海上風電結構一體化安裝技術分析

范 勇

（中鐵建港航局集團勘察設計院有限公司，廣東 番禺 511442）

對于當前的海上風電一體化的安裝技術，有著安裝速度快的優勢，而且風機運輸以及安裝的時間相對較短，在實際作業前會針對氣象情況來開展有效的安排和設計，以風浪小的時段開展施工作業，以此來提升結構質量。

1 海上風電場與風電機組的一體化建設

在海上風電場中的效益是比較突出的，但其風電場的發電量也是非常大的。對于海上風電場發電量會受兩種因素的影響，其中就包括場區風能資源以及風電機組選型。所謂的風能就是以水平方向來流動的空氣來作為動能，對于風機和風能的轉換，可以獲得實際的發電功率公式：W=1/2×ρ×A×v3×Cp×η，對于其中ρ為該地區空氣的密度，而A為空氣在通過是的面積，也就是風輪所掃略的面積；而v為空氣流過的主要速度，也就是風速；Cp就是風能所利用的系數；η是風電機組所表示的轉換效率。通過實際分析可知，其風電機組所產生的能力會結合以上因素的關系而受到影響。另外，自然條件和風電機組也是呈現相互制約的關系，如其風電機組所掃略的面積雖然可以滿足捕獲更大的風能，但也要考慮到其抗極端風速的實際能力以及自身載荷承受的能力，尤其是海上發生惡劣氣候時，要考慮到風電機組受風浪沖擊以及鹽霧腐蝕和周邊能夠滿足風電機組儲存的相應條件。因此，在實際建設工作中，應通過建立一體化的體系，確保一體化體系的良好建設。

2 風機基礎和風電機組中一體化的建設

在DNV GL集團公司中提出了“Project Force”的一體化體系，以降低海上風電成本為目的，在工程中比較注重以下幾點，只有運用行業聯合項目的運作形式，才能滿足降低成本的效果。

2.1 注重整體的設計

應針對樁頭再到葉尖的所有系統開展全面的耦合數值的建模，重視風機制造與基礎支撐間做好銜接，也就是實現風載荷浪載、風切變為對風機導管架的架構型式存在的不穩定情況進行分析、也進行阻尼效應的分析等。

2.2 強化控制的策略

通過轉換控制系統，也就是運用在降低支撐結構的扭轉疲勞載荷中的獨自變槳控制，以輕型、便宜的導管架和能夠降低推力、控制支撐結構成本的機艙激光雷達等為主。

2.3 對葉片進行優化

在忽略蝶音影響的狀態下，會以轉變葉片外形或是平面圖造型的形式，讓能量輸出實現最大化發展，由此減少載荷，真正滿足傳動鏈額定的扭矩優勢降低，也能對重量和成本進行合理的控制。

2.4 對放寬頻率進行有效約束

在結構中都包括固有頻率的共振頻率，和不同的頻率進行對比，此頻率之下的結構能夠有明顯的激勵晌應。在風電機組的結構中，其載荷交變會受風輪葉片轉速有一定關聯，而對于傳統的限制共振的振幅，主要就是以達成共振振幅最小的形式為主，但該設計形式卻要求其導管的架結構設計以較低固有頻率為主，使得底部的跨度變小，其組件管壁相對偏厚，重量也較高。而其放寬設計頻率的約束，在進行建模分析應運用更高剛度地導管架結構進行設計，使得其固有頻率也會更高，進而實現大幅節省鋼材用量，從而實現成本有效控制的效果。

3 海上風電項目建設中一體化施工策略

在實際的海上風電場建設中，主要有風機基礎的制造、基礎工程施工以及風機安裝和升壓站設計和安裝等，其所有板塊都要有較長時間才能完成，而且其互相是制約性的，而且還包含了基礎制造的時間、運輸的實際距離和船型的選擇以及系統規劃等。如果在其中某一環出現問題，那么就將會整個風場建設帶來影響，不僅會帶來時間影響，也會帶來成本問題。例如，在開展海上風電運輸和安裝工作中，因海上風機在安裝是包括重心高、部件多以及機位多等特點，是海上風電場建設中最為重要也是風險較大的環節，而且其海上風電場在建設時，也會受到離岸距離、風場的地質水文條件以及安裝形式等多種因素的影響，并且在施工中也要重視其與整體風場的其他部分的施工進度進行安排，以全面一體化的建設體系，實現增強效率和降低風險的效果。

4 海上風電場建立一體化運營信息平臺

實際的海上風電場全生命周期為30年，其風場維護的難度以及成本都比較大，而想要對運營成本進行控制，是實際工作中需要重視的內容。而針對陸地風場的建設中，其風場全生命周期的運營是以開發商為核心，其負責開展風機的大部件維護和質量保護，在質保期間是有廠家進行維護，而過質保期就要由開發商來進行維護，由此來確保風電場系統得到有效運作。而對于海上風電場的建設中，可以通過建立海上風電場一體化的信息平臺，以大數據技術為基礎，建立一體化的信息平臺。首先，通過建立一體化的信息共享的平臺，讓風電場針對風機的運行、基礎以及海纜等相關進行進行監測，并在各個部門間實現信息共享。其次，通過堅實一體化的信息分析平臺，對工作中所搜集的數據信息進行統計分析，主要以故障點頻率統計、氣象條件變化規律、風電場的風機發電效率分析以及維護成本統計等，通過從表面到深層的形式來了解風場實際情況。

5 結語

在海上風電結構一體化建設中，不但能夠實現對成本的控制，而且對提供其運作效率和質量也有極大意義，在海上風電場開展一體化安裝工作，能夠對項目前期的核準、設計以及施工建設和運營維護等各個環節進行維護，確保所有工作的有效性和完善性，為發揮海上風電場作用和優勢提供堅實保障。