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JK鉴字[2016]第2078号 近海风电场无过渡段单桩基础与集成式附属构件技术研究

一、成果信息
【完成单位】 中广核
【简要技术说明】 课题依托中广核如东150MW海上风电场示范项目完成,在近海风电场设计了大直径无过渡段单桩基础,国内无过渡段大直径单桩基础形式施工方便,造价低、规避了灌浆料可能发生疲劳破坏的风险,但附属构件的安装难度较大。本项目对附属构件进行技术创新,采用了集成式附属构件,将外平台结构、电缆护管、靠船防撞装置、爬梯、牺牲阳极等集成于一座整体套笼中,套笼结构在陆上加工预制、整体安装,质量可控。在国内外首次采用并成功实践无过渡段大直径单桩基础集成式附属构件,为将来后续开发海上风能的工程提供了示范和参考。
无过渡段单桩基础设计研究成果首次运用至近海,并结合“一种抗打桩冲击的法兰结构(ZL 2014 2 0332711.4)”等专利,确保本工程单桩基础的顺利施工沉桩。为确保工程大直径单桩基础的安全运行,工程采用大面积砂被防冲刷技术,进行桩周局部防冲刷保护。同时设计采用了集成式附属构件,其优势在于:
1)省去过渡段约每台40~60t的钢材;
2)取消了桩体与过渡段之间的灌浆材料10~15m³,每台节省接近70万元,并省去相应的施工工序;
3)无过渡段单桩的成功实施,单桩基础的施工功效大幅度提高。原单桩基础施工,从沉桩至可安装风机至少需8天时间,而无过渡段单桩基础沉桩完毕即可安装风机,平均仅需1~2天时间。
4)采用了大面积砂被进行防冲刷保护,打桩完成后,即进行砂被抛填保护,在桩体周围抛投2块异形砂被,砂被抛填厚度约0.4~0.5m,覆盖面积约540m²。砂被整体性好、稳定性高,不会出现塌陷、被水流冲走等问题;砂被为软体结构,对海缆的保护效果较好,不会出现对海缆磨损严重等现象。
5)风机基础中所有附属构件采用了集成式套笼结构,将电缆管、防撞构件、爬梯、平台等集成于一座整体套笼中,套笼结构在陆上整体预制,质量可控。集成式附属构件整体运输至海上进行整体一次性吊装,大幅缩短了海上施工作业时间。
【研究起止时间】 2010.7 至2015.1
【任务来源】 计划外
【应用行业】 电力
【国家投资合计(万元)】  
【主要技术文件及来源】 1、鉴定评价大纲
2、工作总结
3、技术研究报告
4、专利证书
★无过渡段单桩式海上风机基础结构(ZL 2012 1 0114192.X)
★海上风机单桩基础集成式附属结构(Zl 2015 2 0060051.3)
★一种海上风机电缆保护系统  (Zl 2015 2 0164746.6 )
★一种抗打桩冲击的法兰结构(ZL 2014 2 0332711.4)
★海上风电大直径桩基础防冲刷砂被(ZL 2015 2 0881263.8)
5、行业标准
6、科技查新报告
7、检测报告
8、用户使用报告
9、经济和社会效益分析报告
10、其它有关文件
二、技术鉴定
【鉴定证书号】 JK鉴字[2016]第2078号
【鉴定形式】 会议
【组织鉴定单位】 中国机械工业联合会
【鉴定日期】 2016年11月14日
【鉴定批准日期】 2016年11月21日
【成果水平】  国内领先
【知识产权形式】  发明专利
【鉴定意见】 1. 提供的技术资料及文件齐全,符合科技成果鉴定要求。
2. 该项目的主要创新点:
(1) 在近海风电场成功应用了直径6~6.5米无过渡段单桩基础,与传统单桩基础相比,节省了40~60t钢材,节省了桩基础海上施工时间。
(2)首次采用了集成式附属构件,节省了单桩基础海上附属构件施工时间。
(3)首次提出了在桩周采用大面积砂被进行局部防冲刷保护的方法。
3.该成果在中广核如东150MW海上风电场示范项目应用,投资效益明显。
鉴定委员会认为,该成果具有自主知识产权,技术水平达到国内领先,经济、社会效益显著,应用前景广阔,一致同意通过科技成果鉴定。
建议:对所采用的新技术编制相应的工法标准,加大技术成果的推广。
 
鉴定委员会
委员会职务 姓名 工作单位 所学专业 现从事专业  
主任委员 赵玉起 中国港湾工程有限责任公司 港口水工 技术管理 原总工/教高
副主任委员 杜广平 北京鉴衡认证中心 机械工程 风力发电 总工/研高
委   员 薛孔宽 北京新型材料建筑设计研究院 近代力学 生态环境工程 教 授
委   员 董永生 中国科技产业化促进会 经济管理 经济管理 研究员
委   员 滕延京 中国建筑科学研究院 岩土工程 岩土工程 研究员
委   员 王 玲  中国建筑材料研究总院 材 料 建 材 教 高
委   员 蔡继峰 北京鉴衡认证中心 流体力学 风力发电 工程师
委   员 周 迎 科技部火炬中心 机械制造 科技管理 研究员
委   员 张世超 北京航空航天大学 材 料 材 料 教 授
           
三、应用前景
【推广应用前景】 国家发改委2007年8月发布了《可再生能源中长期发展规划》,规划中提出以规模化建设带动可再生能源技术发展的目标,在2010年~2020年期间,建立起完备的可再生能源产业体系。截止至2008年,全国风电总装机容量已达到10000MW。根据国家最新的风电发展规划,到2020年底,全国风电总装机规模达到100000MW,重点建设江苏等7个千万千瓦级大型风力发电基地,并在近海海域建设若干个海上风电场。
风能作为一种清洁可再生能源是适合大规模开发的,符合国家减碳减排的需求。江苏省位于我国东部沿海,其沿海地区地形平坦广阔,风能资源丰富,交通和接入系统条件便利,是建设风电场的良好场所,现已建成风电装机规模约640MW。根据《江苏省风力发电发展规划》,计划到2020年,全省建成风电装机10GW,其中陆上风电场3.0GW,海上风电场7.0GW。
本项目结合我国沿海海洋水文及地质特点,设计了具有自主知识产权的大直径无过渡段风机单桩基础技术及集成式附属构件系统,并通过中广核如东150MW近海风电场工程实践,表明其质量优良,海上施工作业时间短,安全风险低。研究成果具有重要意义,在后续其他海上风电场中可以推广使用。下列出近海风电场无过渡段单桩基础与集成式附属构件应用情况:

风电场项目 水深 风电机组 单桩基础台数
中广核如东150MW海上风电场示范项目 ~3~17m 4MW 38台
中电投滨海北区H1#100MW海上风电项目 ~6~13m 4MW 25台
江苏响水200MW近海风电场项目 ~6~10m 3MW 16台
江苏东台200MW海上风电场 ~0~8m 4MW 50台
华能如东300MW海上风电场工程 ~2~17m 4MW 38台
注:中广核如东150MW海上风电场示范项目为首次采用本课题技术的项目。
 
四、研发单位
【完成单位】 中广核
【单位通讯地址】  
【邮政编码】  
【单位属性】 企业
【隶属省部名称】 国资委

 
 
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