风暴和风浪袭击性能好，其稳定性和可靠性是所有基础中最好的。缺点在于：需要预先海床准备；由于其体积大、重量大，使得安装起来不方便；适用水深范围太过狭窄(一般认为在15m以内)，随着水深的增加，其经济性不仅不能得到体现，造价反而比其它类型基础要高；不适用于非软地基及冲刷海床。

单桩结构是海上风电场应用最多的一种结构，单桩基础一般安装至海床下10～20m，深度取决于海床基类型。这种基础的优点是结构简单、不需要整理海床。缺点是施工机具和技术均要求较高，导致施工安装费用较高。

多桩式结构，由多根小直径钢桩组成，它的优点在于：可用于深海域基础，和单桩基础相比，除具有单桩基础的优点外，还克服了单桩基础需要冲刷防护的缺点，多桩结构几乎不需要冲刷防护。缺点在于：受海底地质条件约束较大；不宜用于浅海域基础，在浅海域，安装或维修船有可能会与结构的某部位发生碰撞，同时增加了冰荷载；另外，建造与安装成本高。适用情况：可应用于水深30m以上海域。

导管架结构可以有效解决水下连接的问题，导管架结构可设计成三腿、四腿，也有采用三腿加中心桩、四腿加中心桩结构，承载能力可大幅度提高，适用于水深超过30m的近海风电场情况。该结构与三桩结构的工艺基本相同，但结构消耗的钢材量巨大造价相对过高。

浮式结构作为安装风力机组的基础平台，用锚泊系统定于海床，浮式结构主要用于50m以上水深，风力资源更为丰富的深海海域(50～200m)。浮式结构基础的开发成本最高，目前应用较少，随着技术的进步、开发成本降低，也许会成为未来的发展重点。

中国专利授权公开号：CN103469829A，授权公开日2013年12月25日，公开了一种海上风电基础结构的防冲刷装置，包括锥形导流装置，锥形导流装置设在桩的外围且位于泥线处，锥形导流装置的下方设有裙板，所述裙板设置在海床土内。锥形导流装置为锥形帽，锥形导流装置的坡度为3∶1。桩的直径不大于2m时，裙板的高度为2.5倍桩的直径，桩的直径大于2m时，裙板高度为1.5倍桩的直径，裙板的半径与冲刷坑的半径相等，裙板的高度与冲刷坑的深度相等。该发明的不足之处是，不能用于浅海域基础，成本高。

发明内容

本实用新型的发明目的是为了克服海上重力式风电基础适用水深范围太过狭窄，多桩式基础不能用于浅海域基础及成本高的不足，提供了一种适用范围广、稳定性好、成本低的混合型海上风电基础结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种混合型海上风电基础结构，包括用于安装风力发电机的承重台、设于承重台上的向下延伸的中空立柱、环绕立柱下部并与立柱下部相连接的用于容纳填充物的重力结构和位于重力结构下方的若干个基桩；所述重力结构呈上端开口的锥台状，重力结构包括底板和裙板；底板与立柱相连接，底板边缘与裙板相连接，裙板下端位于底板的外侧下方，裙板外侧面上设有若干个消浪块。

风机发电机安装于承重台上，承重台用于将风机所受的荷载及白重均匀地传递到下部结构，还可以为施工、维护期间人员作业提供一定的空间。

立柱被分隔成若干舱室，立柱内部空间用于布置各种设备、装置、线路等，并将上部荷载传递给基桩。

重力式基础和多桩式基础在许多方面具有互补性，重力式基础适用水深较小，而多桩式基础适用水深达到30m以上，该深度已经覆盖了我国近海风电资源最为丰富的区域；重力式基础稳定性和可靠性好，但是抗冲刷性能差，特别是基础底部周边容易被回流掏刷，不适用于软弱地基和冲刷海床，而多桩式基础抗冲刷性能好，几乎不需要冲刷防护；重力式基础结构简单，成本较低，而单纯的多桩式基础，建造和安装成本较高。