1、1海上测风塔系统简介新能源电场规划部2012年12月2整体概述概述二点击此处输入相关文本内容概述一点击此处输入相关文本内容概述三点击此处输入相关文本内容3目 录 一、概况 二、海上测风塔主要类型 三、海上测风塔设计 四、海上测风塔建设4一、概况 1、海上发展风电的优势 2、海上风电场类型 3、我国海上风电发展现状及前景 4、海上测风任务的必要性及紧迫性 5、海上测风工作的主要内容 6、海上测风工程审批5一、概况1、海上发展风电的优势海上风资源丰富，风速高，很少有静风期，风况优于陆地，可以有效利用风电机组发电容量。通常海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%。海上风的湍流强度低，在陆上设计寿
2、命20年的风电机组在海上可达2530年。受土地利用、噪声污染、鸟类保护、电磁波干扰较少，不涉及土地征用等问题。6一、概况2、海上风电场类型多年平均大潮高潮线理论最低潮位5m50m潮间带和潮下带滩涂风电场近海风电场深海风电场7一、概况3、我国海上风电发展现状及前景 具备大规模发展海上风电的资源条件 根据中国气象局风能资源详查初步成果，我国525米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度风电可装机容量约 2亿千瓦。 建设及运行经验不足 我国在海上风电场建设方面才刚刚起步，在风资源评估、海上风电场的设计理论和方法、海上风电场的建设与运行等方面的经验还相对欠缺。8一、概况3、我国海上风电发展现状及前景
3、我国目前已建成的海上风电总装机为142MW。表1.1 我国已建成海上风电项目项目总装机单机容量上海东海大桥海上风电项目102MW34台3MW江苏如东潮间带试验风电场32MW6台1.5MW；6台2MW；2台2.5MW；2台3MW；渤海湾试验风电机组1.5MW1台1.5 MW江苏响水试验风电机组6.5MW1台2.5MW；2台2MW；9一、概况3、我国海上风电发展现状及前景 已开展前期工作和拟建的海上风电项目约有24 个，主要分布于江苏、浙江、上海、山东、福建和广东等地。表1.2 我国部分在建和拟建的海上风电项目项目总装机单机容量江苏如东海上潮间带示范风电场150 MW58台江苏大丰潮间带风电示范项
4、目300 MW100台3MW江苏大丰海上风电项目示范工程300 MW /江苏响水近海风电场201MW67台3MW广东湛江徐闻海上风电项目48MW /10一、概况3、我国海上风电发展现状及前景 电力市场条件好 东部沿海地区是国内经济最发达的地区电力需求量大。 风电设备制造技术成熟 我国目前已基本掌握大型风电机组的制造技术，能够生产单机容量2MW以上适合海上风能资源的风电机组。 国家政策扶持 “十二五”规划，2015 年中国海上风电将达到500 万kW，2020 年海上风电将达到3000 万kW。11一、概况3、我国海上风电发展现状及前景表1.3 我国东南沿海省市的海上风电发展规划地区规划装机容量
5、/万kW2015年2020年潮间带近海总计潮间带近海总计上海10607020135155江苏260200460290655945浙江2013015050320370山东120180300120580700福建1030403080110合计1020228012一、概况3、我国海上风电发展现状及前景标准建设初步形成 2008年以来陆续制定了海上风电规划、预可行性研究、可行性研究以及施工组织设计等阶段的有关技术规定。 2010年1月国家能源局和国家海洋局联合发布了海上风电建设管理暂行办法，对海上风电场工程项目规划、前期工作、开发权、核准等建设程序进行了规范。 初步形成我国完整的海上风电前期工作技术标
6、准管理体系。13一、概况4、海上测风任务的必要性及紧迫性 必要性 评估风场风力资源，遴选、确认优势风场的依据； 机组选型、微观选址、发电量评估的依据； 减小投资风险，提高经济效益； 配合后续电厂运转监测工作。 14一、概况4、海上测风任务的必要性及紧迫性 紧迫性 未来几年时间里，我国海上风电将迎来一个快速发展时期； 目前我国已建成的海上测风塔较少，海上风能资源缺乏长期、准确的实测资料； 我国因为风电的发展太快，基本没有遵循拟选风电场测风时间必须满一年的原则，目前气象数据都是直接通过气象局来采集的，这样的数据精确度低，针对性差，缺乏科学性。15一、概况5、海上测风工作的主要内容测风塔选址、测风方
7、案设计；测风塔通航安全评估专题报告编制、评审并取得主管海事局的批文；测风塔海域使用论证及海洋环境影响评价专题报告（表）编制、评审并取得主管海洋局的批文；取得主管海事局关于水上水下施工作业许可证；海上测风塔基础及平台设计、材料采购、制造、运输、施工、监理、维修；塔架设计、制造、运输、安装；16一、概况5、海上测风工作的主要内容测风仪器采购、检验、安装；测风塔基础及平台、塔架、测风设备的安装施工进度、质量等监控；负责测风塔及相关设备两年的运行、维护；测风塔航标的设计、采购、安装及两年的运行、维护；两年测风数据的采集与分析。编写项目资源分析及规划报告17一、概况6、海上测风工程审批海域使用申请环境影
8、响评价通航安全评估水上水下施工许可证项目前期工作承担单位施工企业县级海洋主管部门有审批权的地方海洋主管部门工程管辖区海事主管部门水上水下施工许可证18二、海上测风塔主要类型 1、塔身结构类型 2、基础结构类型 3、常用测风塔类型 4、海上测风雷达系统 5、海上测风雷达系统在国内的推广及应用 6、海上测风塔费用估算19二、海上测风塔主要类型1、塔身结构类型 常见的测风塔结构形式有自立式和拉线式两种。 拉线基础数量多，施工工艺复杂，且对航道通行安全有一定的影响，通常不予以考虑。 自立式测风塔的塔架形式可分为单根圆筒式、三角形桁架、四边形桁架等。20二、海上测风塔主要类型1、塔身结构类型 单根圆筒式
9、塔架结构所需钢管直径大，有较大的迎风面积和质量，因此，所受的风载荷和弯矩都比较大，需要进行海上特有风况的结构强度分析。21二、海上测风塔主要类型1、塔身结构类型 三角形桁架结构形式较为稳定，塔架受风荷载作用较小，最为经济；22二、海上测风塔主要类型1、塔身结构类型 四边形桁架结构形式亦较为稳定，一般情况下当三角形桁架不能满足受力及变形要求或不经济时，塔架可选用四边形桁架结构形式。23二、海上测风塔主要类型2、基础结构类型 海上测风塔基础的结构形式，有单立柱钢管桩基础、导管架基础、重力式基础、吸力桶式基础、混凝土桩基承台等。 一般采用桩基础、重力式基础或二者结合形式3种，其中以桩基础形式最为常见
10、。24二、海上测风塔主要类型2、基础结构类型 单立柱钢桩结构采用大直径钢桩，结构形式简单，国外应用比较普遍；25二、海上测风塔主要类型2、基础结构类型 导管架基础，基础受力情况明确，抵抗极端工况的能力较强，但海上防腐要求较高。26二、海上测风塔主要类型2、基础结构类型 混凝土桩基承台一般采用PHC桩，沉桩方便，且造价比钢材低，仅为钢桩的1/3 2/3，有较好的贯入性能，打桩后现浇承台。27二、海上测风塔主要类型3、常用测风塔类型 目前，欧洲已安装的海上测风塔，大多都采用单桩基础。根据已有国内外的建设经验，海上测风塔一般采用的形式有：自立式单根圆筒结构、自立式三角形桁架结构、声雷达（Lidar）
11、测风塔等；基础采用较多的形式有：单立柱( 单桩、三桩) 、导管架等。28二、海上测风塔主要类型3、常用测风塔类型表2.1 国内外部分海上测风塔案例国家德国德国德国美国荷兰德国德国台湾运作时间2003.92007200820032004200620052006海面高度101m101m120m23m118m40-180m90m60m作业水深33.5m25m21.8m15.2m17m24m24m5m测风塔形式四角圆管三角圆管三角圆管三角圆管三角圆管三角圆管四角圆管四角角钢水下构造四角套管单桩单桩三桩单桩单柱重力座单桩八桩重量650t434t320t-1500t380t225tLidar有无无有无无无
12、无离岸距离45km31km45km3.2km-35km35km10km29二、海上测风塔主要类型3、常用测风塔类型 考虑到基础的施工难度和成本，一般分析认为自立式三角形桁架结构塔架是海上测风塔的首选。030 m水深范围内，基础采用单立柱单桩；010 m水深范围，基础采用混凝土桩基承台结构比较合适。30二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 目前，全球海上测风雷达系统主要采用的是声雷达和激光雷达技术，技术成熟并成功投放市场的产品有很多，其中最具代表性的为美国 SECONDWIND 生产的 TRITION 声雷达测风系统和全球领先的可再生能源咨询公司Natural Power 生产的ZephI
13、R连续波激光雷达测风系统。31二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 TRITON 声雷达测风系统32二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 TRITON 声雷达测风系统表2.3 TRITON 声雷达测风系统基本参数测量高度30 - 200 米测量精度 0.1m/s数据采集率（未经过滤）98%（200米内任意高度）过滤数据采集率95%（在数据质量系数大于90% 的情况下）过滤数据相关性相关系数 0.98数据上传速率通过通讯链接，每十分钟更新一次。自动数据缓存及备份额定功耗 7W（平均值）工作温度 40C 至 +65C质量350 450 公斤，根据配置而定安装时间运抵现场后2小时内即可安
14、装调试完毕33二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 TRITON 声雷达测风系统 在过去四年里，TRITON 声雷达测风系统已经为全球30多个国家安装并运行时间共超过500万小时。2010年9月14日，美国风能协会在一次风能评估研讨会上公布了一项研究成果：总共11个风资源评估机构用30m和50m测风塔数据，推算出的测风塔80m高度的平均风速比实际测得的风速高出2%，最高误差3.6%。而在所有高度，TRITON 声雷达和测风塔测得的数据相差小于1%。34二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 TRITON 声雷达测风系统35二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 ZephIR连续波
15、激光雷达测风系统36二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 ZephIR连续波激光雷达测风系统表2.4 ZephIR激光雷达测风系统基本参数测量高度10 - 200 米，延伸高度300米测量时间1秒钟测量一次，每次每个高度采样50个离散点 探测长度（有效采样长度）在100米高度小于7.7米，在10米高度只有0.07米风速精度0.5%风速范围1m/s至70m/s风向精度0.5度温度范围40至 +50功耗69W质量55kg安装时间运抵现场后2小时内即可安装调试完毕37二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 ZephIR连续波激光雷达测风系统 ZephIR是全球第一家专门为满足风电行业需求而
16、设计的激光雷达。进入市场运营8年，商业运营超过6年，安装在欧美和亚太地区的500多套ZephIR连续波激光雷达测风系统，能在-4050的极端环境下运行，第一台样机安装至今已有8年，仍在正常运行。 ZephIR激光雷达可以精确测量风速（水平、垂直）、风向、风切变和紊流强度等数据，并独家拥有云雾回波信号自动识别和过滤功能，在所测数据中会自动将这部分数据过滤出来剔除掉，保证所测环境风资源的准确性。38二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 ZephIR连续波激光雷达测风系统 2006年Naikun选择了Natural Power生产的ZephIR收集赫卡特海峡的海上风力数据。所有数据均以实时传输
17、的形式传送给身处德国的风力资源管理机构英国维多利亚的海洋大气管理机构。收集到的数据用于优化风电项目的设计以及风电场的布局安排。ZephIR激光雷达测风系统的可靠性和适用性，以及98%的数据可用率，使该项目取得了成功。有力的证明了ZephIR激光雷达测风系统以及实现陆地与海洋风能的无障碍开发。39二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统 与传统的海上测风塔比较，海上测风雷达系统具有明显的优越性：重量轻，设备重量仅为几十到数百公斤；载荷小，因此基础结构可以大大简化，节省费用；不需要塔架，节省费用，安装较为简单，无需动用大型吊装船舶；测风数据在高度分布上连续，数据精度高，采集周期短；a) 便于维护
18、，可有效解决海上测风塔的高空维护难题。40二、海上测风塔主要类型4、海上测风雷达系统表2.2 海上激光雷达测风系统与传输自立式测风系统对比表项目名称激光雷达传统自立式测风塔（100m）测量高度40-300米高度任意12个不同高度10-100m高度，任意调整测量要素水平、垂直风速、风向、温湿度、气压水平风速、风向、温湿度、气压数据记录方式每秒采集、每秒记录，十分钟平均每秒采集，十分钟平均传输方式3G或GPRSGPRS邮件在线监测可以不可以设备寿命15年或更长，激光头为5年，雨刷为2年风速仪为2年，主机为不低于10年维护方式维护简单、便捷专业登高作业人员设备安全性装有GPS全球定位与其它锁头项目总
19、经费580万1000万以上（EPC）项目总工期45天60-90天海上作业时间8.5天45天可施工时间112月5-9月底回收与利用桩体与设备可重复多次使用除设备外、塔架，基础为一次性投入使用拆除费用预算约120万约1500万移装费用预算约150万（不超过30海里）具有不可操作性桩体使用寿命一般为25年一般为20年41二、海上测风塔主要类型5、海上测风雷达系统在国内的推广及应用 2012年3月，峰能公司受香港电灯有限公司（港灯）的委托，在其位于南丫岛外的一处海上风电场部署了亚洲首台激光雷达测风设备，用以获取海上风速和风向的数据。该项目标志着激光雷达首次在亚洲海上风电场使用，同时也是ORQA（海上风
20、险量化分析）在亚洲的首次应用。 ORQA是最先进的遥感技术数据监测平台，专为捕捉海上风电产业所需的气象、环境、海浪和潮汐等数据而设计。42二、海上测风塔主要类型5、海上测风雷达系统在国内的推广及应用 ORQA平台的构成包括了基于第二代激光雷达技术的测风设备Galion， Galion具有独一无二的全天候扫描能力和长达4千米的扫描范围，能够捕捉到传统设备所不能获取的数据，如风资源的垂直剖面图，并能迅速捕捉到多个风机位置轮毂高度处的风速。43二、海上测风塔主要类型6、海上测风塔费用估算表2.5 几种不同类型海上测风塔的费用估算（万元）项目名称单立柱钢管桩型测风塔混凝土桩承台测风塔单桩雷达测风塔前期
21、设计费用252525基础费用1508591塔架制作808037（过渡段制作）海上吊装320250240地勘费用505050设备费用120120150项目管理费用505050其他费用505050合计84571069344三、海上测风塔设计 1、海上测风塔选址及布局 2、海上测风塔结构设计 3、测风塔设备配置及安装45三、海上测风塔设计1、海上测风塔选址及布局 选址 由于近海海面一般比较开阔，地势平坦，少有障碍物阻挡，具备风资源代表性的测风塔可安装位置较多，此时，应结合地质条件，将测风塔布置在基础设施建设费用较少的位置，且应尽量避开航道；若测风塔安装点附近有海岛或其他海上建筑物、构筑物，安装点应尽
22、量远离障碍物，或者测风点距离障碍物的距离大于10倍障碍物的高度。测风塔的具体布置应依据风电场地形复杂程度而定。46三、海上测风塔设计1、海上测风塔选址及布局 布局一个风电场的建设通常配有一台主测风塔（PM）和几个辅助测风塔（SEM）。测风塔之间的距离不要超过7km。主测风塔的位置一定要安装在预测的所建风电场边界范围的0.5海里以内。主测风塔的位置要是在场址的盛行风向，对相关的障碍物也要做适度的分析。47三、海上测风塔设计1、海上测风塔选址及布局 布局若无障碍物阻挡，主测风塔可安装在场址中央有代表性的位置，在主测风塔周围再设立24座与基本测风塔同高度或略低于基本测风塔高度的测风塔。考虑到测浪仪的
23、安装，测风塔最好定位于风电场海水最深处的0.5海里之内。48三、海上测风塔设计1、海上测风塔选址及布局 布局0.5海里PMSEMSEMSEM7海里49三、海上测风塔设计1、海上测风塔选址及布局 布局 由于海上测风塔成本高，为了减少风险，可以在项目初期安装浮标测风设备，待项目成熟后安装测风塔，通过浮标所测的长期数据与测风塔所测的短期数据之间的相关性分析，可以大大减少风能资源评估的不确定性。50三、海上测风塔设计 海上测风塔使用年限一般为35年，高度一般在100m左右，建造位置一般在近海海岸。测风塔的主要部分包括下部基础、测风塔上部结构和固定测风仪的测风悬臂组成，附属部分包括避雷针、航空障碍灯、警
24、示牌和爬梯等。 目前国内尚无海上测风塔基础方面的设计标准，也没有成熟的设计经验和手段可供设计参考。进行海上测风塔基础设计时，主要根据测风塔的使用功能及设计年限，并参考国内类似工程的相关规程规范，合理确定测风塔基础设计标准。2、海上测风塔结构设计51三、海上测风塔设计 一般海上测风塔建置的设计应考虑的问题有：台风地震：海峡区域的地理、气象特性所造成的极端负荷与匹配强度。 海床：地质松软恶劣需有植桩强度、型式考虑。涌浪：最大浪高与周期。漂砂：避免地质不稳定区域。上下船塔：塔架上工作所需泊船定位与人员安全设施。腐蚀：塔架结构的浸海、盐害与潮间带等防蚀。工作电源：太阳光电、风电、蓄电池等测具动力的提供
25、。运补维修：包括空中、海上、甲板面与塔顶的运补维修。52三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 工程地质条件 海上测风塔需增强抗震设计。在砂土地区，还需考虑是否存在砂土液化的可能性。地震53三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 工程地质条件 海岸类型主要有：生物海岸、基岩海岸、平原海岸（三角洲海岸、淤泥质海岸和沙砾质海岸）。地层岩性54三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 工程地质条件 三角洲海岸和淤泥质海岸，地层由上而下，一般为淤泥质土层、粘土层、粉砂层。各层厚度不均，分布不连续，增加了基础结构的成本。地层岩性55三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 工程地质条件 沙砾质海岸，
26、岸滩组成物质以砂、砾为主，基础地质条件相对较好。地层岩性56三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 海洋水文条件 海水中含有大量的盐类物质，加上海洋生物的附着，以及海水污染等因素，对钢结构、钢筋混凝土结构具有一定的腐蚀性。海水的腐蚀性57三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 海洋水文条件 海流、潮汐、海浪的动能会对基础的稳定性产生影响。海流、潮汐、海浪表3.1 部分海域实测海洋水文条件项目渤海海域某项目黄海北部海域某项目波浪海域以风浪为主，涌浪为辅。其中风浪出现频率为80%以上。常浪向S向，出现频率为10.87%，次常浪向SW向，出现频率为7.48%。强浪向NNE，次强浪向NE，全年平均
27、浪高1.1m，测得最大浪高4.6m。潮汐平均潮位：1.77m；最高潮位：3.38m；最低潮位：0.14m；潮汐型态系数为0.77，潮汐强度中等。潮差大，流速小。平均高潮位4.92m，平均低潮位1.02m，平均潮差3.80m。海流潮流性质为不规则半日潮流，运动形式基本呈往复流。以潮流为主，余流较小。58三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 海洋水文条件 每年冬天，受到来自西伯利亚的潮寒侵袭，我国的渤海和黄海北部以及山东半岛南部沿海的胶州湾和乳山湾都有不同程度的结冰现象，会严重影响了海面建筑物、构筑物的安全。海冰59三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 海洋水文条件 2010年黄海渤海的海
28、面塔冰厚度达到了27cm，形成了冰灾。海域结冰面积达3.6万km2，渤海多处灯塔、航标灯损坏，数百艘渔船受损。海冰60三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 结构防腐设计 海上测风塔根据其暴露条件可分为大气区、浪溅区、潮差区、海水全浸区和海泥区等腐蚀区带，其中浪溅区和潮差区腐蚀最严重，其次是海泥交界处下方区域。不同的环境条件和暴露条件有不同的腐蚀规律，一般情况下应采取相应的防腐、保护技术措施。常用的防腐方法有热浸锌法、热喷铝（锌）复合涂层法、涂层法和阴极保护法。钢结构防腐设计61三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 结构防腐设计 根据海水盐度，参照海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范（JTJ
29、275-2000），对基础混凝土结构进行防腐蚀设计。一般采取的防腐措施有：增加保护层厚度、提高混凝土强度等级、控制水灰比、基础外围防腐涂层、钢筋阻锈剂等。钢筋混凝土防腐设计62三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 基础荷载类型 海上测风塔除承受结构自重、设备自重、风荷载（要考虑台风的影响）、地震作用、温度荷载、覆冰荷载、安装检修荷载外，由于其所处的海洋环境，还要承受波浪荷载、潮汐荷载、洋流荷载和船舶撞击荷载。 各工况均考虑相应的风、浪、流荷载作用，并在运行工况下考虑船舶撞击力作用。风、浪、流等荷载考虑2种不同的作用方向：（a）垂直与塔架某一侧面；（b）与塔架某一侧面成45夹角。63三、海上
30、测风塔设计2、海上测风塔结构设计 塔身设计要素主体结构：在满足设计要求的前提下，宜选用较小根开值。截面形式：采用钢管截面比角钢截面合适。横杆间距：应保证塔柱强度承载力和稳定承载力相当。斜杆形式：采用十字斜杆或人字斜杆较为合适。测风悬臂：根部采用钢管塔架，以保证结构安全，端部采用单钢管悬臂，将结构对风的干扰降至最小。设计年限：小于5年。64三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 塔身设计要素风荷载特点：挡风系数应分段考虑，计算风振系数时需要用到振型系数，应考虑多个风向。65三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 塔身设计要素除了要考虑一般风载荷之外，还应考虑台风的威胁。2011年8月，在蒋家
31、沙海域，龙源风电海上测风塔因遭遇超强台风“梅花”而倒塌，严重影响“两沙”海域生产和过往船只的安全。66三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 基础和承台的连接表3-3 不同连接形式的优缺点及适用性连接形式优点缺点焊接构造简单、节约钢材、加工方便易产生变形和内应力、海上焊接施工难度大、成本高、工艺复杂、施工质量可靠性差、质量检测手段复杂等螺栓连接 变形较小、安装简单、操作方便构件安装精度要求高，难以保证；施工难度大、施工成本高灌浆连接结合部平整严密、全断面有效连接；对钢结构不施加外力和热量；易于吸收构件制造误差和安装偏差灌浆开始前要对钢桩做专门的处理；灌浆的不连续等因素会影响灌浆的效果；灌浆过
32、程中要求对灌浆进行质量控制67三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 基础和承台的连接 国内焊接和螺栓连接的技术已经非常成熟。但是灌浆连接技术在响水海上测风塔的建设中才首次得到应用。据相关资料，响水风电场海上测风塔经受住了多次大于13 m/s海风、瞬间风速达29.2 m/s的考验。68三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 附属结构设计 电能供给：太阳能电池板 工作平台：作业平台、爬梯、护舷（海冰高度及海冰撞击） 泊船位：避免船只与测风塔基础发生碰撞作业运补相关设施69三、海上测风塔设计2、海上测风塔结构设计 附属结构设计 警示漆 交通灯 防雾灯 高空警示灯航行警示 测风塔需要配备标准的避
33、雷装置，安装有独立引下线的防雷击接地装置和避雷针； 接地电阻应小于4 ，若接地确有困难，可适当放宽； 对于多雷暴地区，测风塔的接地电阻应引起高度重视。防雷击70三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 随着风电机组单机容量越来越大，其轮毂高度也越来越高，要求测风塔的高度也越来越高，造成测风塔的仪器安装、检修和维护越来越困难。考虑到海上测风环境恶劣，受台风袭击较多, 测风塔维修不方便, 而测风数据完整率要求高,维护困难的特点，一般采取在测风塔的最高处应安装2 套测风仪，对测风仪器设立双备份系统的措施。71三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备布置应至少布置不少于3层的风速观测，
34、分别为10m 高度、轮毂中心高度、10m 的整数倍高度；还应布置23 层风向观测，一般布置在测风塔的10 m 高度、中部和顶层高度；是否需要布置温度、气压、湿度等气象要素观测应以满足今后风电场风能资源评估和设计的有关要求为原则。一般安装在10m高度处。对于评估和设计有其他要求的，则按照要求，在不同高度增加或减少风速仪和风向仪。72三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数表3-4 一般测风仪器设备技术要求一览表设备采样间隔计算和记录内容测量范围精度风速仪3s每10 min的平均值和标准偏差以及每10 s 内的最大风速及其对应的时间和方向（m/s）060 m/s0.5 m/
35、s风向仪3s每10 min 的风向值（）03602.5温度计10min每10 min 温度值（）- 40+501气压计10min每10 min的气压值（kPa 或hPa）60108 kPa3%湿度计10min每10 min 的相对湿度值（%）0100%1%数据记录仪数据采集器应具有风电场风能资源测量和评价技术规定中规定的测量参数的采集、计算和记录的功能，同时具有在现场和室内下载数据的功能，能完整地保存不少于3 个月采集的数据量。73三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 全球测风设备的生产厂家有很多，目前，国内测风设备主要为美国NRG公司的Symphonie型测风仪。
36、74三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 测量范围：1m/s到96m/s(最高记录值) 精确度：在5m/s至25m/s内0.1m/s 开始转动风速：0.78m/s(1.75miles/hour) 环境温度范围：-55至60，0至100%RHNRG #40风速传感器75三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 测量范围：0360 精确度：1；电位计线性1% 死区：最大8，典型4 启动风速：1m/s 环境温度范围：-5560，0100%RHNRG #200P风向传感器76三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 测量范围：
37、-40到+52.5 精度：1.11 环境湿度范围：0100%RHNRG #110S温度传感器77三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 测量范围：15到115kPa 精度：1.5kPa 安装：直接安装在塔上或者用绑带固定在铁箱内。NRGBP20气压传感器78三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 测量范围：0-95%RH 精度：5%RH 环境温度范围：-40到+54NRG 湿度传感器79三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 数字输入(9通道)：6个用于风速计输入；3个可设定输入可接附加风速计或雨量计； 模拟输入(6
38、通道)：2个风向标输入接口；4个可设定模拟输入用于附加风向标、温度、日射强度、气压及相对湿度等接入；NRG 15通道Symphonie PLUS记录仪80三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 数据取样：2秒钟取样时间间隔；10分钟固定记录时间间隔； 数据存储：按10分钟间隔存储每个通道平均值、标差、最大最小值及时间标识；数据存入内部稳定内存并每一小时向不可擦除内存卡写入一次数据；数据卡有680天存储容量。NRG 15通道Symphonie PLUS记录仪81三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 环境：工作温度：-4065；工作湿度：0-1
39、00%RH无补偿； 精确度：数字数据平均值：测量精度为0.5Hz，存储分辨率为0.1%；模拟数据平均值：测量精度为全部测量值的0.1%；存储精度为存储值的0.1%；标准偏差：存储精度为4；最小/最大值：存储精度为0.3%。NRG 15通道Symphonie PLUS记录仪82表3-5 部分型号测风仪器设备技术参数对比表名称型号测量范围精度环境温度分辨率风速传感器Thies0.375m/s0.350m/s，平均值1%或者0.2m/s；5075m/s，平均值6%-50800.05m/sVectorA100LK0.275m/s2%(0.1m/s10m/s)1%（10m/s55m/s）2%(55m/s
40、以上)-30700.05m/sSECONDWINDC3C060m/s0.02%-55600.1m/sNRG#40196m/s0.1m/s（5m/s-25m/s）-5560/风向传感器Thies03601.5-50801Vector200P03602-5070/SECONDWINDPV103600.02%-55601NRG#200P03601%-55601数据记录仪型号采样时间记录范围采样精度记录时段NOMAD1秒钟采样一次平均值、标准差、最大值、最小值、总值等0.02%1分钟、10分钟、1小时NRGSymphoniePLUS2秒平均值、标差、最大最小值及时间标识0.10%10分钟 83三、海上
41、测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备类型及参数 检测功能：水流速度（垂直及水平）和方向；水面水流速度和方向；水温；潮水位；海浪信息；水质数据（导电率、浊度、含氧量） 利用水底电缆供电 可选深度300m、2000m和6000m 最多同时测量150层的流速、流向RDCP600多普勒海流剖面仪84三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备安装要求 风速、风向传感器应固定在由测风塔塔身水平伸出的牢固横梁上，迎主风向安装（横梁与主风向成90），并进行水平矫正。应有一处迎主风向对称安装两套风速、风向传感器。为减小测风塔的“塔影效应” 对传感器的影响，传感器应与塔体保持一定的距离。风速
42、、风向传感器安装85三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备安装要求 桁架式结构测风塔：传感器与塔体的距离为塔架平面尺寸的3 倍以上。一般，横向支杆长度为风杆截面直径的5倍，立向支杆长度为横向支杆截面直径的1525倍，且测风仪之间应有至少1.5m的距离。风速、风向传感器安装主导风向86三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备安装要求 圆管型结构测风塔：传感器与塔体的距离为塔架直径的6 倍以上。一般，横向支杆长度为风杆截面直径的7倍，立向支杆长度为横向支杆截面直径的1525倍，且测风仪之间应有至少1.5m的距离。风速、风向传感器安装主导风向87三、海上测风塔设计3、测
43、风塔设备配备及安装 测风塔设备安装要求 安装风速传感器的支架与测风区主风方向的夹角控制在3090。风向标应根据当地磁偏角修正，按实际“北”方向进行定向安装。风向标死区的位置不能直对盛行风向。死区的方向至少偏离主风向90，最好在基本方位上。死区的方向必须明确并在数据采集器或分析软件中记录，以修正风向。风速、风向传感器安装88三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风塔设备安装要求 数据采集器应放置在安装盒中，安装盒应固定在测风塔上的适当位置（一般选在测风塔810 m高度的位置），或者安装在现场的临时建筑物内；安装盒应具备防水、防冻、防腐蚀和防沙尘等特性。 温度计、气压计、湿度计一般安装在测
44、风塔510 m 高度的位置或现场临时气象观测装置内。数据采集器及其他设备安装89三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风数据收集、整理要求 测风数据应满足准确性、完整性和连续性的要求 至少收集1年，数据完整率98%，有效完整率90% 数据采集器的芯片或存储器脱离现场不得超过1h 采集数据的时间间隔最长不宜超过1个月 正本保存原始数据资料，用复制件进行数据分析和整理 每次现场收集数据或设备检修时，均应作详细记录，对设备问题应进行分析，提出解决的办法，并及时检修测风数据收集90三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风数据收集、整理要求 进行测量数据整理时，原则上不对现场收集的原始数
45、据进行任何删改或增减，同时应及时对从现场收集的数据进行复制和整理，并对原始数据合理性进行初步判断。 在数据整理过程中，发现数据缺漏和失真时，应立即与现场测风人员联系，认真检查测风设备，及时进行设备检修或更换。对缺漏和失真数据应说明原因。测风数据整理91三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风数据收集、整理要求测风数据整理表3-6 测风数据合理范围主要参数合理范围平均风速0m/s小时平均风速40m/s风向0小时平均值360平均气压（海平面）94kPa小时平均值106kPa表3-7 测风数据相关性合理范围主要参数合理范围50m/30m 高度小时平均风速差值2.0m/s50m/10m 高度小
46、时平均风速差值4.0m/s50m/30m 高度风向差值22.592三、海上测风塔设计3、测风塔设备配备及安装 测风数据收集、整理要求测风数据整理表3-8 测风数据变化趋势合理范围主要参数合理范围1h 平均风速变化6m/s1h 平均气温变化53h 平均气压变化1kPa93四、海上测风塔建设 1、施工前期准备工作 2、海上测风塔施工 3、建设海上测风塔应注意的问题94四、海上测风塔建设1、施工前期准备工作（1）海上风电场项目选址报告编制完成，初步拟定具有开发潜力的近海风电场址范围，并绘制规划风电场的地理位置图，初步了解场址范围的气象、水文和地质概况。（2）海上风电场测风塔建设方案编制完成，按照国家
47、、行业相关规范要求合理规划海上风电场址范围内的测风塔数量、分布和型式。（3）已获取地方政府、海洋、海事、部队（特别是海军）等相关部门支持。95四、海上测风塔建设1、施工前期准备工作（4）海上风电场测风塔建设场址的地质勘探工作已完成，并完成了相应地质勘察报告的编写。（5）设计院已经根据场址地质勘探所揭示的场址地质条件完成测风塔的相关基础设计、施工设计及其他技术服务工作并提出测风塔建设技术规范要求。（6）海上风电场测风塔的基础施工、测风塔塔架工厂制备及海上安装、测风设备采购和海上安装以及海洋水文测试仪器设备采购和海上安装等招标工作完成，相关合同已签订并开始实施，相关材料的陆上预制工作已完成，仪器设
48、备已按计划准备好。96四、海上测风塔建设1、施工前期准备工作（7）海上风电场测风塔海洋、航运，环评等专题论证报告已完成，并通过相关评审。（8）海上风电场测风塔水上水下施工许可已办理。（9）已在全国水运报上发布施工海域的航海安全公告。（10）测风塔航标工程设计、施工、技术咨询报务合同已签订。（11）测风塔航标工程设计完成并通过当地航标处组织的评审，航标灯具已准备妥当。97四、海上测风塔建设2、海上测风塔施工 海上测风塔施工最核心的部分就是桩基施工、承台吊装及塔架安装。除此之外，还包括航标灯安装、发布航行通告、测风设备安装和调试、水文测试仪器设备安装等。98四、海上测风塔建设2、海上测风塔施工 桩
49、基施工所需的船舶主要有打桩船、运桩船、抛锚船等。鉴于海上施工的特点，打桩船必须配备合适的桩锤，选用合适的施工工艺，尽可能提高沉桩效率，且应具有良好的可靠性。 打桩船沉桩的施工顺序为：起桩立桩插桩锤击沉桩停锤、移位下一根桩起桩搭设围囹。根据打桩船特点和施工环境，设计合理的施工工期，并应充分考虑海上气候的影响。 桩基施工99四、海上测风塔建设2、海上测风塔施工 桩基施工 起桩 立桩 沉桩100四、海上测风塔建设2、海上测风塔施工 桩基施工 下一根桩 完成沉桩 连接型钢101四、海上测风塔建设2、海上测风塔施工 打桩检测 常用的基桩检测方法为高应变法。 高应变法实际上就是用重锤锤击桩顶，使桩产生一个
50、位移，同时测出桩身中锤击应力随时间的变化及桩身质点振动速度随时间的变化，在经过数值拟合102四、海上测风塔建设2、海上测风塔施工 打桩检测 安装感应装置 5t重锤，落距1.5m 频谱分析仪103四、海上测风塔建设2、海上测风塔施工 承台吊装 钢承台吊装 混凝土承台吊装104四、海上测风塔建设2、海上测风塔施工 塔架吊装 现场吊装 现场组装105四、海上测风塔建设3、建设海上测风塔应注意的问题（1）应选择有海洋设计和施工经验的设计和施工单位。 建设海上测风塔是一项集资源调查、场址规划以及技术准备的综合性工作，工作难度大。（2）应做好施工前的各项准备工作。 建设进度受海况、天气等因素影响大，施工难
