袁司

摘要：隨著社會(huì)對(duì)新型清潔能源的呼聲越來越高以及相關(guān)技術(shù)的成熟，海上風(fēng)力發(fā)電越來越受到青睞。與此同時(shí)，海上風(fēng)電場的施工建設(shè)方面的問題在一定程度上對(duì)其有限制影響，比起陸上風(fēng)電場，海上風(fēng)電場的建設(shè)將耗用更大的成本，且成本會(huì)隨著其施工周期的加長而加長。為了最大限度縮短工期，降低成本，在此將就海上風(fēng)電場的風(fēng)電機(jī)組的不同的運(yùn)輸安裝方法進(jìn)行研究。同時(shí)，通過與海外相關(guān)方面的發(fā)展和施工情況進(jìn)行對(duì)比，本文將對(duì)國內(nèi)的海上風(fēng)電場施工設(shè)備和建設(shè)能力做出分析并提出一些有用的建議方法。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電場;施工方法;初探研究

隨著解決全球環(huán)境問題的要求日益強(qiáng)烈，開發(fā)新型能源，發(fā)展完善清潔能源技術(shù)迫在眉睫。近年來，風(fēng)力發(fā)電作為具有商業(yè)價(jià)值和活力可再生能源備受諸多國家重視，它的廣泛應(yīng)用將有助于世界解決能源危機(jī)，全球氣候等諸多問題。在許多國家，尤其是歐美等發(fā)達(dá)國家，對(duì)海上風(fēng)力發(fā)電已進(jìn)行了研究并加以利用，這些國家在相關(guān)技術(shù)層面已經(jīng)日臻成熟。^[1]海上風(fēng)力發(fā)電有許多陸上風(fēng)力發(fā)電沒有的優(yōu)勢，受環(huán)境因素影響小，風(fēng)況方面也比陸地好，以及受的限制因素較少且不需要占用土地資源吧等優(yōu)勢均使海上風(fēng)力發(fā)電成為風(fēng)能利用方面發(fā)展的重要方向。隨著海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)功率日趨大型化，對(duì)機(jī)組運(yùn)送，安裝以及維護(hù)方面的難度也在攀升。

一、海上風(fēng)電場的基本概況

1、海上風(fēng)電場的主要內(nèi)容

就目前看來，大部分的海上風(fēng)力發(fā)電場位于距海岸線21里，水深深度在2-18m的近海區(qū)域。隨著海上風(fēng)力發(fā)電的迅速發(fā)展，近海的資源日趨減少且不足以滿足需求，風(fēng)電基礎(chǔ)由水深比較淺的地方移向水深比較深的地方。鑒于海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)比較重，結(jié)構(gòu)的上半部分受到的風(fēng)的荷載力比較大以及其建造的地方比較高，除了豎直方向的壓力以外，風(fēng)電基礎(chǔ)還要受到水平方向的力和抗拔力。普遍的風(fēng)電場基礎(chǔ)形式由重力基礎(chǔ)，導(dǎo)管架群樁基礎(chǔ)以及單樁基礎(chǔ)。它們適用的水深深度不同，例如，如果風(fēng)電場在淺海地區(qū)，則適用單樁基礎(chǔ)和重力基礎(chǔ)。[2]三種不同的基礎(chǔ)形式中，單樁基礎(chǔ)應(yīng)用最多，究其原因在于，現(xiàn)階段建立的風(fēng)電場主要位于北?；蛘卟_的海的淺海區(qū)，在當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境下選用單樁基礎(chǔ)施工更加有利于施工且花費(fèi)較低。

2、海上風(fēng)電場的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

在淺海區(qū)域建造風(fēng)電場主要采用的基礎(chǔ)形式是單樁基礎(chǔ)。它可以根據(jù)地質(zhì)情況的不同使用不同的方法。當(dāng)海床面是基巖時(shí)，首先應(yīng)該用循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，再撐住孔之后，要將鋼管放入孔內(nèi)，最后進(jìn)行灌漿。[3]如果使用液壓打樁錘打樁，在導(dǎo)管架群建工好之后，首先要做的是將其運(yùn)到風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)安裝的地方，之后在起重船的幫助下將其呈豎直方向放到指定位置，最后，只需在導(dǎo)管架上安裝四個(gè)套管，并且利用套管將樁打入指定位置。之所以要在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)建好之后加設(shè)風(fēng)機(jī)平臺(tái)是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)平臺(tái)兩個(gè)主要作用。其一，它可以對(duì)施工過程中的誤差進(jìn)行調(diào)整，其二，它也可以作為之后投入使用時(shí)上人用的平臺(tái)。針對(duì)平臺(tái)與單樁之間如何聯(lián)結(jié)的問題，可以通過灌漿解決。

二、海上風(fēng)電場的具體施工方法

1、海上風(fēng)電機(jī)組的安裝方法

海上與陸上的風(fēng)電機(jī)組有類似的地方，比如，他們的部件都包含了塔筒，機(jī)艙以及基礎(chǔ)。但是，海上風(fēng)電機(jī)組比起陸上風(fēng)電機(jī)組重量更重，因此它需要大型的安裝船。安裝船在安裝過程中會(huì)產(chǎn)生高昂的費(fèi)用以及受不確定因素影響比較大，比如安裝進(jìn)程會(huì)受到天氣因素影響，在風(fēng)浪較大的情況下就得停止安裝，一旦工期被各種因素拖延，施工建設(shè)費(fèi)用就會(huì)更加昂貴。要想在最大程度上減少施工工時(shí)和減小不確定因素帶來的影響，就要在陸地上對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行預(yù)裝并且要將可組裝的部分組裝起來。例如針對(duì)基礎(chǔ)就應(yīng)該進(jìn)行預(yù)裝。

2、海上風(fēng)電場的建設(shè)方法

目前我國現(xiàn)有的自升平臺(tái)大多為小型，不滿足建設(shè)海上風(fēng)電場的要求。此外，我國沿海地區(qū)海床情況比較特殊，有大面積的淤泥質(zhì)粉土，這會(huì)導(dǎo)致大型自升式平臺(tái)難以支撐設(shè)備的重量，因此，大型自升式平臺(tái)在我國也難有用武之地。在海上對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行組裝有以下的顯著的弊端。[4]首先，海上組裝風(fēng)機(jī)要求在塔筒與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，塔筒的上下部，塔筒的上部和機(jī)艙之間精準(zhǔn)地進(jìn)行對(duì)位，繁多的施工步驟和嚴(yán)格的要求對(duì)施工會(huì)造成很大的難度。其次施工過程會(huì)受到諸多因素的影響。除去天氣因素之外，由于起重船的固定只靠錨纜，當(dāng)施工進(jìn)程已到塔筒上部時(shí)，即使是很小的晃動(dòng)，在一定的高度也會(huì)導(dǎo)致大的偏移，在嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)勚齐y以估計(jì)的重大安全事故。參考國外的相關(guān)做法思路，為保證安裝的精確度以及在預(yù)期內(nèi)完成工程，國外會(huì)使用帶自升式支腿的平臺(tái)或船只。我國以往的安裝方法是不可行的。就我國具體情況來看，對(duì)浮船塢加以改造或許是一種行得通的方法。首先，要在浮船塢上加設(shè)一定重量的履帶吊，與此同時(shí)，要求加固塢體，大概確定浮船塢的位置。其次，在將浮船塢下沉到海底之后，利用履帶吊安裝風(fēng)機(jī)。在此過程中，浮船塢的優(yōu)點(diǎn)會(huì)充分體現(xiàn)出來，首先，浮船塢下沉到海底并坐底后與海床面接觸面積大，形成的壓力比較小，所以造成的沉降小。另外，它可以使浮船塢保持水平。

三、結(jié)束語

結(jié)合我國資源能源來看，開發(fā)海上風(fēng)電資源是可行且必要的，它符合我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求。[5]雖然我國在相關(guān)方面的技術(shù)和設(shè)備與發(fā)達(dá)國家存在一定的差距。但是，可以預(yù)見的是，隨著我國在相關(guān)方面的技術(shù)不斷成熟和施工技術(shù)的不斷發(fā)展，我國會(huì)依靠自己的力量建立海上風(fēng)電場，我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)會(huì)形成一定的規(guī)模。

參考文獻(xiàn)

[1]秦海巖，莊岳興，高輝等.中國海上風(fēng)電和大型風(fēng)電基地發(fā)展戰(zhàn)略研究[R].中國可再生能源規(guī)?；l(fā)展項(xiàng)目辦公室，2018

[2]李曉燕，余志.海上風(fēng)力發(fā)電進(jìn)展[J].太陽能學(xué)報(bào)，2018，25（1），78-83.

[3]張蓓文.海上風(fēng)電場設(shè)備吊裝司.上海電力，2017（2）.

[4]莫為澤，馮賓春，鄧杰.海上風(fēng)電場機(jī)組安裝概述〔J〕.水利水電技術(shù)，2018.40（9）：4-7.

[5]趙振宙，鄭源，陳星鶯.海上風(fēng)電機(jī)組主要機(jī)械故障機(jī)理研究仁刃.水利水電技術(shù)，2018，40（9）：32-34，45.