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采用数理统计、秒速赛车官网比较研究和数值模拟等多种手段
浏览: 发布日期:2018-04-01

  近年,中国长江三峡工程开发总公司、中国水利水电科学研究院、华东勘测设计研究院和河海大学共同承担了国家十一五科技支撑计划“大功率风电机组研制与示范”项目的十一课题“近海风电场选址及风电机组运行、维护技术开发”的研究任务。根据任务书的要求,三峡总公司拟在江苏响水近海海域建设示范风电场。风是风力发电的源动力,风况资料是风力发电场规划、设计和建设的第一要素。因此为进一步掌握江苏近海区域的风资源情况,为在江苏响水近海海域建设示范风电场提供第一手的原始资料,三峡总公司委托北京中水科水电科技开发有限公司在江苏响水建设海上测风塔,进行现场测风工作,并为将来的海上风电场建设进行相关的基础性研究工作。(1)海上测风研究:进行1个滩涂测风塔、2个海上测风塔(三个测风塔高度均为70m)的选址、勘探、设计、安装与运行维护,并开展1.5年的测风数据资料采集与研究评估。(2)地质勘测与桩基测试试验:对塔基现场进行地质踏勘、资料搜集,拟定勘察计划,承担地质钻探并进行现场技术指导、数据处理、样品分析、图件绘制、技术报告编写等;开展海上桩基的沉桩过程测试,获取不同地层、不同深度的锤击数~贯入度的关系,综合研究分析桩基的承载力,高应变承载力检测与承载力的对应关系等。(3)海况条件研究:通过试验、勘测、资料分析,研究响水近海水文情况(包括对浅海环境、海浪、海流、潮位等的研究),结合海上测风塔的建设施工和测风情况,研究海况条件对海上风资源评估和风电场建设的影响。

  (4)对工艺方法、标准等的研究与总结:对勘探、测试、试验、施工、运维中的各种工艺方法、经验成果进行总结;对有关标准、规程、规范等进行初步研究。

  (5)其他资料的分析整理:江苏响水一带沿海现有的气象、海洋、地形、地质资料和陆上风电场实测资料的收集、整理分析。

  (6)建设1个滩涂测风塔、2个海上测风塔:滩涂测风塔采用拉锚式等截面等边三角形轻型钢管焊接结构,塔架及拉锚纤绳采用独立混凝土基础,塔高70m。海上测风塔采用钢管桩基础(桩径为600mm,壁厚16mm,桩长50m,四边形布置且呈1:7向外倾斜)、四柱渐变式桁架塔体结构,塔体与桩基通过钢承台连接,塔架底部为边长3.2m的正方形截面,塔架顶部为边长0.82m的正方形截面,塔高70m,全塔架及桩基础均采用分部位防腐。滩涂测风塔、海上测风塔均在10m、25m、40m、50m、60m、70m位置处安装风速传感器,每层2个;10m、50m、70m位置处安装风向传感器,每层1个。2#测风塔安装海洋资料观测设备1套。

  本项目克服了没有类似工程可以借鉴、现场资料欠缺等困难,结合以前的研究成果,在以下几个方面进行了创新,并取得了良好的效果。

  与国内已有的海上测风塔采用高桩现浇混凝土承台的设计理念不同,响水海上测风塔采用了钢承台的结构型式。与常规的混凝土承台相比,可以不进行海上立模、绑钢筋、混凝土浇筑和养护等工序,钢承台可以在陆地加工完成,可节省施工时间和减少大型船舶(海上混凝土搅拌船、大型起重船等)的使用,大大减少海上作业的工程量、减少海上施工的时间和节省施工成本,具有明显的优势。

  钢承台结构型式对连接段要求很高,通过室内试验和大量计算,连接型式采用了高强灌浆材料灌注为主的连接方式。经规范方法计算和有限元方法校核以及现场运行考验,连接段整体受力较好,能满足不同环境荷载的受力要求。研究的灌浆连接结构获得了国家实用新型专利。

  与陆地桩基相比,海上桩基检测存在两大问题:①海上条件恶劣,受风浪影响很大,进行静载试验难度大、成本高。②进行高应变锤击时需要大型船舶,进行复打成本高、组织困难。在海上测风塔建设过程中,充分利用滩涂风电场类似地层条件,采用静载试验、埋设渗压计和不同时段的高应变检测,初步推断出:在该地质条件下,初打时的高应变检测承载力是桩基最终承载力的60%左右,可以利用打桩时进行高应变检测,秒速赛车下注以此承载力计算桩基最终承载力。

  ②资料丰富度方面,布置了2座海上测风塔、1座滩涂测风塔,加上滩涂的5座测风塔以及气象站近30年的气象资料,该区域内的测风塔密度高,测风数据及环境数据齐全、完整;

  ③研究方法上,采用数理统计、比较研究和数值模拟等多种手段,并根据计算模型独立开发了计算程序。

  本项目利用这些实测数据开展了环境因素对测风数据的影响、风速与潮位的对应关系、海面粗糙程度与浪高之间的对应关系以及海陆风对比等项目的研究,其研究方法、技术路线和研究内容均为国内首次采用。研究成果可信度高,并已用于海上示范风机的设计中。

  根据风资源评估的特点和海上施工的难度,提出了可移动式测风塔的概念,并完成了移动式测风塔的结构设计、就位固定技术、浮运移动等关键技术的研究,为海上测风塔提供了一种新的结构型式,可进一步减少测风成本,具有较好的推广前景。

  本项目建设的江苏响水近海测风塔是江苏近海地区第1、2座(我国第3、4座)真正意义上的海上测风塔,目前国内所建的6座海上测风塔仅有本项目的响水海上测风塔采用了钢承台结构和相应的灌浆连接方式,该结构大大减少了海上施工时间和对大型海上施工设备的依赖,不仅可以推广到海上测风塔的应用,也可以推广到海上风机的结构设计中。经技术查新:海上测风塔的钢承台结构形式、承台与桩基采用水泥基高强灌浆料连接、可移动式测风塔的结构设计等技术特征在国内文献均未见提及。

  本项目利用实测数据开展的环境因素对测风数据的影响、风速与潮位的对应关系、海面粗糙程度与浪高之间的对应关系以及海陆风对比等项目的研究,其研究方法、技术路线和研究内容均为国内首次采用。

  本项目于2007年4月完成测风塔选址、初设,5月完成海上勘探,6月完成施工图设计,8月进行海上桩基施工、塔架吊装和仪器安装,2008年3月测风数据传回,2008年7月海洋观测数据传回,截止到2009年10月,已完成1.5年的测风数据收集和评估、1年的海洋观测数据收集和评估以及2年的运行维护工作。

  该项目研究成果为海上风电场建设提供了详实的风资源数据、海洋数据、地质数据和可供借鉴的施工经验,目前长江新能源公司已在该区域建设了1台2MW近海试验风机,三峡集团公司正在进行容量为200MW的近海风电场的可研设计。

  目前国内《海上风电开发建设管理暂行办法》已经颁布施行,海上测风工作将逐步展开。为使本项目的研究成果能够推广应用,应加大宣传力度。 风电场的工作流程:风向风速检测、当班当中和调度保持联系、开机发电、巡查记录、设备检查、润滑保养、故障处理、变压升压、配电仪表监护调节、并网送电、发电量统计。

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