[发明专利]海上风力发电的基础构件及其施工方法

说明书

本发明公开了一种海上风力发电的基础构件及其施工方法，涉及风力发电技术领域，包括单桩基础、连接架和吸力桶基础，单桩基础的上端用于安装发电系统，单桩基础的下端用于固定在海底，连接架用于围绕单桩基础的外侧设置并用于与单桩基础固定，且吸力桶基础用于固定在连接架上不同位置并用于置于单桩基础的外周，吸力桶通过负压安装在海底并用于提供承载力。该海上风力发电的基础构件及其施工方法能够保证安装水深，且承载力好、可靠性高。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体是涉及一种海上风力发电的基础构件及其施工方法。

背景技术

海上风力发电是一种发展潜力很大的清洁能源，相较于陆上风力发电，没有地形的约束，其平均风速更高，年利用小时数更长，不会造成视觉及噪音污染，适合安装大容量风机，离沿海能源高需求地区更近，输电距离短。海上风力发电机由于建造在海洋环境中，在水中的基础部分受到水平向的波浪、洋流荷载，竖向的上部结构自重荷载，以及上部结构在风荷载作用下提供的水平向荷载和弯矩。海上风电基础的机构复杂，技术难度较大，建设成本高。目前海上风电基础使用最多的是单桩基础。其他传统的海上风机基础形式还有导管架基础、重力式基础、高桩承台基础等等。

现有的海上风电基础机构有：①单桩基础，将大直径空心圆形桩钻入或打入海底土中，在桩顶灌浆连接过渡段，再在过渡段的法兰上固定风机塔筒。②导管架基础，由大直径、厚壁的低合金钢管焊接而成的大型桁架结构，其底部可由桩或者吸力桶固定式，适合较大水深。③重力式基础，靠较大质量的底座提供水平抗力及抗倾覆弯矩。④高桩承台基础，由多根打入海床中的斜桩和其上承载的钢混平台组成，施工简单，成本低，在我国浅海地区的风场有较多应用。⑤吸力桶基础，是近年来出现的基础结构形式，由倒扣式桶型结构作为基座吸附于海床面，基础下部通过负压贯入海床以下一定深度，上部通过过渡段或钢管顶内法兰与塔桶连接。

以上传统的海上风电基础结构都存在各自的问题。单桩基础比较依赖较为密实的砂质土工程地质条件，同时受到安装设备的限制，桶径不能做的过大，这就导致单桩基础的极限水深只能达到40多米。导管架基础可承受的水深较大，但是由于结构复杂，制造成本高，同时结构连接点过多，疲劳问题突出。重力式基础的体积过大，过于笨重，同时在基础安装之前还需要进行基础面海床的整平处理，成本过高，事实上行业内重力式基础的使用非常少。最新出现的桶型基础有了少量试验性质的应用，但是由于桶径非常大，该型基础的工程应用还不够成熟。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上风力发电的基础构件及其施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够保证安装水深，且承载力好、可靠性高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种海上风力发电的基础构件，包括单桩基础、连接架和吸力桶基础，所述单桩基础的上端用于安装发电系统，所述单桩基础的下端用于固定在海底，所述连接架用于围绕所述单桩基础的外侧设置并用于与所述单桩基础固定，且所述吸力桶基础用于固定在所述连接架上不同位置并用于置于所述单桩基础的外周，所述吸力桶通过负压安装在海底并用于提供承载力。

优选地，所述单桩基础包括第一单桩段和第二单桩段，所述第一单桩段的下端和所述第二单桩段的上端固定连接，且所述第一单桩段的上端固定有过渡段和上平台，所述过渡段的下端固定在所述第一单桩段的上端，所述上平台固定在所述过渡段的上端，且所述上平台用于工作人员站立，所述过渡段的侧壁上还固定有爬梯，所述爬梯的上端延伸至所述上平台，所述爬梯用于工作人员攀爬，所述第二单桩段用于伸入至海下并固定在海底。

优选地，所述第一单桩段的外径大于所述第二单桩段的外径，且所述第一单桩段的下端与所述第二单桩段的上端固定连接并平滑过渡。

优选地，所述过渡段的上端开口并用于固定发电系统，所述上平台围绕所述开口周向固定。

优选地，所述吸力桶基础包括至少三个吸力桶，且所述吸力桶围绕所述单桩基础的外周排列，各所述吸力桶下端用于在吸力的作用下吸附在海底。