全球首個！華東院海上風電大直徑單樁基礎再出創新解決方案

　　歷經30多小時的連續奮戰，日前，由華東院發明并創新設計的全球首臺海上風電新型大直徑單樁-桶復合基礎，在莆田平海灣海上風電場二期項目成功實施！

　　

　　海上風電新型大直徑單樁-桶復合基礎施工現場

　　

　　

　　這是繼大直徑嵌巖單樁基礎設計后，華東院為福建等沿海地區復雜巖基地質條件下海上風電建設提供的又一創新型解決方案。

　　

　　這一創新設計，解決了巖質海床區域嵌巖施工難度大、周期長、風險高等一系列工程技術難題，有效提升施工效率，降低工程造價。

　　

　　大直徑單樁-桶復合基礎自2015年獲得國家發明專利授權，在國家自然科學基金、浙江省自然科學基金及華東院重點科技支撐項目等的支持下，歷經多年潛心研發，由點到面攻破多項技術難關，現已形成 “樁桶結構體系設計、樁桶作用機理與受力分析、筒體下沉控制與監測體系統設計” 等多項核心技術及系列發明專利。

　　

大直徑單樁-桶復合基礎三維計算分析云圖

　　

　　該設計利用大直徑單樁與吸力桶協同受荷的特點，充分調動樁/桶周土抗力，有效提升基礎結構整體水平承載性能，避免了大直徑嵌巖單樁在嵌巖施工過程中的穩樁、調平、塌孔、溜樁等一系列風險。

　　

　　實施前期，華東院海上風電技術團隊開展了大量的理論分析、數值仿真與模型試驗等工作。在項目業主中閩海上風電公司和 “官春光省勞模工作室” 的大力支持和精心組織下，在施工單位中交三航局的通力配合下，優化施工工序，順利完成了該基礎在平海灣工程中的首次試點應用，負壓桶體水平度在負壓沉貫全過程控制在1‰以內，達到世界領先水平。

項目團隊部分成員

　　

　　

　　華東院作為海上風電領域的先行者，充分掌握國際海上風電新技術、新材料、新方法，設計建成了一批具有開創意義的海上風電工程項目，走出了一條 “對標國際、踐行國內、走向國際” 的發展之路，引領了國內海上風電技術進步與行業發展。

　　

　　

　　2012年，華東院海上風電團隊開拓創新，發明了新型大直徑單樁基礎，解決了國外單樁基礎灌漿施工周期長和易疲勞失效的缺陷。深入研究多重、多向荷載長期聯合作用下，基礎與上部結構連接部位的損傷失效機理，提出沉樁過程中頂部法蘭疲勞損傷控制、法蘭保護、施工失誤校正等一系列措施，發明了無過渡段大直徑單樁基礎及調平與工藝控制的系列專利，成功設計了我國第一座大直徑無過渡單樁基礎，達到世界先進水平，榮獲浙江省專利金獎、中國專利優秀獎。

　　

　　該基礎憑借在結構可靠性、施工效率與便利性、造價等多方面的優勢，在國內外得到迅速推廣應用，目前在國內海上風電領域中應用比例達70%，是目前施工速度最快、經濟性最優的基礎型式之一。

大直徑無過渡段單樁基礎

　　　無過渡段單樁式海上風機基礎結構獲中國專利優秀獎

　　

　　隨后，又自主研發并成功實施了全球首座大直徑嵌巖型無過渡段單樁基礎，將大直徑單樁矗立在巖基海床的海上工程中。經過多年的科技研發，聯合三峽集團、天津大學、江蘇道達等企業，2016年華東院設計的首臺復合筒形基礎在江蘇響水成功實施完成，2017年實現風電機組與復合筒形基礎結構的一體化運輸安裝。此外，華東院還提出了加翼單樁、復合單樁基礎、新型重力式基礎等新型風機基礎型式，構建了海上風電不同海域條件下的系列解決方案。

　　

主要代表性專利成果






 

　　

　　

　　我國早期建成的海上風電場由于離岸較近，不設置海上升壓站，采用35kV海纜直接登陸，對海上升壓站的認識還近乎于空白。在吸收國外成熟經驗基礎上，團隊提出海上升壓站總體設計、設備布置、結構、遠程監控、大孤島和小孤島等不同供電方式、施工安裝及全生命周期管理一體化解決方案和行業標準，形成系統的集成設計成套技術，成功建成亞洲第一座110kV海上升壓站、第一座220kV海上升壓站，實現了亞洲海上升壓站 “0” 的突破。

　　

亞洲第一座海上升壓站

　　

　　目前已累計設計建成21座海上升壓站，設計在建亞洲第一座海上柔性直流站，推動我院海上風電步入全面、快速、規?；l展的新階段。

　　

　　

　　團隊成功攻克我國大規模遠距離淺灘海上風電場的開發建設難題，首次成功應用電壓等級最高的220kV交聯聚乙烯絕緣三芯同軸大直徑海底電纜，實現35kV到220kV電壓等級的風電場系統建設，實現我國高壓三芯海纜 “0” 突破。推動柔性直流海纜工程應用，設計世界最大傳輸容量、最高電壓等級的海上風電柔性直流海底電纜工程，達到國際領先水平。

海底電纜施工現場

　　

　　

　　團隊深入研究海上風電全生命周期管理，創建了國內首個 “海上風電數字能源服務平臺” ，在我國渤海、黃海、東海和南海四大海域構建了海上風電全生命周期智慧服務平臺，可加強對施工建設期的有效管控，提升風電場發電量，降低建設和運維成本，保障人員、設備和風場安全，已經成為多個區域行業監管部門的重要監管平臺，引領中國海上風電行業的智慧升級。

　　

　　華東院海上風電技術團隊是一支高層次青年人才聚集、專注海上風電科技研發與推廣應用的技術團隊，設計建成海上并網規模500萬千瓦，達到國內并網容量的80%。

　　

海上風電技術團隊

　　

　　主編或參編海上風電領域國家及行業規范30余項，獲省部級及以上獎項40余項，獲專利授權200余項（美國專利3項），主持或參與國家863計劃、國家自然科學基金等10余項課題，發表論文150余篇，引領并推動了我國海上風電技術進步和規?；?、產業化發展。

　　

　　依托 “華東海上風電技術研發中心”  “浙江省深遠海風電技術研究重點實驗室” 等多個省級研發平臺和重點實驗室，華東院積極布局、開展海上風電領域多項核心技術的超前研發，將為我國海上風電持續發展提供強大的技術儲備。