CN201582062U - 重力式海上风电机组的基础结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种海上风电机组基础结构，是一种重力式海上风电机组的基础结构，包括混凝土基座和设置在该混凝土基座上的混凝土承台，混凝土基座上设有若干开口向上的空腔，空腔内填充碎石块，混凝土基座的外形呈上小下大的棱台状。本实用新型，由于混凝土基座呈上小下大的棱台状，从而使水在流经基座时会沿棱台向上倾斜的侧面继续向上流动而不会形成直接的反射波，同时当水流沿斜面流到基座上表面后，由于基座内充填的是石块，起到消波作用而使水流的动能大大减小，从而使沿斜面回流的水流的动能降低，避免对海底泥沙造成扰动而形成冲刷。这样，本实用新型可以在冲刷型海底替代单桩结构，从而降低了海上风电场的投资成本。

Description

重力式海上风电机组的基础结构
技术领域
本实用新型涉及一种海上风电机组基础结构，特别是涉及一种重力式海上风电机组的基础结构。
背景技术
海上风电机组的基础结构是海上风电场建设的关键结构，其成本占海上风电场总投资的14～16％，远远大于陆地风电场3～5％的比例，因此，海上风电机组基础结构的成本是制约海上风电场发展的瓶颈，在某种程度上决定了海上风电场能否实现并网发电并成为传统能源的替代能源。
目前，海上风电机组的基础结构主要有混凝土重力式结构、单桩结构、三角架结构、导管架结构和浮式结构。其中，重力式结构适用的最大水深为10m，单桩结构的适用水深为10～30m，三角架结构的适用水深为30～50m，导管架结构的适用水深为50以上，而浮式结构的适用水深则为100m以上。上述几种基础结构的成本随结构形式和水深两个因素增长，相同水深条件下，单桩结构的成本大于重力式结构，三角架结构的成本大于单桩结构，导管架结构的成本大于三角架，而浮式结构的成本大于导管架结构。
如图1所示，单桩结构采用与风电机组塔架相同直径的钢桩2，通过液压打桩锤贯入海底，上端露出海面与塔架连接，并用桩帽1调整桩的垂直度，桩帽1与桩采用灌浆连接。单桩结构对海底冲刷不敏感，主要是因为其水深范围内的钢立柱长度的变化对基础结构的影响仅仅为海洋环境荷载的增大，而结构本身的不稳定性并没有很大的变化，并且环境荷载的增加可通过增加桩的入土深度来解决，而混凝土重力式结构的抗冲刷和防滑移能力较差，只能应用于具有硬质海床土的海域。因此，虽然与重力式结构相比，单桩结构的成本较高，海上施工周期较长，所需施工机具复杂，因而施工成本也较高，桩帽的灌浆工艺较复杂，也增大了单桩结构的成本。但因其良好的抗冲刷性能，目前仍是浅海海上风电场的主要结构形式。目前，国外大部分风电场采用了单桩基础结构，而我国由于海上施工能力的限制，东海大桥风电场则采用了八根桩加混凝土承台结构，其成本不仅高于重力式结构，也高于单桩结构和三角架结构。
由于混凝土重力式结构的成本最低，因此国内外都投入了大量的人力和物力开展混凝土重力式基础结构的相关研究，发展低成本的海上风电机组基础结构。目前，欧洲仅有一座海上风电场采用了重力式结构，美国由于近海为软基海底，尚没有采用重力式基础结构的海上风电场。我国的渤海湾多为软基海底，且大部分海域是冲淤质海底，因此，也不适用传统的重力式基础结构。
可见，混凝土重力式结构的抗冲刷和防滑移能力较差是限制其应用的主要问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是解决重力式混凝土海上风电机组的基础结构不具有防冲刷能力的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种重力式海上风电机组的基础结构，包括混凝土基座和设置在该混凝土基座上的混凝土承台，所述混凝土基座上设有若干开口向上的空腔，空腔内填充碎石块，混凝土基座的外形呈上小下大的棱台状。
上述方案中，所述混凝土基座呈正六棱台状。
所述棱台的侧面与底面的夹角为45度～70度。
本实用新型，由于混凝土基座呈上小下大的棱台状，从而使水在流经基座时会沿棱台向上倾斜的侧面继续向上流动而不会形成直接的反射波，同时当水流沿斜面流到基座上表面后，由于基座内充填的是石块，起到消波作用而使水流的动能大大减小，从而使沿斜面回流的水流的动能降低，避免对海底泥沙造成扰动而形成冲刷。这样，本实用新型可以在冲刷型海底替代单桩结构，从而降低了海上风电场的投资成本。
附图说明
图1为现有单桩结构海上风电机组的基础结构示意图；
图2为本发明重力式海上风电机组的基础结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作出详细的说明。
如图2所示，本实用新型包括混凝土基座10和设置在该混凝土基座10上的混凝土承台20，所述混凝土基座10上设有若干开口向上的空腔，空腔内填充碎石块，混凝土基座10的外形呈上小下大的正六棱台状，棱台的侧面与底面的夹角为45度～70度。
本实用新型的技术方案中，混凝土基座10的外形不限于正六棱台，也可以为正五、八棱台、十棱台等多种形状。其中棱台侧面与底面的夹角可根据海底的流速条件来确定，即海底流速较大时，该夹角可根据施工和强度因素选择较大的角度。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.重力式海上风电机组的基础结构，包括混凝土基座和设置在该混凝土基座上的混凝土承台，所述混凝土基座上设有若干开口向上的空腔，空腔内填充碎石块，其特征在于所述混凝土基座的外形呈上小下大的棱台状。
2.如权利要求1所述的重力式海上风电机组的基础结构，其特征在于所述混凝土基座呈正六棱台状。
3.如权利要求2所述的重力式海上风电机组的基础结构，其特征在于所述棱台的侧面与底面的夹角为45度～70度。
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