CN112392667A - 用于改造风力涡轮基础的方法和风力涡轮基础 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于改造风力涡轮基础的方法。该基础包括在地面中的第一基本上细长的桩(31)。所述方法还包括：围绕第一桩(31)布置第二基本上细长的桩(40)的细长通道(41)的下端，其中，细长通道(41)基本上沿着第二桩(40)的纵向方向延伸，其中，通道(41)配置成接纳第一桩的至少一部分。所述方法还包括降低第二桩(40)，使得细长通道(41)包绕第一桩(31)的至少一部分。最后，第二桩(40)被打入地面(35)中。

Description

用于改造风力涡轮基础的方法和风力涡轮基础
技术领域
本公开涉及用于改造风力涡轮基础的方法。本公开还公开了用于风力涡轮的基础和包括这种基础的风力涡轮。
背景技术
风力涡轮通常被认为是环境安全和理想的可再生能量源。总的来说，风力涡轮利用风的动能，并将这种动能转化为电能。为了最大化发电效率并简化至电网的连接，在通常被称为“风电场”的地方，若干风力涡轮常常彼此靠近地定位。特别地，这些风电场可位于具有相对强风的区域(诸如例如在海上位置)中。
海上基础可为固定的或漂浮的。在漂浮式风力涡轮中，风力涡轮安装在漂浮结构上，该漂浮结构通过多根线缆被锚定到海床。柱形浮标或张力腿平台风力涡轮可为漂浮式风力涡轮的示例。在固定基础中，风力涡轮基础连接到地面。固定基础的示例可为导管架或单桩。导管架是钢型材的桁架状网格结构。这些钢型材可焊接或螺栓连接。因此，导管架的制造可能是耗时的。
单桩是位于海上位置的风力涡轮的基础结构，包括单根桩。该桩大体上可具有被打入海床中的长圆柱形沉箱或管。桩通过桩和海床之间的摩擦力沿着桩埋入海床中的部分而固定到海床。桩可通过在陆上位置组装不同的区段而形成。随后，可在涡轮的海上位置将桩打入所需的穿透深度。使用桩作为基础结构可能是有利的，因为相同的重型提升设备可用于打桩和风力涡轮的安装两者，从而有利于涉及相对较少且标准化的操作的组装线类型的操作。单桩基础也可在陆上位置中使用。
桩可设置有附接到桩的顶部的过渡件，用于安装风力涡轮。将过渡件安装在桩上的方法可包括灌浆、型锻或现场焊接。总的来说，过渡件提供匹配表面，风力涡轮塔架的下部部分可附接(例如螺栓连接)到该匹配表面。
选择合适的风力涡轮地点(site)是任何风力涡轮项目在经济上和技术上成功的关键。例如，重要的是要考虑具有合适的风力等级和相对低量的风切变等的风力涡轮位置。然而，典型地最好的海上或陆上风力涡轮地点已经被使用。在海上位置，这种风电场可包括“旧”风力涡轮，即在大多数情况下已经被迫淘汰的风力涡轮，其具有例如1.5-3MW的相对低的标称功率。这些旧的风力涡轮可能到了其使用寿命的尽头。当风力涡轮需要退役时，风力涡轮从其基础上被移除，并且基础也可能需要从海床上移除。这可能是一个昂贵的过程。
此外，现代风力涡轮配置成比老式风力涡轮产生更大量的电功率。然而，具有较高标称功率的现代风力涡轮需要较高的风速来实现这种较高的标称功率。
因此，本公开提供用于再次利用风电场地点(即，海上或陆上风力涡轮地点)的方法和系统。
发明内容
根据一个方面，提供了一种用于改造风力涡轮基础的方法。风力涡轮基础包括在地面中的第一基本上细长的桩。该方法包括围绕第一桩布置第二基本上细长的桩的细长通道的下端，其中细长通道基本上沿着第二桩的纵向方向延伸，并且其中细长通道配置成接纳第一桩的至少一部分。该方法还包括：降低第二桩，使得细长通道包绕第一桩的至少一部分；以及将第二桩打入地面中。
根据该第一方面，第二桩可降低，使得细长通道包绕第一桩的至少一部分(形成先前安装的风力涡轮基础的部分)。然后，将第二桩打入地面中。在这方面，第二空心桩可适于支撑配置成产生大量电功率的相对新且功率相对大的风力涡轮(与可能先前安装在第一桩上的效率较低的风力涡轮相比)。
此外，第二桩(以及因此由第二桩支撑的对应的风力涡轮)安装在风力涡轮先前使用的位置，即对应于第一桩的位置，该位置可能例如具有最好的风和土壤条件。另外，通过在先前安装的基础中安装第二桩，鉴于现有设施、通道、岩土工程研究、征用、许可等的部分可至少部分地重复使用，所需投资减少，并且因此安装功率更大的风力涡轮的经济投资减少。
另外，由于围绕先前安装的第一桩而布置第二桩，可避免拆除先前安装的桩的成本。
总的来说，围绕形成先前安装的基础的部分的第一桩安装第二空心桩可提供成本有效、高效且相对容易实施的解决方案，以在最佳海上风力涡轮位置安装更新且功率更大的风力涡轮。
根据另一方面，提供了一种用于风力涡轮的风力涡轮基础。风力涡轮基础包括第一细长桩和第二细长桩，第一细长桩的底端和第二细长桩的底端布置在海床中。第二细长桩包绕第一细长桩。
根据该方面，提供了一种风力涡轮基础，其包括包绕第一桩的第二桩，在其中可安装相对大功率的风力涡轮。此外，第二桩可安装在已获准使用风力的现有区域，即对应于第一桩的地点。
在又一另外的方面，提供了一种对海上风场进行功率改造(repowering)的方法。海上风场包括安装在第一海上风力涡轮基础上的多个第一风力涡轮。第一海上风力涡轮包括被打入海床中的第一基本上细长的桩。该方法包括选择一个或多个第一海上风力涡轮基础，以及移除安装在选择的第一海上风力涡轮基础上的第一海上风力涡轮。该方法还包括：围绕选择的第一海上风力涡轮基础的第一桩的至少一部分布置一个或多个第二桩；降低第二桩以接纳选择的第一海上风力涡轮基础的第一桩的至少一部分，并将第二桩打入海床中。此外，第二海上风力涡轮安装在第二桩上。第二风力涡轮具有比第一风力涡轮更高的标称功率。
根据该方面，风场的标称功率可增加，从而降低安装成本。
技术方案1. 一种用于改造风力涡轮基础的方法，所述风力涡轮基础包括在地面中的第一基本上细长的桩(31)，所述方法包括：
围绕所述第一桩(31)布置(200)第二基本上细长的桩(40)的细长通道(41)的下端，其中，所述细长通道(41)基本上沿着所述第二桩(40)的纵向方向延伸，并且其中，所述通道(41)配置成接纳所述第一桩(31)的至少一部分；
降低(201)所述第二桩(40)，使得所述细长通道(41)包绕所述第一桩(31)的至少一部分；
将所述第二桩(40)打入(202)所述地面(35)中。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其特征在于，围绕所述第一桩布置所述第二桩的所述细长通道的所述下端包括：
将保持器附接到所述第二桩(40)以保持所述第二桩；
将起重设备连接到所述保持器以提升所述保持器；
将附接到所述第二桩(40)的所述保持器吊起到基本上竖直的位置；和
将所述第二桩(40)的下端(441)布置在所述第一桩(31)的上端(312)处或附近。
技术方案3. 根据技术方案1至2中任一项所述的方法，其特征在于，围绕所述第一桩(31)布置所述第二桩(40)的所述细长通道(41)的下端包括使所述第二桩的所述细长通道(41)相对于所述第一桩(31)居中。
技术方案4. 根据技术方案1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二桩(40)具有圆柱形或圆锥形形状。
技术方案5. 根据技术方案1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一桩(31)从上端(312)延伸到下端(311)，限定第一长度，并且所述第二桩(40)从上端(442)延伸到下端(441)，限定第二长度，其中，所述第二长度比所述第一长度长。
技术方案6. 根据技术方案1至5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
将风力涡轮塔架(2)的底部部分布置在所述第二桩(40)上。
技术方案7. 根据技术方案6所述的方法，其特征在于，将风力涡轮塔架的底部部分布置在所述第二桩上包括将过渡件(95)连接到所述第二桩(40)和将所述过渡件(95)连接到所述风力涡轮塔架(2)的所述底部部分。
技术方案8. 根据技术方案7所述的方法，其特征在于，将过渡件(95)连接到所述第二桩(40)包括将所述过渡件(95)的下部部分定位在所述细长通道(41)的内侧壁(80)和所述第一桩(31)的外侧壁(81)之间形成的空间中。
技术方案9. 根据技术方案8所述的方法，其特征在于，将过渡件(95)连接到所述第二桩(40)包括将灌浆料填入在所述第二桩的所述细长通道的所述内侧壁(80)和所述第一桩(31)的所述外侧壁(81)之间形成的所述空间的至少一部分中，以将所述第二桩连接到所述过渡件。
技术方案10. 根据技术方案1至9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括将所述第二桩附接到所述第一桩。
技术方案11. 根据技术方案1至10中任一项所述的方法，其特征在于，还包括在围绕所述第一桩布置所述第二桩之前移除连接到所述第一桩(31)的旧过渡件(33)。
技术方案12. 根据技术方案1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述风力涡轮是海上风力涡轮，并且所述地面(35)是海床。
技术方案13. 一种用于对包括安装在第一海上风力涡轮基础上的多个第一风力涡轮的海上风场进行功率改造的方法，其中，所述第一海上风力涡轮基础包括被打入所述海床(35)中的第一基本上细长的桩(31)；所述方法包括：
选择一个或多个第一海上风力涡轮基础，
移除安装在所选择的第一海上风力涡轮基础上的所述第一海上风力涡轮；
根据技术方案12所述改造所选择的海上风力涡轮基础；和
在所述改造的海上风力涡轮基础上安装第二海上风力涡轮(41)，其中，所述第二风力涡轮具有比所述第一风力涡轮更高的标称功率，并且其中。
技术方案14. 一种用于风力涡轮的风力涡轮基础，包括：
第一细长桩(31)和第二细长桩(32)，
被打入所述地面(35)中的所述第一细长桩(31)的底端(311)和所述第二细长桩(41)的底端(441)，
其中，所述第二细长桩(41)布置成包绕所述第一细长桩(31)。
技术方案15. 根据技术方案14所述的风力涡轮基础，其特征在于，所述第二桩(31)的所述底端(311)比所述第一桩(31)的所述底端(411)更深地布置在海床中。
附图说明
下面将参考附图描述本公开的非限制性示例，在附图中：
图1示出根据一个示例的风力涡轮的透视图；
图2示出根据一个示例的风力涡轮的机舱的详细内部视图；
图3至图7示意性地示出根据示例的在用于改造先前安装的海上风力涡轮的基础的方法的执行期间可能发生的一系列情况；
图8示意性地示出风电场布局的示例，其中风电场尚未被改造；
图9示意性地示出在风电场已被改造之后的图8的风电场的另一种布局；
图10是描述用于改造风力涡轮基础的方法的示例的框图的图示，该风力涡轮基础包括在海床中的第一基本上细长的桩；
图11是描述用于改造海上风场的方法的示例的框图的图示，该海上风场包括安装在第一海上风力涡轮基础上的多个第一风力涡轮。
具体实施方式
在这些图中，相同的参考标记已用于表示匹配的元件。
在本公开中，上、下、竖直、水平等表达参考桩和过渡件在安装时的预期位置而给出。
在整个本公开中，术语“地面”涵盖术语“海床”。在整个本公开中，术语“海床”是指海上风力涡轮基础可安装在其中的海或海洋的底部。
图1示出风力涡轮1的一个示例的透视图。如所示的，风力涡轮1包括从支撑表面3延伸的塔架2、安装在塔架2上的机舱4以及联接到机舱4的转子5。转子5包括可旋转的毂6和至少一个转子叶片7，该转子叶片7联接到毂6并从毂6向外延伸。例如，在所示示例中，转子5包括三个转子叶片7。然而，在备选实施例中，转子5可包括多于或少于三个转子叶片7。每个转子叶片7可与毂6间隔开，以便于旋转转子5，从而使动能能够从风能转换成可用的机械能，并随后转换成电能。例如，毂6可能够旋转地联接到定位在机舱4内或形成机舱的部分的发电机10(图2)，以允许产生电能。在该示例中，风力涡轮是陆上风力涡轮，在其它示例中，它可为海上风力涡轮。
图2示出图1的风力涡轮1的机舱4的一个示例的简化内部视图。如所示的，发电机10可设置在机舱4内。一般来说，发电机10可联接到风力涡轮1的转子5，用于由通过转子5产生的旋转能产生电功率。例如，转子5可包括联接到毂6以与其一起旋转的主转子轴8。发电机10可然后联接到转子轴8，使得转子轴8的旋转驱动发电机10。例如，在所示实施例中，发电机10包括通过齿轮箱9能够旋转地联接到转子轴8的发电机轴11。在其它示例中，发电机可直接联接到转子毂。
应当理解，转子轴8、齿轮箱164和发电机10可大体上由定位在风力涡轮塔架2顶部的支撑框架或底板12支撑在机舱4内。
机舱4通过偏航系统20能够旋转地联接到塔架2。偏航系统包括偏航轴承(在图2中不可见)，该轴承具有配置成相对于彼此旋转的两个轴承部件。塔架2联接到轴承部件中的一个，并且机舱4的底板或支撑框架12联接到另一个轴承部件。偏航系统20包括环形齿轮21和多个偏航驱动器22，偏航驱动器22具有马达、齿轮箱和小齿轮，小齿轮用于与环形齿轮啮合，以使轴承部件中的一个相对于另一个旋转。
叶片7利用叶片7和毂6之间的变桨轴承100联接到毂6。变桨轴承100包括内环和外环。风力涡轮叶片可附接在或内轴承环处或外轴承环处，而毂连接在另一个轴承环处。当变桨系统101被致动时，叶片6可相对于毂5进行相对旋转运动。因此，内轴承环可相对于外轴承环进行旋转运动。图2的变桨系统101包括小齿轮102，小齿轮102与设置在内轴承环上的环形齿轮103啮合，以使风力涡轮叶片进行旋转。
图3至图7示意性地示出在根据示例的用于改造海上风力涡轮基础的方法的执行期间可能发生的一系列情况，该基础包括在海床中的第一基本上细长的桩。下面参考由图3至图7所示的一系列情况描述该方法。
在该示例中，风力涡轮基础是海上风力涡轮基础，并且地面是海床。然而，在一些其它示例中，基础可对应于陆上风力涡轮基础。
在本公开中，术语“改造风力涡轮基础”是指重复使用已经安装的风力涡轮基础的至少一部分。改造风力涡轮基础可包括对风力涡轮基础进行功率改造，即改造现有的风力涡轮基础以接纳具有更高标称功率的风力涡轮。改造还可包括纠正地面上未完成或失败的单桩安装。当未达到安装的单桩的预期承载能力时，可视为未完成或失败的安装。当发现岩石地面导致单桩无法以预期深度被打入时，可能会发生这种情况。
在图3中，提供了基础30。基础30包括第一基本上细长的桩31。第一细长桩是单桩。如本文所用，桩是例如由钢制成的细长连接构件。桩在海上风力涡轮的情况下被打入诸如海床的表面中几米，或者在陆上风力涡轮的情况下被打入地面中几米。桩在形状上可为圆柱形的。然而，桩也可为圆锥形的，或者它们可具有任何其它合适的形状。
第一桩31(例如单桩)从下端311纵向地延伸到上端312(也参见图4)。该图的桩31的上端312延伸超过水面32。因此，第一桩31的长度限定在两端之间。第一桩或单桩的宽度和深度可通过工程分析确定，将所施加的负载(例如侧剪力)、海床条件和其它因素都考虑在内。例如，第一桩可承受第一类型风力涡轮的风力涡轮负载。
还可提供海上支撑结构，例如过渡件33。过渡件33可附接到第一桩31的上端312。如图中所示的，过渡件的下部部分位于水面32之下。特别地，为了将过渡件33安装到第一桩31，过渡件33可被提升到第一桩31上，并定位在第一桩31的上端上。过渡件33可包括固持器(未示出)，该固持器接合第一桩31的上端(不可见)并将过渡件33附接到第一桩31。这将过渡件33相对于第一桩31固定。
过渡件33还可包括成例如千斤顶形式的调节元件(未示出)，其可用于调节过渡件33相对于第一桩31的竖直取向。例如，一旦被钻入/打入海床35中，第一桩31可能不是严格竖直的，并且这些千斤顶可因此使得过渡件33能够被调节以提供用于安装风力涡轮塔架的水平平坦表面。
可在过渡件33的内表面331和第一桩31的外表面332之间设置用于接纳灌浆料的灌浆室。过渡件的内表面331也在图4中被示出。灌浆室可被提供有粘合剂或灌浆料。这样，过渡件33可适当地附接到第一桩31。
风力涡轮塔架2可连接到过渡件33。过渡件33还可包括上凸缘(不可见)。风力涡轮塔架2可包括在其最低部分处的凸缘。该凸缘可螺栓连接到过渡件的上凸缘。
在将过渡件33放置在桩31上之前，可对这种过渡件33进行预制，并且它可包括预制的辅助元件和设施。例如，过渡件33可设置有外管、梯子、平台、进入装置以及船只着陆设备。就时间和成本两者而言，这种装置和设备的预制可为非常有益的。
海上风场或风电场需要线缆，以便将由风力涡轮产生的电力传输到陆上电力变换中心。另外，海上风力涡轮可能需要另外的线缆，这些线缆可将海上风力涡轮连接到其它海上风力涡轮或海上电力变换中心。用于这种海上设施的线缆可穿过形成过渡件33的部分的外管。
图3示出用于改造风力涡轮基础的方法的初始情况。在这种初始情况下，第一桩31被示出打入海床35中。此外，如上文所述，过渡件33安装在第一桩31上，并且旧的风力涡轮塔架固定到过渡件31。该风力涡轮可配置成提供例如2MW的电功率。
在图4中，过渡件被从第一桩31移除。保持器可附接到过渡件33。起重设备(例如起重机)可通过起重设备附件附接到保持器。起重设备可因此同时提升保持器和过渡件。起重设备可设置有转向机构。转向机构可允许以不同角度安装和移除过渡件。这样，过渡件33可在箭头(箭头A)的方向上从桩31上被吊起和移除。然而，如上文所述，桩31可保持被打在海床35中。
因此，可移除连接到第一桩的旧过渡件。在示例中，移除旧过渡件可包括将用于保持旧过渡件的保持器附接到旧过渡件，并且使用起重设备吊起旧过渡件，使得过渡件从第一桩被移除。
在图5中，可提供第二基本上细长的桩40或单桩。第二桩(和待安装的风力涡轮的剩余部分，包括过渡件和风力涡轮塔架)可被放置在例如船只的主甲板上，并被运输到期望的海上位置，即，对应于第一桩31的海上位置。
第二桩可布置成接纳第一桩的至少一部分。因此，第二桩可包绕第一桩。
第二桩40从下端441纵向地延伸到上端442，从而限定长度。桩的材料可与上文针对第一桩描述的基本上相同，例如钢。第二桩40的外径可大于第一桩31的外径。第一桩从上端延伸到下端，限定第一长度，并且第二桩从上端延伸到下端，限定第二长度。
在一些示例中，第二桩的长度可比第一桩的长度长。在这些示例中的一些中，第二桩的上部部分可立于第一桩的上部部分之上。备选地或另外，被打入地面中的第二桩的部分可比被打入地面中的第一桩的部分长。
在一些示例中，第二桩的长度和第一桩的长度可基本上相同。第一和第二部分的上部部分可基本上处于相同的高度。
在一些示例中，第二桩的长度可比第一桩的长度短。在这些示例中的一些中，被打入地面中的第一桩的部分可比第一桩在地面中的部分长。被打入地面中的这种较短部分可由较高的第二桩直径来补偿。相应地，第二桩和地面之间的接触面积可大于第一桩和地面之间的接触面积。
特别地，第二桩40可包括沿着第二桩40的纵向长度的至少一部分的细长通道41。细长通道可从下端441延伸。在图5的示例中，细长通道可从下端441延伸到上端442。因此，可在第二桩40中形成通孔。在一些示例中，细长通道可从下端441延伸到上部部分下方的区段。因此，可在第二桩40中形成盲孔。
在一些示例中，通道41可在第二桩40的上端442处和第二桩40的下端441处具有相同的直径。在任何情况下，通道41可被具体地设定形状和尺寸以接纳第一桩31。为此，由通道41的内侧壁限定的内径可大于第一桩31的外径。
根据该示例，可提供用于保持桩的保持器(未示出)。如上面说明的，也可提供起重设备。保持器可附接到例如位于船只的甲板上的第二桩40。保持器可为例如用于夹紧桩的设备或具有围绕桩的一个或多个可控吊索的吊梁。起重设备还可连接到保持器。保持器(和因此第二桩41)可被吊起并朝向先前安装的第一桩31移位。
使用起重设备，第二桩40可位于基本上竖直的位置。第二桩40的通道41可与第一桩31的上端对齐。因此，细长通道可相对于第一桩居中。在这点上，第二桩40可使用起重设备在箭头(箭头B)的方向上移位。因此，第二桩可被降低以至少部分地遮蔽或覆盖第一桩。因此，第一桩31可接纳在第二桩40的下端中。因此，第二桩相对于第一桩移动，直到第二桩40至少部分地被插入海床35中。
桩40可通过锤(例如液压锤)适当地被打入海床中。桩40的上端442可具有超过锤的直径的直径，并且其可起作用以将锤“打击”的冲击均匀地分布到桩上。在本公开中，术语“打击”被限定为从锤到桩40的负载传递。在“打击”期间，锤可通过由功率单元(未示出)供应到锤的液压流体的压力而被提升。当流体压力被移除时，锤(未示出)下降并在桩40的上端442上产生向下的冲程。
如该图中所示的，第二桩40的内侧壁80(具体地细长通道的内侧壁80)包绕第一桩30的外侧壁81。
在示例中，桩40可通过振动驱动和钻孔装置被打入海床中。
显然，另外的桩可围绕安装的第一桩和第二桩以基本上相似的方式安装。
在一些示例中，围绕第一桩布置第二桩的细长通道的下端可包括：将用于保持桩的保持器附接到第二桩并将用于提升保持器的起重设备连接到保持器；将具有第二桩的保持器吊起到基本上竖直的位置；以及将第二桩的下端布置在第一桩的上端处或附近。
在示例中，围绕第一桩布置第二桩的细长通道的下端包括使细长通道相对于第一桩居中。例如，细长通道的内侧壁80和第一桩的外侧壁81之间的距离可在0.5米和10米之间，具体地在0.5米和5米之间。
在图6中，第一桩31已经被第二桩的通道接纳，并且第二桩40已经被打入海床35中。如该图中所示的，第二桩40的内侧壁80(具体地细长通道的内侧壁80)包绕第一桩30的外侧壁81。特别地，第二桩的侧壁80相对于第一桩的侧壁81径向向外布置。第二桩的侧壁80可相对于第一桩的侧壁81布置在0.5米至10米之间的距离处。
在一些示例中，第二桩可沿着其长度基本上包绕第一桩。在其它示例中，第二桩可仅包绕第一桩的一部分。
在一些示例中，在移除风力涡轮和过渡件之后，第一桩的一部分可被切割并从第一桩的剩余部分移除。第一桩的剩余部分的长度可短于保持风力涡轮的第一桩的长度。在这些示例中，第一桩的剩余部分可引导第二桩。
在示例中，第二桩的下端比第一桩的底端更深地布置在海床中。然而，在一些其它示例中，第二桩的下端可相对于第一桩的下端布置在海床中较浅的位置。第二桩的下端也可处于与第一桩的底端基本上相似的深度处。
可提供第二桩40，其可适于支撑相对于先前安装在第一桩上的风力涡轮(参见图3)更现代和功率更大的风力涡轮。结果，新的风力涡轮(其与先前安装在第一桩上的风力涡轮相比更现代且功率更大)利用了与先前安装在第一桩上的风力涡轮相对应的海上地点的最佳风力条件。此外，避免了用于定位新的第二桩的进一步的岩土工程研究。另外，由于先前安装的第一桩，海床更加坚硬，并且因此基础的稳定性提高。
一旦第二桩围绕第一桩被完全打入，第二桩可连接到第一桩。灌浆料可被插入细长通道的内侧壁和第一桩的外侧壁之间的空间的至少一部分中。因此，第一桩和第二桩可协作以承受风力涡轮负载。将第二桩附接到第一桩可有助于减小第二桩的尺寸并因此减小改造的基础的成本。
在图7中，可提供第二过渡件95。第二过渡件95可与上述过渡件相同或相似。
第二过渡件95可使用如上文所述的保持器附接到起重设备。具有第二过渡件95的保持器可被吊起到基本上竖直的位置，以将第二过渡件95安装到第二桩40上。在这方面，第二过渡件95的下部部分98可在箭头(箭头C)的方向上朝向形成在第一桩的外侧壁和第二桩的内侧壁之间的间隙97对齐和移位。在该示例中，过渡件的底端布置在第一细长桩和第二细长桩之间。然而，在其它示例中，过渡件可部分地包绕第二桩。
过渡件还可包括用于在灌浆之前临时支撑过渡件的支架。支架可附接到过渡件的外表面，并且它们可在例如第二桩的上端上支撑过渡件95的重量。这些支架可由起重设备支撑，或者可临时连接到第二桩。
一旦第二过渡件95安装在支架上，在第二过渡件95的下部部分98和第二桩的侧壁的内部部分之间形成环形空间。该环形空间可被灌浆，形成灌浆室。风力涡轮基础的灌浆室适于接纳灌浆料。如本文所用，术语灌浆料包括任何水泥基可凝固材料或可凝固材料的混合物。灌浆料用于支撑本风力涡轮基础。
灌浆料因此被引入过渡件和第二桩的内侧壁之间的间隙中。结果，第二过渡件95可适当地附接到第二桩40。随后，新的风力涡轮塔架(未示出)(以及对应的风力涡轮)可安装在第二过渡件95上。
备选地，新的风力涡轮塔架(未示出)(以及对应的风力涡轮)可直接安装至第二单桩的凸缘上，即无需过渡件。
总的来说，风力涡轮塔架的底部部分可布置在第二桩上。特别地，通过将过渡件连接到第二桩并将过渡件连接到风力涡轮塔架的底部部分，风力涡轮塔架的底部部分可布置在第二桩上。在示例中，将过渡件连接到第二桩包括将过渡件的下部部分定位在细长通道的内侧壁和第一桩的外侧壁之间形成的空间中。在另外的示例中，将过渡件连接到第二桩包括将灌浆料填入在细长通道的内侧壁和第一桩的外侧壁之间形成的空间的至少一部分中，用于将第二桩连接到过渡件。
在示例中，因此可提供包括如上文安装在基础上的多个风力涡轮的风场。
图8示意性地示出包括支撑风力涡轮的多个基础的风电场90布局。这些风力涡轮可能相对旧。与最先进的风力涡轮相比，这些旧的风力涡轮可能具有相对低的标称功率。每个基础(及其对应的塔架和风力涡轮)可与图3所示的相同或相似。该图中所示的布局包括七十个“旧的”和/或“功率较小的”风力涡轮(每个黑点89代表风力涡轮、塔架及其对应的基础)。如上说明的，这些功率较小的风力涡轮89中的每个都可配置成产生例如2MW。结果，对于这种风电场提供的电功率可在140MW左右。
图9示出使用如上文所述的方法用新的和功率更大的风力涡轮进行改造的重新提供功率的风电场99。图8的风电场90已经被功率改造成为重新提供功率的风电场99。在该图中，参考标号91(用圆圈包绕的黑点)代表改造的先前安装的基础，在该基础处已经安装了功率更大和更高效的风力涡轮。参考标号92代表已经移除的先前安装的风力涡轮的位置。在该示例中，没有风力涡轮安装在位置92。
在一些示例中，可对所有先前安装的基础89进行改造，以获得改造的风力涡轮基础，从而支撑功率更大和更重的风力涡轮。
在一些示例中，多个先前安装的基础可被改造以支撑新的风力涡轮，并且多个已安装的基础仍可支撑旧的风力涡轮。风电场因此可包括安装在改造的风力涡轮基础上的多个新的风力涡轮，即，包括包绕第一桩的第二桩，以及安装在第一桩上的多个旧的风力涡轮。
安装在改造的风力涡轮基础91上的风力涡轮利用了例如其中安装有“旧”风力涡轮的海上地点的有利风力条件和/或良好土壤条件。例如，改造的风电场可包括四十个“新”风力涡轮91，每个风力涡轮配置成产生12-20MW。结果，具有40个风力涡轮的风场99可输送480MW–800MW的电力。因此，很明显，与图8中所示的效率较低的风场相比，图9中所示的改造的风场配置成产生更多的电功率，并且，所有这些都通过形成改造的风场的部分的较少的风力涡轮来实现。
注意，风力涡轮可能需要线缆，该线缆可将海上风力涡轮连接到其它海上风力涡轮或控制中心或海上变换中心。在这方面，一旦新的风力涡轮安装在先前安装的基础上，连接到风场的“旧”风力涡轮的第一电缆部分可由连接到风场的第二风力涡轮的第二电缆部分替代。在示例中，第一电缆部分的仅一部分被替代。
在示例中，提供了一种用于对海上风场进行功率改造的方法，该海上风场包括安装在第一海上风力涡轮基础上的多个第一风力涡轮。该方法包括：选择包括海床中的第一细长桩的第一海上风力涡轮基础的一部分；在选择的第一海上风力涡轮基础上安装第二风力涡轮，其中第二风力涡轮具有比第一风力涡轮更高的标称功率；以及如上文所述安装第二风力涡轮。
图10是描述用于改造风力涡轮基础的方法的示例的框图的图示，该风力涡轮基础包括在地面中的第一基本上细长的桩。
框200表示围绕第一桩布置第二基本上细长的桩的细长通道的下端。细长通道基本上沿着第二桩的纵向方向延伸。该通道配置成接纳第一桩的至少一部分。第二桩可与上文所述的相同。
框201表示降低第二桩，使得细长通道包绕第一桩的至少一部分。因此，第二桩可包绕第一桩。
在框202，第二桩可被打入地面(例如海床)中。第二桩可如上文所述被钻入地面或海床中。
在一些示例中，根据本文描述的任何示例，图10的方法可包括另外的操作，例如将第一桩附接到第二桩。
利用这种布置，可提供第二桩，其配置成支撑相对现代和高效的风力涡轮。另外，这种新的风力涡轮可安装在先前安装的第一桩的相同位置，即，在土壤或风力条件方面可为最佳的位置。
图11是描述用于对海上风场进行功率改造的方法的示例的框图的图示，该海上风场包括安装在第一海上风力涡轮基础上的多个第一风力涡轮。第一海上风力涡轮包括被打入海床中的第一基本上细长的桩或单桩。
框300表示选择一个或多个第一海上风力涡轮基础。
在框301，提供了移除安装在选择的第一海上风力涡轮基础上的第一海上风力涡轮。在一些示例中，移除安装在选择的第一海上风力涡轮基础上的第一海上风力涡轮可包括移除附接到选择的第一海上风力涡轮基础的第一桩的第一过渡件。
在一些示例中，可从选择的第一桩的剩余部分切割并移除选择的第一桩的一部分。因此，剩余部分仍可被打在海床中。
框302表示围绕选择的第一海上风力涡轮基础的第一桩布置一个或多个第二桩。
在一些示例中，围绕选择的第一海上风力涡轮基础的第一桩布置第二桩可包括将第二桩的细长通道的下端定位成包绕第一桩的上端，细长通道基本上沿着第二桩的纵向方向延伸以接纳第一桩的至少一部分。
在框303，第二桩被降低以接纳选择的第一海上风力涡轮基础的第一桩。第一桩可插入延伸穿过第二桩的至少一部分的通道中。
在框304，第二桩被打入海床中。在一些示例中，第二桩可附接到第一桩。基础的承载能力可因此增加。
最后，在框305，第二海上风力涡轮安装在第二桩上。第二风力涡轮具有比第一风力涡轮更高的标称功率。
因此，风场可被进行功率改造。总发电量可因此增加。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括优选实施例，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其它示例具有不异于权利要求书的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有非实质性差别的等同结构要素，则这种其它示例旨在处于权利要求书的范围内。本领域普通技术人员可混合和匹配所描述的各种实施例的方面以及每个这样的方面的其它已知等同物，以根据本申请的原理构造另外的实施例和技术。如果与附图相关的参考标记被置于权利要求中的括号中，它们仅仅是为了试图增加权利要求的可理解性，而不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种用于改造风力涡轮基础的方法，所述风力涡轮基础包括在地面中的第一基本上细长的桩(31)，所述方法包括：
围绕所述第一桩(31)布置(200)第二基本上细长的桩(40)的细长通道(41)的下端，其中，所述细长通道(41)基本上沿着所述第二桩(40)的纵向方向延伸，并且其中，所述通道(41)配置成接纳所述第一桩(31)的至少一部分；
降低(201)所述第二桩(40)，使得所述细长通道(41)包绕所述第一桩(31)的至少一部分；
将所述第二桩(40)打入(202)所述地面(35)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，围绕所述第一桩布置所述第二桩的所述细长通道的所述下端包括：
将保持器附接到所述第二桩(40)以保持所述第二桩；
将起重设备连接到所述保持器以提升所述保持器；
将附接到所述第二桩(40)的所述保持器吊起到基本上竖直的位置；和
将所述第二桩(40)的下端(441)布置在所述第一桩(31)的上端(312)处或附近。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，围绕所述第一桩(31)布置所述第二桩(40)的所述细长通道(41)的下端包括使所述第二桩的所述细长通道(41)相对于所述第一桩(31)居中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二桩(40)具有圆柱形或圆锥形形状。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一桩(31)从上端(312)延伸到下端(311)，限定第一长度，并且所述第二桩(40)从上端(442)延伸到下端(441)，限定第二长度，其中，所述第二长度比所述第一长度长。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
将风力涡轮塔架(2)的底部部分布置在所述第二桩(40)上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将风力涡轮塔架的底部部分布置在所述第二桩上包括将过渡件(95)连接到所述第二桩(40)和将所述过渡件(95)连接到所述风力涡轮塔架(2)的所述底部部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将过渡件(95)连接到所述第二桩(40)包括将所述过渡件(95)的下部部分定位在所述细长通道(41)的内侧壁(80)和所述第一桩(31)的外侧壁(81)之间形成的空间中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将过渡件(95)连接到所述第二桩(40)包括将灌浆料填入在所述第二桩的所述细长通道的所述内侧壁(80)和所述第一桩(31)的所述外侧壁(81)之间形成的所述空间的至少一部分中，以将所述第二桩连接到所述过渡件。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括将所述第二桩附接到所述第一桩。
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