廣東海上風電支撐結構設計的技術創新與工程實踐 A（28頁）.pdf

1、廣東海上風電支撐結構設計的技術創新與工程實踐2019 全球海上風電峰會2019年06月02日 陽江廣東院廣東省海上風電發展規劃主 要 內 容支撐結構設計技術創新與工程實踐廣東院海上風電業務海上風電高質量發展展望海上風機基礎的設計與施工一、廣東省海上風電發展規劃 規劃與工程57000 MW近海深水區（35-50米水深）規劃海上風電場址8個，裝機容量5700萬千瓦9850 MW近海淺水區（35米水深以內）規劃海上風電場址15個，裝機容量985萬千瓦粵西項目1、粵電湛江外羅項目一期（2017）2、粵電陽江沙扒項目（2017）3、三峽陽江沙扒項目（2017）4、中廣核陽江南鵬島項目（2017）5、中節

2、能陽江南鵬島項目（2017）6、粵電湛江外羅項目二期（2018）7、三峽陽江沙扒項目二期（2018）粵東項目1、國電投揭陽靖海項目（2018）2、國電投揭陽神泉項目（2018）3、大唐汕頭勒門項目一期（2018）4、華能汕頭勒門項目二期（2018）5、寶麗華汕尾后湖項目（2018）6、三峽汕頭洋東項目（2018）z珠三角項目1、南網珠海桂山項目（2012）2、中廣核惠州港口項目（2018）3、粵電珠海金灣項目（2018）海上風機基礎的設計與施工 廣東省海上風電產業布局廣東省海上風電發展規劃（20172030）對海上風電產業發展進行了規劃布局，在陽江建設海上風電產業基地，重點發展海上風電裝備制造

3、業；在粵東建設風電運維和整機組裝基地，承接粵東片區海上風電運行維護和管理；依托明陽集團開展機組研發；支持中能建廣東院建設省級乃至國家級創新平臺?；洊|運維和組裝基地廣東院創新平臺機組研發陽江海上風電產業基地二、廣東院海上風電業務 廣東院簡介中國能建廣東院成立于1958年，注冊資本10億元人民幣具有國家綜合甲級資質，已從傳統電力設計院發展為服務能源和基礎設施建設的國際工程公司，可為客戶提供全生命周期工程服務第十四屆全國質量獎，連續14年入選ENR中國工程設計企業60強，ENR2014年“最具國際拓展力工程設計企業”，2015年-2017年中國承包商80強2011年起連續7年合同額超100億，201

4、8年合同額超150億，營業收入超60億咨詢規劃勘察設計工程總承包投資運營“四位一體”主營業務“四位一體”主營業務百萬千瓦火電百萬千瓦核電百萬伏特高壓百萬千瓦海上風電“四個百萬”“四個百萬”“智慧能源”“智慧能源”新能源研究與開發綜合能源利用智能電網應用低碳環保與超清潔能源改造智慧城市研究與建設核心業務與業績 廣東院海上風電業務概述10與中國海上風電事業同步，9年的技術儲備與項目經驗5風電5本國家重點圖書編制單位1 主持編制的省級海上風電場規劃第1個獲得國家能源局批準 海上風電設計規范國家標準第1主編單位 國內首次設計導管架基礎 集團工程研究院海上風電研究所掛牌單位 廣東省海上風電大數據中心30

5、+20多個海上風電場工程項目，施工建設7個40+40多個海上風電科技攻關項目100+100多項專有專利技術及軟件著作權150+150多位具有豐富經驗的工程師專注海上風電獎項：海洋工程科學技術獎、科技進步獎、QC成果獎論文：70+咨詢規劃與設計2012年8月，編制完成廣東省海上風電場工程規劃，成為第一個獲得國家能源局批準的省級海上風電規劃報告。2017年10月，編制完成廣東省海上風電發展規劃修編（2017-2030年）為廣東省海上風電資源科學、有序、連片開發建設提供完備規劃和技術保障。在廣東省海上風電產業發展方向、海上風電價格補貼政策研究、促進廣東省海上風電裝備制造與服務產業鏈科學發展等方面建言

6、獻策。制定規劃政府智庫將深度服務延伸至項目前期的所有技術咨詢和項目管理工作，以“前期開發+技術咨詢+項目管理”模式承接海上風電項目前期工作，穩步推進各項目建設相關事宜。前期總包 工程總承包優勢：有利于整個項目的統籌管理；有利于設計優化；有利于設計、采購、施工合理搭接；有利于降低造價與縮短工期。智慧型海上風電場。國內首個海上風電工程全過程EPC共3個海上風電工程全過程EPC 牽頭產業聯盟與創新聯盟創新聯盟與產業聯盟 廣東院致力于構建涵蓋風電裝備制造骨干企業、風電開發企業、研究單位、海工裝備和施工企業為一體的產業聯盟，打造為海上風電參與方提供交流互動的服務平臺，為項目業主提供一站式綜合服務。廣東院

7、致力于打造海上風電基礎研究與科技創新的命運共同體，牽頭組建和推動海上風電創新聯盟的各項工作，在告訴發展的信息時代，行業的發展更應注重合作與協同，力促海上風電科技水平提升。三、支撐結構設計技術創新與工程實踐 主要基礎型式 固定式基礎固定式基礎 浮式基礎浮式基礎單樁基礎水下三樁基礎高樁承臺基礎重力式基礎導管架基礎吸力桶基礎水上三樁基礎半潛平臺基礎Spar基礎 抗疲勞設計技術 基于S-N曲線和Miner準則的疲勞累積損傷方法應用（工程應用）基于Paris裂紋擴展法則的斷裂力學方法 簡化疲勞方法（疲勞容許應力）確定性疲勞方法 頻域疲勞方法（譜疲勞）時域疲勞方法疲勞是海上風機基礎結構設計的難點與核心之一

8、，也是海上風機支撐結構發生破壞的主要原因，廣東院海工團隊對風浪耦合作用下的疲勞問題開展了專題研究，取得了較多成果。三峽新能源陽西沙扒300MW海上風電場工程風機導管架基礎施工升壓站導管架基礎施工國內首臺深水大容量風機導管架基礎 中廣核陽江南鵬島海上風電場工程（EPC）國內容量最大的海上風電場EPC廣東院與廣核工程公司聯合體 大直徑單樁與土的相互作用分析技術室內試驗離心機試驗現場試樁數值模擬 結合樁土專題，開展超大直徑單樁設計研究：勘察及土工試驗問題（小應變）；尺寸效應，p-y曲線適用性問題；樁土相互作用是海上風機基礎結構設計與施工的難點與核心之一，廣東院對此開展了四位一體的研究?；涬娬拷饬_海

9、上風電項目（EPC）單樁基礎施工 粵電珠海金灣海上風電項目（EPC）廣東院第3個海上風電場EPC項目全部采用新型的超大單樁基礎 復雜地質下的嵌巖技術 結合樁土專題，開展超大直徑單樁嵌巖設計研究：受力機理問題：剛性樁設計、3D有限元；循環累計變形及土的疲勞問題（循環弱化）；嵌巖樁計算模擬問題（無全、強風化巖p-y）嵌巖長度問題（能不能固定??！多長可以固定?。。◣r面淺）共振問題（波浪&風機荷載-頻率穿越）：阻尼！平面流動破壞楔形體破壞水平及旋轉彎矩作用柔性長樁水平及旋轉彎矩作用楔形體破壞旋轉破壞大直徑單樁 粵電陽江沙扒海上風電項目風機導管架基礎施工國內施工難度最大的海上風電場之一75%嵌巖比例 水

10、下高強灌漿設計技術比例模型試驗足尺模型試驗數值分析工程應用灌漿是海上風機基礎結構設計與施工的難點與核心之一，廣東院在國內首次設計高強水下灌漿連接段，在理論、設計、施工、檢驗方面形成專著。我們在海上風電灌漿技術方面取得的成績在同行內具有領先性，在這方面我們完成專著1本，專利6項，軟件著作權1項。水下高強灌漿施工案例桂山項目導管架基礎水下灌漿足尺度施工與力學試驗廣核南鵬島導管架基礎水下灌漿 海上升壓站設計技術 粵電湛江外羅海上風電項目（EPC）四樁導管架基礎方案：外羅項目在合適機位將采用直腿導管架基礎，有利于建造和施工。上部組塊：3層結構,尺寸35X32m,重量約 2800 t.廣東省第一個海上升

11、壓站四、海上風電高質量發展展望 吸力式桶形基礎設計單桶單桶水平循環試驗水平循環試驗三桶三桶水平循環試驗水平循環試驗 開展吸力桶基礎設計研究：勘察及土工試驗問題（CPT、CSS/DSS）；受力機理與承載特性問題荷載取值與安全性復核問題（隨機荷載、循環荷載）安裝施工模擬與控制問題；浮式風電基礎設計技術浮式風電模型試驗浮式風電模型試驗第一個商業化浮式風電場，位于蘇格蘭，5臺6MW風機，風場已正常運行了1年多，其表現遠超預期。高壓直流集群輸電柔性直流輸電系統：以電壓源換流器為基礎的直流輸電系統（VSC-HVDC），采用了IGBT、IEGT等可控關斷元件。特點：1.可解決向無源負荷送電的問題。2.有功和

12、無功快速獨立地控制。3.提高交流電網的功角穩定性。4.適用于長距離的遠海型風電場。廣東院設計國內第一個柔性直流項目南澳島直流送出遠海岸風電送出關鍵技術及裝備研究（牽頭方：南網電科院，廣東院參與）海上直流平臺 廣東省海上風電大數據中心廣東院牽頭承擔2018年廣東省自然資源廳重點科技項目基于大數據的海上風電場支撐結構強度與疲勞實時評估研究，力爭為廣東省海上風電大數據應用打下良好基礎?；浉郯拇鬄硡^戰略引領能源發展粵港澳大灣區戰略引領能源發展 廣東院正在開展粵港澳大灣區能源規劃，將大力推進能源供給側結構性改革，優化粵港澳大灣區能源結構和布局，建設清潔、低碳、安全、高效的能源供給體系，灣區發展，能源先行，而海上風電是其中重要組成部分。廣東院響應國家戰略號召，積極開展粵港澳大灣區科技創新合作，助推海上風電技術創新，已與香港科技大學、香港大學、香港理工大學、南方科技大學、中山大學、華南理工大學等高?？蒲性核M行了廣泛和深入的交流，為大灣區建設國際科技創新中心做出努力。