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电机试验器厂家解读风力发电机的海上基础
时间: 2019-01-09 12:11 来源: 未知 作者: 科新电力 点击:

为您解读风力发电机的海上基础,海上风能面临的问题主要是削减投资:海底电缆的使用和风机基础的构建使海上风能开发投资巨大。然而,风机基础技术,以及兆瓦级风机的新研究至少使水深在15米(50英尺)的浅水风场和陆地风场可以一争高下。总的说来,海上风机比邻近陆地风场风机的输出要高出50%,所以,海上风机更具吸引力。
1.较混凝土便宜的钢材
    丹麦的两个电力集团公司和三个工程公司于1996~1997年间首先开始对海上风机基础的设计和投资进行了研究,在报告中提出,对于较大海上风电场的风机基础,钢结构比混凝土结构更加适合。所有新技术的应用似乎至少在水深15米或更深的深度下才会带来经济效益。无论如何,在较深的水中建风场其边际成本要比先前预算的要少一点。
对于1.5兆瓦的风机,其风机基础和并网投资仅比丹麦Vindeby和Tunoe Knob海上风电场450~500千瓦风机相应的投资高出10%到20%,这就是以上所述的经济概念。
2.设计寿命
    与大多数人们的认识相反,钢结构腐蚀并不是主要关注的问题。海上石油钻塔的经验表明阴极防腐措施可以有效防止钢结构的腐蚀。海上风机表面保护(涂颜料)一般都采取较陆地风机防腐保护级别高的防护措施。石油钻塔的基础一般能够维持50年,也就是其钢结构基础设计的寿命。
3.参考风机
    在防腐研究中,采用了一台现代的1.5兆瓦三叶片上风向风机,其轮毂高度大约为55米(180英尺),转子直径为64米(210英尺)。
这台风机的轮毂高度相比陆地风机要偏低一些。在德国北部,一台典型的1.5兆瓦风机轮毂高度大约为60~80米(200到260英尺)。
由于水面十分光滑,海水表面粗糙度低,海平面摩擦力小,因而风切变(即风速随高度的变化)小,不需要很高的塔架,可降低风电机组成本。另外海上风的湍流强度低,海面与其上面的空气温度差比陆地表面与其上面的空气温差小,又没有复杂地形对气流的影响,作用在风电机组上的疲劳载荷减少,可延长使用寿命,所以使用较低的风塔比较合算。
4.海上基础类型
  (1)常用的混凝土基础
    丹麦的第一个引航工程采用混凝土引力沉箱基础。顾名思义,引力基础主要依靠地球引力使涡轮机保持在垂直的位置。
Vindeby和Tunoe Knob海上风电场基础就采用了这种传统技术。在这两个风场附近的码头用钢筋混凝土将沉箱基础建起来,然后使其漂到安装位置,并用沙砾装满以获得必要的重量,继而将其沉人海底,这个原理更像传统的桥梁建筑。
两个风场的基础呈圆锥形,可以起到拦截海上浮冰的作用。这项工作很有必要,因为在寒冷的冬天,在波罗的海和卡特加特海峡可以一览无遗地看到坚硬的冰块。
在混凝土基础技术中,整个基础的投资大约与水深的平方成比例。Vindeby和Tunoe Knob的水深变化范围在2.5~7.5米之间,说明每个混凝土基础的平均重量为1050吨。根据这个二次方规则,在水深10米以上的这些混凝土平台,因受其重量和投资的限制,混凝土基础往往被禁止采用。因此,为了突破这种投资障碍,有必要发展新的技术。
  (2)重力+钢筋基础

    现有的大多数海上风电场采用重力基础,新技术提供了一种类似于钢筋混凝土重力沉箱的方法。该方法用圆柱钢管取代钢筋混凝土,将其嵌入到海床的扁钢箱里。
  (3))单桩基础 
    单桩是一种简单的结构,由一个直径在3.5米到4.5米之间的钢桩构成。钢桩安装在海床下10米到20米的地方,其深度由海床地面的类型决定。单桩基础有力地将风塔伸到水下及海床内。这种基础一个重要的优点是不需整理海床。但是,它需要重型打桩设备,而且对于海床内有很多大漂石的位置采用这种基础类型不太适合。如果在打桩过程中遇到一块大漂石,一般可能在石头上钻孔,然后用爆破物将之炸开,继而打成小石头。
  (4)三脚架基础 
    三脚架基础吸取了石油工业中的一些经验,采用了重量轻价格合算的三脚钢套管。
风塔下面的钢桩分布着一些钢架,这些框架分掉了塔架对于三个钢桩的压力。由于土壤条件和冰冻负荷,这三个钢桩被埋置于海床下10~20米的地方。 

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