[发明专利]具有消能结构的海上风电基础

说明书

本发明公开一种具有消能结构的海上风电基础，海上风电基础包括桩基础，桩基础包括在其轴向上相互连接的第一部分和第二部分，第二部分埋入海床中，海床具有海床面，第一部分位于海床面上方，第一部分的外周面包括朝向潮流方向的正面、正面相对的背面以及两个侧面，消能结构包括从第一部分的外周面突出的消能件和/或贯穿第一部分周壁的消能孔，消能结构包括设置在正面和背面上的第一消能结构。本发明的海上风电基础具有结构简单、成本低廉、消散潮流等优点。

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，尤其是涉及一种具有消能结构的海上风电基础。

背景技术

风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。其中相对于陆地风能而言，海上风能资源不仅具有较高的风速，而且距离海岸线较远，不受噪音限值的影响，允许机组制造更为大型化。

相关技术中，海上风电基础是支撑整个海上风力机的关键所在，成本约占整个海上风电投资的20％至25％，而海上风力发电机发生的事故多为桩基基础不稳造成的。由于波浪和潮流的作用，海上风电桩基基础周围的泥沙将会发生冲刷并形成冲坑，冲刷坑将会对桩基基础的稳定性产生影响。此外，在海床表面附近夹杂着泥沙的水流不断冲刷着桩基基础，腐蚀破坏桩基基础表面，严重时会造成海上风力机机组的坍塌。目前采用的海上风电桩基基础的防冲刷装置，主要为抛石防护法。但是抛石防护的整体性较差，运用过程中的维护费用和工作量较大。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

由于海浪和潮汐的作用，在海上风电桩基础周围会发生冲刷坑的现象。冲刷现象是一个复杂的耦合过程，涉及水流、沉积物和结构的相互作用。导致冲刷的主要原因是在桩基周围产生的马蹄形漩涡，马蹄形漩涡是由于海水流动时遇到桩基础阻碍而产生的，浪流在冲向桩基础时，呈现向下的卷掘旋涡结构，旋涡结构将海床上的沉积物卷升起来，并进一步将其带远离桩基周围的地方，形成了冲刷坑，冲刷坑的形成使得桩基础深度变浅，造成筒振动频率降低，轻则造成桩基础过度疲劳，严重时则引起折断事故。

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请提出一种起到消散潮流的能量的效果，达到主动防冲刷的目的，有效地保护桩基础周围的土体，避免冲刷坑的形成的海上风电基础。

根据本发明的具有消能结构的海上风电基础包括：桩基础，所述桩基础包括在其轴向上相互连接的第一部分和第二部分，所述第二部分埋入海床中，所述海床具有海床面，所述第一部分位于所述海床面上方，所述第一部分的外周面包括朝向潮流方向的正面、所述正面相对的背面以及两个侧面，消能结构，所述消能结构包括从所述第一部分的外周面突出的消能件和/或贯穿所述第一部分周壁的消能孔，所述消能结构包括设置在所述正面和所述背面上的第一消能结构。

本发明实施例的海上风电基础，通过正面和背面设置第一消能结构，将海水中的急流或主流转化为均匀的缓流，减小海水对桩基基础表面的冲击，抑制了马蹄形漩涡的形成，具有良好的防冲刷性能。

在一些实施例中，所述消能件包括消能钉、消能条和消能网中的一种或多种，其中，所述消能钉包括多个且在所述第一部分的外周面上间隔排布，所述消能钉在所述桩基础的长度方向上的尺寸与其在环绕所述桩基础的周向上的尺寸之比大于等于1/2且小于等于2，所述消能条的延伸方向与所述第一部分的外周面相互平行，所述消能条的长度和宽度之比大于等于5，所述消能网为包覆所述第一部分的至少一部分外周面的网状结构。

在一些实施例中，所述消能结构还包括设置在所述两个侧面上的第二消能结构。

在一些实施例中，所述第一消能结构与所述第二消能结构的类型不同。

在一些实施例中，所述第一消能结构为所述消能条，所述第二消能结构为所述消能钉。

在一些实施例中，所述消能条沿所述桩基础的轴向延伸，所述消能条包括多个，多个所述消能条在环绕所述桩基础的周向上间隔排布。