“精益思维”引领欧洲海上风电LCOE下降(2)——风机基础设计优化

来源:风力发电机_广州太和风力发电设备有限公司 发布时间:2020-04-28 点击次数:

     北极星风力发电网络新闻:最近,这个平台隆重推出了“精益风力发电”系列技术课题,全方位分析了如何通过精益思维挖掘海上风力发电技术的潜力,降低电费水平。

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     在最后阶段,编辑介绍了LEAWID项目的概况。在这个问题上,我们将详细介绍该项目在扇形基础领域的成果。

     随着海上风电场向纵深海域的不断发展,不仅对风机基础本身,而且对配套施工船舶和运维服务船也提出了更高的要求。因此,风机基础设计除了对结构和材料本身进行优化外,还需要同时考虑其运输、安装和拆除过程,以实现整体的经济优化。

     0)研究方向

     贫风电LEAWID工程将固定风机基础分为重力基础和钢结构基础两个技术方向,并分别进行了开发和试验。其中,重力基础的研究创新方向是用浮动压载代替传统的起重船吊装方式,包括新基础的概念设计、供应链和经济模型,而钢结构基础的研究创新方向是如何更有效、更便宜地设计、制造、安装导管架基础和超大直径单桩基础。另外,浮式风机的基本研究方向主要是早期概念设计的比较,确定哪种类型(TLP、半潜式、单柱等)。更接近商业化。

     1)超大直径单桩

     随着海上风电场向远洋风电场的发展,单桩基础作为应用最为广泛的风机基础的适用性受到了挑战。然而,随着大直径单桩的出现,单桩将应用于深海海域。目前,大直径单桩在36m水深范围内有一些应用实例。认为欧洲海域单桩的最大适宜水深可达60m。

     然而,大直径单桩的设计、制造、运输和安装对当前行业提出了更高的要求,如大厚度钢板的卷绕焊接、新型工程船舶和施工设备的研制等。当单桩直径超过7m时,需要对传统的单桩设计、计算和建模方法进行优化和改进,以减少冗余和不确定性。

     现行的海上风机单桩基础设计准则主要依据海上油气行业的设计原则,主要针对细桩(直径1-2m)的设计。在海上风电应用中,超大直径单桩(直径5-9m)的水平承载力随着单桩直径的增大而增大,且结构更接近刚体??悸堑秸庖灰蛩?,超大直径单桩的精益设计可以降低成本或提高水深。

     利用PLAXIS3DFEA软件对超大直径单桩进行有限元建模,通过数值方法计算结果,并与传统的p≤y曲线计算结果进行比较,发现传统方法低估了超大直径单桩的承载力。结果表明,传统的API分析方法比Plaix数值方法有较大的挠度,且随着单桩直径的增大,两者的差异较大。因此,可以确定,当单桩直径逐渐增大时,数值模拟方法的设计将带来更大的经济优势。

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