CN110030162B - 用于海上风力涡轮机的基础建筑系统和用于安装海上风力涡轮机的方法 - Google Patents

Abstract

用于海上风力涡轮机的基础建筑系统，其中包括：将被放置在海床（2）上的单桩（1），所述单桩具有上部部分（3），该上部部分具有：第一附接接口（8），以用于附接基础平台单元（11）；在单桩（1）的内腔（7）中的至少一个内部、第二附接接口（9），以用于附接至少一个电气平台单元（21）；以及第三附接接口（10），以用于将海上风力涡轮机的塔架（39）附接在至少一个电气平台单元（21）的顶上，其中，所述上部部分（3）将被放置成至少部分地在海平面（4）上方；基础平台单元（11），其提供在塔架被安装时围绕塔架（39）延伸的至少一个基础平台（13）；以及至少一个电气平台单元（21），其包括用于电气设备的至少一个平台（27、28、29）以用于引导和/或连接用于连接海上风力涡轮机的连接电缆（38）。

Description

用于海上风力涡轮机的基础建筑系统和用于安装海上风力涡 轮机的方法

技术领域

本发明涉及用于海上风力涡轮机的包括单桩（monopile）的基础建筑（foundationbuilding）系统、以及使用该基础建筑系统的安装方法。

背景技术

通常，用于海上风力涡轮机的基于单桩的基础例如通过这样来安装：将单桩安装到海床的土壤/材料中，继之以使用螺栓或者重力和灌浆的组合在单桩的顶部上安装所谓的过渡件（TP）。单桩和TP能够潜在地由相同供应商供应，然而，这需要供应商掌握许多不同的工程技能。因此，在大多数项目中，多个分包商参与这两个单元的供应中，从而常常导致大量的工作移交，这需要许多的项目管理关注。

单桩可形成为基本上管状的构造，其具有所需要的结构加固件和用于连接电缆设施（installation）的机构。如果要连接多个海上风力涡轮机（例如，在风电场中），则可使用用于风力涡轮机阵列的所谓的阵列电缆作为连接电缆。

然而，在如今的海上风力涡轮机基础中，大多数技术支持系统是TP的部分，例如包括：

a)基础平台，其由钢抑或由混凝土结构形成；

b)外部梯子和船登陆布置，以用于通达基础平台；

c)附接接口（特别地，包括凸缘），以用于借助于螺栓或另一附接机构来安装海上风力涡轮机的塔架，其中，该附接接口可与基础平台基本上位于相同竖直高度（level）；

d)内部螺栓拧紧平台，以供技术人员拧紧塔架连接螺栓；

e)用于将连接电缆连接到的开关装置（switchgear）开关装置平台，其中，开关装置能够是用于控制、保护和隔离电气设备的电气断路开关、熔断器和/或断路器的任何组合；

f)在TP底部处的所谓的“气密甲板”/悬挂（hang-off）平台，通常包括用于阵列电缆夹紧/固定的机构，和/或

g)基础平台上的导航标记和灯，

h)基础平台上的维护用起重机（特别地，吊柱型起重机（Davit type crane））。

海上风力涡轮机（或风力涡轮发电机WTG）的塔架通常包括至海上风力涡轮机设施的入口，该入口包括塔架门和外部平台以允许个人在塔架门与基础平台之间移动。根据目前现有技术，基础平台和塔架门不处于相同高度，而是至少相距外部平台上的一些台阶。因此，将重型设备从基础平台运输到塔架中由于该高度差而进一步复杂化。

为努力提供改进并且有利于进入塔架和运输重型设备，在一些设施中塔架门已经从塔架被移动到TP，其中，该TP可被称为扩展型TP。此处，与其他设施相比，用于安装塔架的凸缘已经被升高到即在基础平台高度上方5米的高度，基础平台与塔架入口平台齐平。这导致改进的工作环境，但是由于没有塔架升降机（tower lift）（电梯）可用而使海上风力涡轮机设施的其他部分复杂化。

理想地，在陆上设施中预先组装塔架，其中连接多个塔架区段（即，借助于螺栓），并且安装和调试塔架内部设备。这包括塔架升降机的安装和调试，该塔架升降机从入口平台操作到塔架中的尽可能最高的点，例如，塔架内部的上部平台。

由于在如上文所描述的扩展型TP设施中入口平台现在被移位到基础平台高度，所以塔架升降机将不会操作到该高度，而是操作到相对于该入口平台被升高的高度，即，高出5米。将升降机操作扩展到入口平台需要附加的安装时间，从而增加了整个安装的成本。此外，在允许使用升降机之前可能需要由第三方来检查该安装，其优选地应在将塔架安装于基础上之前在陆上布置。使用扩展型TP构思，由第三方进行的对安装的这种检查必须在海上执行，这进一步使物流复杂化。

当将海上风力涡轮机安装在基于单桩的基础上时，该过程通常以将单桩锤击、按压或以其他方式驱动到海床的预先限定的深度中开始。这是使用特殊的船来完成的，所述船能够运送常常超过1.000 t的重型单桩。相同的安装船还通常借助于螺栓抑或灌浆附接手段来安装TP。当TP被安装时，保护盖（常常被称为“中国盖”）可用作保护以免基础内部的设备免受环境影响，直到安装塔架为止。在安装了基础之后，将安装并连接连接电缆，例如，最终将单独的海上风力涡轮机与海上抑或陆上变电站连接的阵列电缆。为实现此，使用电缆铺设船以便将电缆放置到海床中。

在电缆于海床附近进入单桩的示例性情况下，然后将为特定目的而建造的工具安装在基础的顶部上，以用于将连接电缆拉动到基础中。在此之前，可能需要移除保护盖。

拉动工具或一般地电缆移动机构通常限定在TP上方居中的支撑点（strongpoint），并且朝向（尚未安装的）塔架被放置在凸缘上。需要在支撑点与TP的底部平台之间的平台上打开舱口或移除底板，所述底部平台常常被称为气密甲板或悬挂平台。将使用TP中的专用引导机构朝向气密甲板拉动连接电缆，其中可通过组合的开口和夹紧装置将连接电缆插入到TP中。可使用绞盘型设备通过线缆（wire）拉动连接电缆，其中，支撑点用作用于沿竖直方向拉动的引导件。当足够的电缆长度已经被拉动到TP中时，将其夹紧并且移除保护层以暴露要连接（例如，经由开关装置）的单独的电缆芯部。这项工作非常具有污染性，因此敏感部分可能需要覆盖。在下一组技术人员开始电缆封端（termination）之前，通常需要进行至少一些清洁。该小组将把单独的连接电缆芯部连接到开关装置并执行最终测试。此外，他们将把光纤安装到联接箱（splice box）中，并准备用于将被安装的塔架的其他接口。

同样，海上风电场的维护和维修惯例是持续优化的主体，其已经引起了为特定目的而建造的维护运营船（SOV）的发展。这些维护运营船包括安全机构，所述安全机构将人员从船转移到基础平台（例如，通过使用波运动补偿的舷梯布置），因此允许技术人员在SOV通过智能控制保持其位置时从SOV安全地转移到基础平台。在实践中，这消除了对基础平台上的外部梯子和船登陆设备的需要，从而降低了总风电场成本。

相同的SOV可能已经包括通用起重机，该通用起重机被构造成将设备从船运输到基础平台或反之亦然。因此，还可省除基础平台维护用起重机以降低风电场的总成本。然而，基础平台维护用起重机可能形成用于在海上风电场上工作的安全链的部分，且因此在一些情况下可能是需要的。

工业化对于进一步降低海上风电场项目中的能量成本至关重要。尽管进行了许多努力，但或许不存在具有相同设计的两个海上风电场。设计不一定只涉及风力涡轮机本身，也涉及包括塔架和基础的其支撑结构。占主导地位的基础技术是单桩构思，但尚不存在朝向这种方法的标准化或工业化的一般方法。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于海上风力涡轮机的基础安装系统，其允许进一步改进对基于单桩的基础的工业化和标准化。

为实现该目的，根据本发明，提供了根据权利要求1所述的基础建筑系统和根据权利要求15所述的用于安装海上风力涡轮机的方法。从属权利要求描述了有利的实施例。

根据本发明的用于海上风力涡轮机的基础建筑系统包括：

-将被放置在海床上的单桩，所述单桩具有上部部分，该上部部分具有：第一附接接口，该第一附接接口用于附接基础平台单元；在单桩的内腔中的至少一个内部、第二附接接口，该第二附接接口用于附接至少一个电气平台单元；以及第三附接接口，该第三附接接口用于将海上风力涡轮机的塔架附接在至少一个电气平台单元的顶上（atop），其中，所述上部部分将被放置成至少部分地在海平面上方，

-基础平台单元，其提供至少一个基础平台，在被安装时，所述基础平台围绕塔架延伸，以及

-至少一个电气平台单元，其包括用于电气设备的至少一个平台以用于引导和/或连接用于连接海上风力涡轮机的连接电缆和/或用于海上风力涡轮机的内部电缆。

特别地，当安装单桩时，上部部分以及因此所有附接接口将在海平面上方。此外，在本描述中，“基础”应被理解为这样的构造：从塔架起向上的海上风力涡轮机部件（包括塔架、机舱、毂、顶篷和叶片）竖立在该构造上。单桩在形状上优选地为筒形，即，大体上管状的结构。

提出了将用于风力涡轮机的基础的设置改变为允许模块化、可标准化设计的单元。在单桩基础通常包括两个主要部件（即，单桩和过渡件）的情况下，所提出的是在修改的设计中现在使用三个主要部件，即，单桩、外部基础平台单元和内部电气平台单元。至少关于单桩的上部部分，单桩可以是标准化的，特别是关于附接接口（其也可称为附接装置）。这些附接接口包括用于安装基础平台单元的第一附接接口、用于安装一个或多个内部电气平台单元的第二附接接口、和用于安装塔架的第三附接接口。优选地，这些附接接口中的至少一者包括凸缘和/或至少一个突起以用于经由螺母与螺栓布置进行附接。螺母与螺栓布置的凸缘已经被普遍用于海上风力涡轮机中，并且特别适合于标准化。在本发明的附接接口中使用的凸缘也可以是分区段的（sectioned），从而产生沿单桩的对应表面以（特别地，规则的）距离连续放置的突起，特别是支架状突起。在具体实施例中，凸缘或突起可以是被焊接到相应表面的板。

虽然单桩的上部部分可以是标准化的，但是下部部分可在结构上适应安装地点的当地条件，例如，水深、海床中的土壤条件和总负荷冲击。因此，能够定制在标准化上部部分下方的下部部分以满足当地条件。

由于其他两个主要部件和/或塔架同样可经受标准化，所以至少关于它们的用于与单桩的相应附接接口相互作用的附接接口（其也可包括凸缘），本发明提供了朝向海上风力涡轮机单桩基础的工业化的另外的步骤，这是由于可明确制定和简化对相容的单元的要求，特别是当使用标准化的附接接口时。这降低了安装项目的总体风险，并且更好地允许多个承包商一起工作来提供明确限定的范围。由于海上风电场往往是具有国家影响力的重要设施，因此常常需要当地公司的参与。本发明通过其对预先限定的接口的使用而有利于这些过程。

本发明进一步优化了风电场的海上风力涡轮机的制造、物流、安装和调试的整个工作流程。特别地，简化并加快了安装。能够在提供简化的通达和针对保护措施的选项（如下文进一步描述的）的安装平台已经就位的情况下安装电气平台单元。其能够容易地运输，并且也可在很大程度上是标准化的。

连接电缆可优选地是连接多个风力涡轮机（例如，连续地）的阵列电缆。连接电缆可以以多种不同方式进入设施。例如，虽然可使用平行于单桩延伸的J形管，但优选的是使连接电缆在海平面下方进入单桩内部，特别是在邻近于海床或甚至在海床中的单桩底部处，使用防水连接电缆。还已经提出的是，使连接电缆经由基础平台进入基础，这也是不那么优选的。

应注意的是，第三附接接口也可以是内部的，特别地，在单桩的上边缘处，其界定腔，该腔一般地在单桩的上端处开放，从而提供用于插入电气平台单元的开口，该电气平台单元特别地从已经安装的基础平台单元的基础平台被插入。第三附接接口将通常被定位成高于第二附接接口。

在优选实施例中，第一附接接口和第三附接接口处于单桩的相同高度处，特别地，由第一附接接口的外凸缘和与第一附接接口的外凸缘相对的第三附接接口的内凸缘形成。第三附接接口可特别地具有与从现有技术的过渡件已知的相同的构造，而第一外部附接接口被添加作为用于提供外部基础平台的基础平台单元的附接机构。优选地，第一附接接口能够被实施为第三附接接口的塔架凸缘的一部分，特别地，通过在单桩的上端处使用T型凸缘而非L型凸缘。在任何情况下，优选的是，第一附接接口被定位在单桩外部的顶部附近。

优选地，第一附接接口可至少部分地借助于基础平台单元的重力将基础平台单元保持就位。替代性地或附加地，可使用其他附接布置，特别是螺母与螺栓布置。

优选地，基础平台单元的内轮廓与单桩的外轮廓匹配，使得基础平台单元可互锁地配合在单桩上，由单桩的外轮廓引导到支撑的第一附接接口。替代性地或附加地，基础平台单元和/或单桩可包括另外的引导机构，以将围绕单桩延伸的基础平台单元滑动地引导到第一附接接口上/滑动地引导成与第一附接接口接触。

在优选实施例中，基础平台单元可包括浇注混凝土结构。替代性地，可使用其他材料，例如，像钢这样的金属。

基础平台单元、特别是形成基础平台的混凝土结构可具有不同的几何形状。优选地，基础平台单元或混凝土结构可分别被浇注为板，即，在至少大部分其范围内可具有相同的厚度。然而，可选择适合几何需求的其他设计。

在特别优选的实施例中，选择基础平台单元的尺寸和第一附接接口的位置，使得基础平台与塔架的塔架入口当两者都被安装在单桩上时齐平。换句话说，选择基础平台单元的朝向第一附接接口的安装表面与其基础平台表面之间的竖直距离，以允许基础平台表面（平台甲板）相应地与塔架的入口平台和/或用于进入塔架的门的门槛齐平。以这种方式，使得能够在不使用附加的外部平台的情况下直接且舒适地通达塔架。由于简化的设计，能够节省工作量、复杂性和成本。附加地，使塔架门与基础平台齐平以及具有容易安装和调试的塔架升降机的塔架构型的组合进一步提供了工作和成本有效的安装过程。

优选地，基础平台单元可包括在其内边界处的阶梯，所述阶梯允许在已经安装基础平台单元时通达单桩中的腔和/或至少一个电气平台单元。优选地，这些阶梯可在浇注基础平台单元、特别是混凝土结构的至少部分期间形成。因此，基础平台的有利实施例具有被浇注成其设计的阶梯以用于在安装阶段期间通达单桩内部，特别地一旦电气平台单元被安装也通达电气平台单元。进一步优选地，基础安装系统还包括在安装塔架之后用于阶梯的覆盖板。稍后能够由覆盖板覆盖阶梯区段，这是由于可通过塔架通达单桩的内部，即，电气平台单元。

基础平台单元可有利地包括至少一个安装辅助件以用于以下各者：在安装期间使用的至少一个安装装置，特别是电缆移动装置；和/或用于在安装塔架之前保护腔的保护盖。特别地，该安装辅助件可包括在基础平台中的至少一个螺纹孔，该螺纹孔特别地在混凝土结构的浇注期间被浇注在其中（cast in）。然后，将在预定的合适位置处被浇注到基础平台表面中的那些螺纹用于例如锚固电缆拉动装置，使得其支撑点在单桩（且特别地，第三附接接口）和/或保护盖上方居中。

优选地，基础平台单元可进一步包括：电气设施、特别是导航灯，和/或船登陆布置，和/或锚固点，和/或至少一个电缆安装机构、特别是被浇注到混凝土结构中的管，和/或至少一个插座、特别是在邻近于阶梯的壁或在阶梯的壁中的插座，和/或扶手，和/或门，和/或识别机构。基础平台单元的优选型式进一步并入了用于电缆安装的机构，即，通过被浇注到混凝土结构中的管。这样的电缆安装机构可在安装电气设施（例如，导航灯）的预先限定的位置之间延伸，并且优选地附加地止于阶梯处的插座设施中，从而允许向工具等等进行简单且舒适的电力供应。

优选地，基础平台单元可在基础平台单元的供应商处完全预先制造。这意味着，例如，在将基础平台单元交付到安装地点之前，可能已经预先安装了诸如扶手和门、识别编号和电气设施之类的附属物。电气设施（诸如，导航机构）通常取决于风力涡轮机在海上风电场中的实际位置，这意味着在供应商处可能已经指定了单独的基础平台单元，其包括合适的识别标记和合适的导航机构。在优选型式中，电气设施可经受最终测试以验证所有系统都是根据规范来工作的，并且然后将基础平台单元直接发送到海上风电场以进行安装或替代性地发送到海上风电场供应链中的另一物流站。

应注意的是，在使用如最初描述的SOV的情况下，作为降低复杂性和成本的明显措施，可不予考虑在基础平台上的外部梯子以及其船登陆布置和/或维护用起重机（吊柱型起重机），但如果需要，这些设施中的任一者都能够容易地被并入构思中。

在有利的实施例中，基础建筑系统可进一步包括保护盖以用于在安装塔架之前保护腔。如上文已经讨论的，基础平台可已经被准备用于安装这样的保护盖，该保护盖常常也被称为“中国盖”。用于保护盖的附接装置可包括如上文所讨论的螺纹孔和/或螺母与螺栓布置。保护盖可优选地包括保护结构以承受环境条件。保护结构还可包括保护屏。

在特别优选的实施例中，保护盖可包括：电缆移动装置、特别是电缆拉动装置以用于将连接电缆从入口点拉动到单桩中或从外部拉动到上部部分腔中；和/或入口舱口，该入口舱口特别地与如上文所讨论的阶梯对准。电缆移动装置可以例如是引导机构或包括引导机构，以用于将电缆拉动线缆从被安装在基础平台上的电缆拉动装置朝向在单桩底部处的连接电缆入口点引导。保护盖还可包括在其保护屏中（特别地，在阶梯的区域中）的舱口，所述舱口可优选地被浇注到基础平台的混凝土结构中。

就至少一个电气平台单元而论，其可优选地包括限定以下各者中的至少一者的支撑结构：

- 悬挂平台，其特别地具有用于连接电缆的夹紧装置，其支撑被向上引导穿过单桩的连接电缆的重量；

- 开关装置平台，其具有至少一个开关装置以用于连接到至内部电缆组件的连接电缆；以及

- 塔架安装平台，其在第三附接接口下方延伸。

所谓的“悬挂”平台是支撑从海床竖直升起以与风力涡轮机的内部电缆连接的连接电缆的重量的机构。如已经讨论的那样，在单桩基础的情况下，连接电缆将常常在单桩内部被向上馈送到经特别加固的内部平台，在该内部平台处，电缆的外罩通过夹紧装置被紧紧地夹住以支撑悬挂在下方的其相当大的重量。在该平台处或紧邻地在该平台上方，提供了开关装置，其特别地用于连接到海上风力涡轮机的较轻的内部电缆。因此，也可在至少一个电气平台单元中的至少一者中提供对应的开关装置平台。特别地，作为最上面的平台，可提供塔架安装平台或螺栓拧紧平台以有利于使用第三附接接口来安装塔架。

支撑结构能够包含至少一个平台和电气设备。它可由型材、板或其组合形成。在优选实施例中，支撑结构是标准化的和/或包括用于平台的钢型材和底板。还可提供电缆引导机构和电气设备、特别是开关装置，所述电缆引导机构和电气设备容易被准备有表面保护和安装机构以用于在当地（local）预组装地点中（例如，在供应商处）借助于螺栓进行组装。这导致可连续生产的能够容易地运输的电气平台单元。总安装和产品成本得以显著降低。

优选地，电气平台单元和/或第二附接接口进一步包括密封机构，以用于将包含电气平台单元的上部部分腔密封成与在悬挂平台的高度下方延伸的腔隔绝。由于在海平面下方的单桩内部通常包含海水，因此将保护海上风力涡轮机和/或电气平台单元的电气设备以免受其不利影响。因此，可在悬挂平台处设置适当的密封机构，出于这个原因，所述悬挂平台也可被称为“气密甲板”。

电气平台单元也可通过重力在第二附接机构上被保持就位，然而，可使用另外的附接布置，例如，螺母与螺栓布置等等，特别是当将实施密封时。

虽然使悬挂平台集成到将使用的单个电气平台单元中是优选的，但是本发明的另一有利实施例可提供的是，提供至少两个电气平台单元，一个电气平台单元实施悬挂平台并且另一电气平台单元实施至少开关装置平台。因此，悬挂平台可以是能够在电气平台的其余部分之前进行安装的单独的电气平台单元。如果悬挂平台是单独的，则它允许在较早的工过程步骤中将电缆拉动到基础中，而下一步骤将是安装其余的（一个或多个）电气平台单元，包括至开关装置的电缆连接和其他通信电缆与光纤的连接。在通过悬挂平台将连接电缆拉动到单桩的上部部分中的过程中，由于海水、淤泥和其他材料与连接电缆一起被向上拉动，与用于剥出（strip）连接电缆的单个导体所需要的切割和磨削过程相组合，所以可能需要清洁单桩内部。因此有利的是，仅在连接电缆拉动和清洁之后才安装其余的电气平台单元，因为最敏感的设备被提供作为该其余电气平台单元的一部分。

用于使用根据本发明的基础建筑系统来安装海上风力涡轮机的本发明方法包括以下步骤：

- 将单桩安装在海床中的用于海上风力涡轮机的预定位置处，

- 使用第一附接接口将基础平台单元安装在单桩上，

- 使用第二附接接口将电气平台单元安装在腔内部，

- 将连接电缆连接在电气平台单元中，以及

- 使用第三附接接口来安装风力涡轮机。

关于基础安装系统的所有特征和评论也适用于该方法，使得能够实现相同的优点。

在将单桩安装于安装地点处之后，使用在单桩外部上的第一附接接口以及可能地基础平台单元的对应附接接口来安装基础平台单元。在此之后，在优选实施例中，在安装保护盖之前抑或之后，添加电气平台单元。优选地，利用阶梯的存在来通达到单桩的内部，且特别地通达到所安装的电气平台单元。电气平台单元和/或第二附接装置和/或阶梯优选地分别被定尺寸和/或定位，使得阶梯落在第三附接接口的高度上或电气平台单元的最上面平台（特别地，塔架安装平台或开关装置平台）上。

在实施例中，然后使用电缆拉动装置以从在单桩底部处的入口点向上拉动连接电缆，所述电缆拉动装置优选地被提供作为保护盖的一部分。然后，可执行清洁并建立电气连接，所有这些都在保护盖的保护之下。在连接电缆已经被拉动到单桩的上部部分中并连接到开关装置并且完成了其他支撑安装之后，能够在安装塔架之前对连接电缆系统执行测试。这提供了对连接电缆工作的终结和功能性的可靠指示。

最后，安装海上风力涡轮机的塔架、机舱和转子，并且可调试海上风力涡轮机。这在已经完成的（established）移除保护盖的过程步骤之后。如果被提供的话，则阶梯可用覆盖板覆盖住。

附图说明

本发明的进一步细节和优点能够从下文结合附图对优选实施例的描述中获得，在附图中：

图1是在安装地点处被安装在海床中的单桩的原理图，

图2示出了单桩的上部部分，其中安装了基础平台单元，

图3是示出在安装电气平台单元和保护盖之后单桩的上部部分的原理图，

图4示出了在连接电缆拉动和安装工作之后的图3的视图，以及

图5是具有所安装的海上风力涡轮机的塔架的单桩基础的原理图。

具体实施方式

在下文中，关于图1至图5来讨论本发明的实施例，其中，所示出的图和安装过程的序列与根据本发明的方法的实施例的步骤相关。

图1示出了基础安装系统的已经安装的单桩1。单桩1已经通过锤击和/或以其他方式被驱动到海床2中，使得单桩的上部部分3升高到海平面4上方。在单桩1的底部5处，还指示了用于连接电缆（特别地，阵列电缆）的入口点6。使用入口点6，能够将连接电缆引导到单桩1的内腔7中并向上拖入上部部分3中，如将关于图4进一步讨论的。

上部部分3包括三个不同的附接接口8、9和10，它们全部被实施为凸缘，其中，第一附接接口8被设置在单桩1的外表面上，而第二附接接口9和第三附接接口10被设置在单桩1的内表面上。

第一附接接口8被提供用于安装基础平台单元，第二附接接口9用于将至少一个电气平台单元安装在上部部分腔7a中，并且位于单桩1的上端处的第三附接接口10是用于海上风力涡轮机塔架的已知的附接机构。

单桩1是将被安装在所计划的海上风力涡轮机的地点上的基础安装系统的第一个主要部件。如在仅示出了单桩1的上部部分3的图2中能够看出的，将被安装在该地点处的下一主要部件是基础平台单元11，该基础平台单元包括限定基础平台13的浇注的混凝土结构12。如能够看出的，基础平台13的高度高于第三附接接口10的高度，其中，选择部件的尺寸和附接接口8、10的位置，使得一旦塔架被安装，基础平台13就将与塔架门齐平（见图5）。

基础平台单元11能够螺栓连接到第一附接接口8的凸缘上，和/或基础平台单元11能够基于重力而被保持就位。在任何情况下，基础平台单元11的内轮廓都与单桩1的外轮廓匹配，以便被互锁地引导到第一附接接口8上。可提供附加的引导机构。

此时应注意的是，在其他实施例中，附接接口8、9和10的凸缘也可以是分区段的，使得使用沿相应表面间隔开的支架状突起。将附接的部件可具有类似的凸缘，以邻近于对应的附接接口8、9、10的对应凸缘放置。

为了能够舒适且安全地通达单桩1的内部、特别是上部部分腔7a，阶梯14已经被浇注到基础平台单元11的混凝土结构12中。一旦由塔架门提供至内部的通达，就能够稍后由覆盖板15来覆盖阶梯。在该实施例中，螺纹孔16也已经被浇注到混凝土结构12中，以提供用于安装某些安装装置的安装辅助件17，所述安装装置特别地是保护盖和/或电缆移动装置，例如，电缆拉动装置。在浇注期间，用于电缆安装的机构也已经被浇注到混凝土结构12中，特别是通向电气设施（如，导航灯18）或通向插座的位置的管。插座被放置在阶梯14的壁附近或阶梯14的壁中。

基础平台单元11已经在对应的供应商处被完全地制造并预先安装，因此已经包括附属物，所述附属物诸如扶手和门、识别机构、锚固点19等等。还能够提供另外的导航辅助件20。在供应商处，已经测试了基础平台单元11的电气设施，使得所有系统都根据规范来工作。

现在转到图3，已经添加了基础安装系统的第三个且最后一个主要部件，即，被安装在单桩1的上部部分腔7a中的电气平台单元21。另外，已经添加了保护盖22，其包括保护屏23以保护上部部分3中的单桩1的内部免受环境影响（如，雨水）。如能够看出的，保护盖进一步包括通达舱口（access hatch）24，所述通达舱口被定位在阶梯14的顶部上以提供至阶梯14以及因此单桩1或上部部分3的内部的容易的通达。在该实施例中，保护盖22还包括电缆拉动装置25（仅指示），稍后将关于图4来讨论所述电缆拉动装置。

电气平台单元21包括支撑结构26，在该实施例中，所述支撑结构包括三个平台，即，悬挂平台27（其也能够被称为气密甲板或平台）、开关装置平台28和塔架安装平台29。支撑结构是标准化的，并且使用用于平台27、28和29的钢型材和底板来实施，其中，还已经准备了电缆引导机构与表面保护和涂布（coating）机构。因此，电气平台单元21是可连续生产的、可运输的产品。

悬挂平台27经特别加固以承载将使用电缆拉动装置25从单桩1的底部5向上拉动的连接电缆的重量，并且包括用于该连接电缆的夹紧装置30。悬挂平台27还包括密封机构31，使得悬挂平台27还用作气密甲板。

开关装置平台28包括多个预先安装的电气装置，特别地至少一个开关装置32、LV板33和/或光纤盒34。使用电缆引导机构35，能够使用与第三附接接口10处于相同高度的插板36来连接仍待安装的风力涡轮机的内部电缆。

当然，应注意的是，支撑结构26还包括攀爬辅助件等等，例如，通达梯子37。

之后的安装步骤包括将连接电缆至少向上拉动到悬挂平台27、进行切割和磨削来剥出单独的导体以进一步连接它们、以及清洁上部部分腔7a的区域。

图4示出了在连接电缆38已经被向上拉动并且已经完成所有连接之后的单桩基础的状态。现在，能够对电缆系统执行测试，以提供一切正常工作的清楚指示。

随后，能够安装风力涡轮机的塔架以及风力涡轮机的其他部件，例如，机舱和转子。图5中示出了在使用第三附接接口10（以及塔架39的相应凸缘40，其中，可从塔架安装平台29容易地拧紧连接这些凸缘的螺栓）安装风力涡轮机塔架39之后的状态。除了使用第三附接接口10进行机械附接之外，接地电缆41将塔架39与单桩1连接。已经使用即插即用件（plug played）36连接了海上风力涡轮机的内部电缆42。

如从图5中能够看出的，塔架39的底板43与基础平台13齐平，其中已经使用板15来封闭阶梯14。能够使用塔架门44舒适地进入塔架39。在塔架39内部，能够立即使用预先安装的塔架升降机45，而不需要使塔架升降机45延伸或进行任何攀爬。

由于包括附接接口8、9和10的单桩1的上部部分3是标准化的，因此能够制定对于基础平台单元11和电气平台单元21的明确要求，使得多个供应商能够参与到在风电场中安装海上风力涡轮机中。

尽管已经关于优选实施例详细描述了本发明，但是本发明并不受所公开的示例的限制，在不脱离本发明的范围的情况下，技术人员能够从所公开的示例中导出其他变型。

Claims (21)

1.一种用于海上风力涡轮机的基础建筑系统，所述基础建筑系统包括：

- 将被放置在海床（2）上的单桩（1），所述单桩具有上部部分（3），所述上部部分具有：第一附接接口（8），所述第一附接接口用于附接基础平台单元（11）；在所述单桩（1）的内腔（7）中的至少一个内部、第二附接接口（9），所述第二附接接口用于附接至少一个电气平台单元（21）；以及第三附接接口（10），所述第三附接接口用于将所述海上风力涡轮机的塔架（39）附接在所述至少一个电气平台单元（21）的顶上，其中，所述上部部分（3）将被放置成至少部分地在海平面（4）上方，

- 所述基础平台单元（11），所述基础平台单元提供至少一个基础平台（13），当被安装时，所述基础平台围绕所述塔架（39）延伸，以及

- 所述至少一个电气平台单元（21）， 所述至少一个电气平台单元包括用于电气设备的至少一个平台（27、28、29）以用于引导和/或连接用于连接所述海上风力涡轮机的连接电缆（38），

其中，所述第一附接接口和所述第三附接接口（10）处于所述单桩（1）的相同高度处，被形成为所述第三附接接口（10）的内凸缘与所述第一附接接口（8）的外凸缘相对；

其中，选择所述基础平台单元（11）的尺寸和所述第一附接接口（8）的位置，使得所述基础平台（13）与所述塔架（39）的塔架入口（44）当两者都被安装在所述单桩（1）上时齐平。

2.根据权利要求1所述的基础建筑系统，其特征在于，所述附接接口（8、9、10）中的至少一者包括凸缘和/或至少一个突起以用于经由螺母与螺栓布置进行附接。

3.根据权利要求1或2所述的基础建筑系统，其特征在于，所述基础平台单元（11）包括在其内边界处的阶梯（14），所述阶梯允许在已经安装所述基础平台单元（11）时通达到所述单桩（1）中的所述内腔（7）和/或所述至少一个电气平台单元（21）。

4.根据权利要求3所述的基础建筑系统，其特征在于，所述基础建筑系统进一步包括覆盖板（15），所述覆盖板在安装所述塔架（39）之后用于所述阶梯（14）。

5.根据权利要求1或2所述的基础建筑系统，其特征在于，所述基础平台单元（11）包括至少一个安装辅助件（17），所述安装辅助件用于：在安装期间使用的至少一个安装装置；和/或用于在安装所述塔架（39）之前保护所述内腔（7）的保护盖（22）。

6.根据权利要求5所述的基础建筑系统，其特征在于，所述安装辅助件包括在所述基础平台（13）中的至少一个螺纹孔（16）。

7.根据权利要求3所述的基础建筑系统，其特征在于，所述基础平台单元（11）进一步包括：电气设施，和/或船登陆布置，和/或锚固点（19），和/或至少一个电缆安装机构，和/或至少一个插座，和/或扶手，和/或门，和/或识别机构。

8.根据权利要求1或2所述的基础建筑系统，其特征在于，所述基础建筑系统进一步包括保护盖（22）以用于在安装所述塔架（39）之前保护所述内腔（7）。

9.根据权利要求8所述的基础建筑系统，其特征在于，所述保护盖（22）包括：电缆移动装置，以用于将所述连接电缆（38）从入口点（6）拉动到所述单桩（1）中或从外部拉动到上部部分腔（7a）中；和/或入口舱口（24）。

10.根据权利要求1或2所述的基础建筑系统，其特征在于，所述电气平台单元（21）包括限定以下中的至少一者的支撑结构（26）：

- 悬挂平台（27），所述悬挂平台支撑被向上引导穿过所述单桩（1）的所述连接电缆（38）的重量，

- 开关装置平台（28），所述开关装置平台具有至少一个开关装置（32）以用于连接到至内部电缆组件的所述连接电缆（38），以及

- 塔架安装平台（29），所述塔架安装平台在所述第三附接接口（10）下方延伸。

11.根据权利要求10所述的基础建筑系统，其特征在于，所述电气平台单元（21）和/或所述第二附接接口（9）进一步包括密封机构（31），以用于将包含所述电气平台单元（21）的上部部分腔（7a）密封成与在所述悬挂平台（27）的高度下方延伸的所述内腔（7）隔绝。

12.根据权利要求10所述的基础建筑系统，其特征在于，提供至少两个电气平台单元（21），一个电气平台单元实施所述悬挂平台（27）并且另一电气平台单元实施至少所述开关装置平台（28）。

13.根据权利要求5所述的基础建筑系统，其特征在于，所述安装装置是电缆移动装置。

14.根据权利要求6所述的基础建筑系统，其特征在于，所述螺纹孔在混凝土结构（12）的浇注期间被浇注在其中。

15.根据权利要求7所述的基础建筑系统，其特征在于，所述电气设施是导航灯。

16.根据权利要求7所述的基础建筑系统，其特征在于，所述电缆安装机构是被浇注到混凝土结构中的管。

17.根据权利要求7所述的基础建筑系统，其特征在于，所述插座邻近于所述阶梯的壁或在所述阶梯的壁中。

18.根据权利要求9所述的基础建筑系统，其特征在于，所述电缆移动装置电缆拉动装置（25）。

19.根据权利要求9所述的基础建筑系统，其特征在于，所述基础平台单元（11）包括在其内边界处的阶梯（14），所述阶梯允许在已经安装所述基础平台单元（11）时通达到所述单桩（1）中的所述内腔（7）和/或所述至少一个电气平台单元（21），其中，所述基础建筑系统进一步包括覆盖板（15），所述覆盖板在安装所述塔架（39）之后用于所述阶梯（14），其中，所述入口舱口（24）与所述阶梯（14）对准。

20.根据权利要求10所述的基础建筑系统，其特征在于，所述悬挂平台具有用于所述连接电缆（38）的夹紧装置（30）。

21.一种用于使用根据前述权利要求中任一项所述的基础建筑系统来安装海上风力涡轮机的方法，所述方法包括以下步骤：

- 将所述单桩（1）安装在海床（2）中的用于所述海上风力涡轮机的预定位置处，

- 使用所述第一附接接口（8）将所述基础平台单元（11）安装在所述单桩（1）上，

- 使用所述第二附接接口（9）将所述电气平台单元（21）安装在所述内腔（7）内部，

- 将所述连接电缆（38）连接在所述电气平台单元（21）中，以及

- 使用所述第三附接接口（10）来安装所述风力涡轮机。

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