东海大桥近海风电场工程可研性研究报告交流-.ppt

1、东海大桥近海风电场工程可研性研究报告交流-PPT 交流交流 提提 纲纲1 1 建设背景建设背景2 2 海洋功能区划与海域使用海洋功能区划与海域使用3.3.风能资源风能资源4.4.工程地质工程地质5.海洋水文条件海洋水文条件6.6.风力发电机组选型、布置及发电量估算风力发电机组选型、布置及发电量估算7.7.电气电气8.8.土建工程土建工程9.9.施工组织设计施工组织设计10.10.工程设计概算工程设计概算2 1 1 建建 设设 背背 景景v20042004年，上海市发改委、上海市电力公司委托上海市气象局、上海勘测设计研究院等单位先年，上海市发改委、上海市电力公司委托上海市气象局、上海勘测设计研究

2、院等单位先后完成了后完成了上海市风能资源评价报告上海市风能资源评价报告、上海市上海市1010万千瓦及以上风电场选址报告万千瓦及以上风电场选址报告等工作。等工作。其中东海大桥海上风电场为上海市其中东海大桥海上风电场为上海市1010万千瓦及以上风电场选址报告推荐场址之一。万千瓦及以上风电场选址报告推荐场址之一。v20052005年，完成年，完成东海大桥海上风电场预可行性研究报告东海大桥海上风电场预可行性研究报告和和奉贤海上风电场预可行性研究奉贤海上风电场预可行性研究报告报告，并上报国家发改委和水规总院，并上报国家发改委和水规总院v20062006年，完成年，完成东海大桥海上风电场可行性研究报告东海

3、大桥海上风电场可行性研究报告，并上报国家发改委和水规总院，并上报国家发改委和水规总院v东海大桥海上风电场为国内第一座海上风电场。为促进该项目的建设，上海市发改委向国家东海大桥海上风电场为国内第一座海上风电场。为促进该项目的建设，上海市发改委向国家发改委上报发改委上报关于开展海上风电项目前期工作方案的请示关于开展海上风电项目前期工作方案的请示，其后，国家发改委以，其后，国家发改委以国家发国家发展改革委办公厅关于开展上海东海大桥海上风电项目前期工作的复函展改革委办公厅关于开展上海东海大桥海上风电项目前期工作的复函作了批复提出：作了批复提出：“为为了促进我国海上风电的开发建设，探索和积累海上风电建设

4、经验，同意开展上海东海大桥海了促进我国海上风电的开发建设，探索和积累海上风电建设经验，同意开展上海东海大桥海上风电场建设的前期工作；为了确保海上风电建设的成功，同意按上风电场建设的前期工作；为了确保海上风电建设的成功，同意按1010万千瓦的规模开展可行万千瓦的规模开展可行性研究工作；结合项目实际认真研究借鉴国外海上风电建设的经验，研究制定观测和勘测工性研究工作；结合项目实际认真研究借鉴国外海上风电建设的经验，研究制定观测和勘测工作方案；精心组织、科学研究，按照有利于培育我国海上风电设备制造技术和掌握、积累海作方案；精心组织、科学研究，按照有利于培育我国海上风电设备制造技术和掌握、积累海上风电施

5、工技术和经验的原则，研究确定该项目的技术方案和建设方案上风电施工技术和经验的原则，研究确定该项目的技术方案和建设方案”。3 1 1 建建 设设 背背 景景v上海市发展改革委按照国家发展改革委的要求，进行上海东海大桥上海市发展改革委按照国家发展改革委的要求，进行上海东海大桥100100兆瓦海上风电场项目兆瓦海上风电场项目的前期工作。相关单位先后完成了东海大桥海上风电场的工程测量、地质勘察、环境影响、的前期工作。相关单位先后完成了东海大桥海上风电场的工程测量、地质勘察、环境影响、接入系统、台风灾害性论证、通航环境影响安全评估、海域使用论证等配套专题论证工作。接入系统、台风灾害性论证、通航环境影响安

6、全评估、海域使用论证等配套专题论证工作。v在以上前期工作的基础上，上海市发展和改革委于在以上前期工作的基础上，上海市发展和改革委于20062006年年9 9月月1111月组织进行了东海大桥海月组织进行了东海大桥海上风电场项目的业主招标工作。以中国大唐集团公司、上海绿色环保能源工程有限公司、中上风电场项目的业主招标工作。以中国大唐集团公司、上海绿色环保能源工程有限公司、中广核能源开发有限责任公司、中国电力国际有限公司等四家公司组成的联合体中标该项目。广核能源开发有限责任公司、中国电力国际有限公司等四家公司组成的联合体中标该项目。这标志着中国第一个海上风电示范项目这标志着中国第一个海上风电示范项目

7、东海大桥东海大桥100100兆瓦海上风电场正式启动。兆瓦海上风电场正式启动。v中国大唐集团公司等四方联合体在中标后，成立了东海风力发电有限公司公司，开展东海大中国大唐集团公司等四方联合体在中标后，成立了东海风力发电有限公司公司，开展东海大桥海上风电场建设准备工作，并对风电场风机主设备选择展开充分调研和设备招标及谈判等桥海上风电场建设准备工作，并对风电场风机主设备选择展开充分调研和设备招标及谈判等工作。工作。考虑到风机设备选型过程中遇到的困难和问题、风电场建设条件的变化情况，需对本考虑到风机设备选型过程中遇到的困难和问题、风电场建设条件的变化情况，需对本工程投标可研报告进行修编，重新提出东海大桥

8、海上风电场工程可行性研究报告工程投标可研报告进行修编，重新提出东海大桥海上风电场工程可行性研究报告v20072007年年1010月月2929日日20072007年年1010月月3131日，水电水利规划设计总院和上海市发改委联合对东海大日，水电水利规划设计总院和上海市发改委联合对东海大桥可研报告进行审查，并于桥可研报告进行审查，并于1111月月2727日下发了日下发了上海东海大桥近海风电场工程可行性研究报告上海东海大桥近海风电场工程可行性研究报告审查意见审查意见的函。的函。4 2 2 海洋功能区划和海域使用功能区划海洋功能区划和海域使用功能区划上海市大比例尺海洋功能区划上海市大比例尺海洋功能区划

9、:上海市海洋发展战略和开发规划制定的上海市海洋发展战略和开发规划制定的依据，亦作为审批海域使用、协调用海关系、解决用海矛盾、调整海依据，亦作为审批海域使用、协调用海关系、解决用海矛盾、调整海洋产业布局的重要依据，海上风电场选址必须依靠此依据。洋产业布局的重要依据，海上风电场选址必须依靠此依据。上海市海洋功能区划（修编）上海市海洋功能区划（修编）涉及的区域：涉及的区域：（1 1）港口航运区）港口航运区（2 2）渔业资源利用和养护区）渔业资源利用和养护区（3 3）旅游区）旅游区（4 4）海水资源利用区）海水资源利用区（5 5）工程用海区海底管线、海岸防护工程区）工程用海区海底管线、海岸防护工程区

10、、跨海桥梁区、跨海桥梁区 （6 6）其他工程用海区）其他工程用海区 禁航区芦潮港南汇咀大洋山小洋山沈家湾岛上海市3900003950004000004050004100004150003375000338000033850003390000339500034000003405000341000034150003420000张网捕捞海缆与管道航道禁航区C2C海底光缆3B段C2C海底光缆3A段风机二号通航孔航道一号通航孔航道三号通航孔航道四号通航孔航道图2-2 风电场工程周围海域使用情况图5 2 2 海洋功能区划和海域使用海事要求海洋功能区划和海域使用海事要求东海大桥桥线两侧各东海大桥桥线两侧各1

11、000m1000m为其保护区为其保护区K12K12辅通航孔（辅通航孔（1000t1000t级）、级）、4 4K6K6辅通航孔（辅通航孔（500t500t级），有航运要求级），有航运要求风机塔架上需做好警示标志风机塔架上需做好警示标志 风机叶片距海面不低于风机叶片距海面不低于25m25m运输、施工过程中护航运输、施工过程中护航运行维护船只要求运行维护船只要求6 3 3 风风 能能 资资 源源根据芦潮港根据芦潮港70m70m测风塔、试桩平测风塔、试桩平台测风塔及洋山港、奉贤气象站资台测风塔及洋山港、奉贤气象站资料，小洋山海洋站、推算场址区域料，小洋山海洋站、推算场址区域90m90m高度多年平均风速

12、为高度多年平均风速为8.5m8.5m，较陆上沿岸平均风速高约较陆上沿岸平均风速高约2020风切变指数为风切变指数为0.090.09，小于陆上沿，小于陆上沿岸风切变指数（岸风切变指数（0.120.120.140.14），有），有利于降低风机安装高度，减少工程利于降低风机安装高度，减少工程投资投资湍流强度小（湍流强度小（0.100.10），可延长风），可延长风机寿命机寿命7 3 风能资源合理性分析 GB计算方法和数值模拟计算方法，对风速、风功率密度结果的影响范围在13之间。随着高度的增加，风速、风功率密度结果也趋于一致。实测风速验证结果小洋山资料进行订正风电场风能资源评估方法WASP气象数字模拟T

13、APM风电场风能资源特征值 及图表上海海域风速、风功率密度等值线上海海域风能资源储量与可开发量8 3 风能资源合理性分析GB计算方法和气象数值模拟计算方法（TAPM)，对风速、风功率密度结果的影响范围在13之间。随着高度的增加，风速、风功率密度结果也趋于一致。93 3 风力资源风力资源风资源特征场址区场址区90m90m高度年平均风速为高度年平均风速为8.6m/s8.6m/s，年平均风功率密度为，年平均风功率密度为694.4W/m694.4W/m2 2。说明东海大桥风电场场址区风能资源很丰富，具有很高的。说明东海大桥风电场场址区风能资源很丰富，具有很高的经济可开发价值经济可开发价值。场址区场址区

14、90m90m高度年有效风速小时数为高度年有效风速小时数为8454h8454h（3m/s3m/s25m/s25m/s）、）、8320h8320h（3.5m/s3.5m/s25m/s25m/s），有效风时数较高。），有效风时数较高。代表年风电场场址区主风向基本为代表年风电场场址区主风向基本为NNWNNWNNENNE和和E ESSESSE方向，主方向，主风向比较稳定，主风能出现在风向比较稳定，主风能出现在SSESSE方向，风能分布较为集中。方向，风能分布较为集中。风电场风电场90m90m高度湍流强度约为高度湍流强度约为0.100.10，说明湍流相对较小。，说明湍流相对较小。103 3 风力资源风力资

15、源风资源特征11 3 3 风力资源风力资源风资源特征 124 工程地质拟建场地区域构造稳定性较好，滩面平缓，从勘探及地形图所知，拟建场地区域构造稳定性较好，滩面平缓，从勘探及地形图所知，场地附近无深切沟槽，场地稳定性较好。场地附近无深切沟槽，场地稳定性较好。本场地最大勘探揭露深度为本场地最大勘探揭露深度为80.15m,80.15m,揭露的地基土层按地质时代、揭露的地基土层按地质时代、成因类型、土性的不同和物理力学性质的差异可分为成因类型、土性的不同和物理力学性质的差异可分为7 7个大层，其中个大层，其中层、层各分为层、层各分为2 2个亚层，个亚层，1 1层又分为层又分为2 2个次亚层个次亚层。

16、本建筑场地属本建筑场地属类，场区地震加速度值为类，场区地震加速度值为0.10g0.10g，地震基本烈度为，地震基本烈度为度，所属设计地震分组为第一组。本场地为抗震不利地段，本场地不度，所属设计地震分组为第一组。本场地为抗震不利地段，本场地不存在地震液化问题。存在地震液化问题。水深随季节和潮汐而有所变化，一般在大潮期水深较深，勘察期间水深随季节和潮汐而有所变化，一般在大潮期水深较深，勘察期间水深一般水深一般9.99.911.9m11.9m。本场地海水对混凝土结构有结晶分解复合类弱。本场地海水对混凝土结构有结晶分解复合类弱腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋长期浸水为弱腐蚀性，对钢筋混凝土中腐蚀性，对钢筋混

17、凝土中钢筋长期浸水为弱腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋在干湿交替时为强腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性钢筋在干湿交替时为强腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性。134 工程地质建议采用第建议采用第1-21-2层下部或第层下部或第2 2层作为本工程的桩基持力层，且在层作为本工程的桩基持力层，且在ZK4ZK4孔处的风机位置上部饱和软粘土较厚，桩长宜适当加长；选择合孔处的风机位置上部饱和软粘土较厚，桩长宜适当加长；选择合适的打桩设备，同时应注意沉桩工艺。适的打桩设备，同时应注意沉桩工艺。场区附近有东海大桥和两条光缆（中日海底光缆、海军光缆），施场区附近有东海大桥和两条光缆（中日海底光缆、海军光缆），施工前应确定其

18、具体位置，进行必要的避让，并作好施工监测。施工前工前应确定其具体位置，进行必要的避让，并作好施工监测。施工前应对海底沉船、废弃铁锚等障碍物进行调查、探测定位，采取避让或应对海底沉船、废弃铁锚等障碍物进行调查、探测定位，采取避让或清理措施。清理措施。14 5 海洋水文1 水深：理论深度基面以下水深为7.68.1m 2 潮位：图 5 4 初 选 机 型 的 功 率 曲 线 （标 准 空 气 密 度）020040060080010001200140016000510152025风 速（m/s）功率（kW）平均海平面(m)平均高潮位(m)平均低潮位(m)设计高潮位(m)设计低潮位(m)极端高潮位(m)

19、极端低潮位(m)0.231.86-1.342.55-2.093.68-2.9315 5 海洋水文3波浪重现期（年）平均波高H（m）波周期T（s）波长L（m）波速C（m/s）H1%（m）H4%（m）H5%（m）H13%（m）502.837.7674.19.555.815.064.924.241003.018.2381.69.916.185.385.234.51按IEC标准，东海大桥采用50年一遇可能最大波高7.89m（4.241.86）16 5 海洋水文（4 4）潮流）潮流 采用采用海港水文规范海港水文规范（JTJ214-98JTJ214-98）的相关规定计算得到可能最大流速。）的相关规定计算得

20、到可能最大流速。考虑到水文观测资料和所采用的准调和分析方法的局限性，为安全起见，将考虑到水文观测资料和所采用的准调和分析方法的局限性，为安全起见，将可能最大流速乘以可能最大流速乘以1.301.30的安全系数后作为本工程设计的设计流速。的安全系数后作为本工程设计的设计流速。设计潮流流速设计潮流流速表层表层中层中层底层底层平均值平均值流速流速（cm/scm/s）流向流向（。）流速流速（cm/scm/s）流向流向（。）流速流速（cm/scm/s）流向流向（。）流速流速（cm/scm/s）流向流向（。）315315727225725772721481486767239239707017风电场名称建设年

21、份机型台数单机容量总装机容量备注(MW)(MW)Blyth,2000Vestas,V66224UK Middelgrunden,2001Bonus,B7620240已被Siemens收购Denmark Yttre Stengrund,2001NEG-Micon,5210NEG-Micon已同Vestas合并Sweden NM72Horns Hev,2002Vestas,V80802160Denmark Rnland,2002Vestas,V80428Denmark Rnland,2002Bonus,B82.442.39.2Denmark Samso,2003Bonus,B82.4102.323

22、已被Siemens收购Denmark Nysted,2003Bonus,B82.4722.3165.6Denmark Arklow Bank,2003GE,GE10473.625.2Ireland North Hoyle,2003Vestas,V8030260UK 6 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置选型选型国外已建、在建海上风电场统计表18风电场名称建设年份机型台数单机容量总装机容量备注(MW)(MW)Frederikshavn,2003Vestas,V90133Denmark Frederikshavn,2003Bonus,B82.412.32.3Denmark Frederi

23、kshavn,2003Nordex,N9012.32.3Denmark Wilhelmshafen,2003Enercon,E11214.54.5Denmark Scroby Sands,2004Vestas V8030260UK Kentish Fats,2005Vestas V9030390UK Barrow,2006Vestas V9030390UK Egmond aan Zee,2006Vestas V90363108UK Brunsbuttel,2004Repower155陆上样机Germany Beatrice,2006Repower2510正在实施的海上风电场工程Germany

24、6 6 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置选型选型国外已建、在建海上风电场统计表19 5 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置选型选型 （1）机组选型 各单机容量主要特性见表表表5-15-1初选风机设备特性表初选风机设备特性表项目单位方案一方案二方案三方案四 方案五机型Vestas 2MWVestas上海电气3MW华锐风电3MWREpower 3MW 5 MW单机容量MW23335台数台5034343420总装机容量MW100102102102100轮毂高度m7090909095理论发电量万kWh3730535431357313721037570理论利用小时h37313474

25、350336483757尾流影响率5.186.316.086.215.55其他折减率2525252525年上网电量万kWh2652924896251692617426614装机利用小时h26532441246825662641容量系数0.3030.2790.2820.2930.304比较投资估算风机设备、塔筒及安装万元156000173000142000130000172500场内电缆万元1250012300123001230012000风机基础费用万元4300047000470005542032000比较投资合计万元211500232300201300197720216500单位千瓦比较投资

26、元/kW2115022775197351938521650单位电度比较投资元/kWh7.979.3387.558.1320（1）机组选型 6 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置选型选型通过对各方案的度电通过对各方案的度电成本和综合因素如所成本和综合因素如所选机型是否满足项目选机型是否满足项目进度要求、海域使用进度要求、海域使用范围要求和国内离岸范围要求和国内离岸风机供货条件；是否风机供货条件；是否有利于促进风电设备有利于促进风电设备国产化进程（包括上国产化进程（包括上海风电设备国产化进海风电设备国产化进程）；并通过风电机程）；并通过风电机组的技术成熟程度、组的技术成熟程度、商业化水平

27、、运行业商业化水平、运行业绩、调试水平、售后绩、调试水平、售后服务等比较，选择华服务等比较，选择华锐风电锐风电3MW3MW机型机型。216 6 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置布置布置 预装轮毂安装高度 配套的标准塔筒高度为配套的标准塔筒高度为77.5m77.5m，考虑到风机基础平台高程不，考虑到风机基础平台高程不小于小于8m8m，以及风机箱式变压器在基础平台上安装高度和机舱高，以及风机箱式变压器在基础平台上安装高度和机舱高度等情况，风机轮毂安装高度最小为度等情况，风机轮毂安装高度最小为90m90m，因此，本报告推荐，因此，本报告推荐风电场风机轮毂安装高度为风电场风机轮毂安装高度为

28、90m 90m。22 6 6 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置布置布置 布置原则布置原则（1 1）风机布置在批准的海域范围；）风机布置在批准的海域范围；（2 2）根据场址区风资源分布特点，充分利用风电场盛行风向进行）根据场址区风资源分布特点，充分利用风电场盛行风向进行布置，合理选择风机间距，尽量减少风机间尾流影响；布置，合理选择风机间距，尽量减少风机间尾流影响；（3 3）风机布置应避开场址附近通信、电力、油气等海底管线的保）风机布置应避开场址附近通信、电力、油气等海底管线的保护范围；护范围；（4 4）风机布置应避开航道，尽量减少对船舶航行的影响，对场址）风机布置应避开航道，尽量减少

29、对船舶航行的影响，对场址内东海大桥内东海大桥3 310001000吨通航孔航道两侧的风机间距大于吨通航孔航道两侧的风机间距大于1000m1000m以上；以上；（5 5）风机布置距东海大桥应留出）风机布置距东海大桥应留出1km1km的大桥保护区域；的大桥保护区域；（6 6）风机布置方案充分考虑工程施工船舶进场、抛锚、掉头等对）风机布置方案充分考虑工程施工船舶进场、抛锚、掉头等对风机间距的要求。风机间距的要求。23 6 6 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置布置布置 布置方案布置方案 风电场风机考虑平行于岸线风电场风机考虑平行于岸线5 5排布置，风机南北向间距（沿东排布置，风机南北向间距

30、（沿东海大桥方向）考虑工程施工船舶海大桥方向）考虑工程施工船舶进场、抛锚等要求，取进场、抛锚等要求，取1000m1000m；风机东西向间距取风机东西向间距取500m500m。其中，东海大桥其中，东海大桥3 310001000吨级吨级辅通航孔北侧布置辅通航孔北侧布置2 2台风机，通台风机，通航孔南侧布置航孔南侧布置4 4排（东西向）风排（东西向）风机，每排风机机，每排风机7 79 9台。台。3165131221203487142322927162524331294311101918217283032261524 6 6 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置布置布置316513122120

31、34871423229271625243312943111019182172830322615256 6 风力发电机组选型和布置风力发电机组选型和布置发电量发电量 本风电场本风电场3434台风机标准状态下理论年发电量为台风机标准状态下理论年发电量为37274.237274.2万万kWhkWh，平均单机理论年发电量为平均单机理论年发电量为1096.31096.3万万kWhkWh。考虑风机利用率、气。考虑风机利用率、气候影响、空气密度、功率曲线、风机候影响、空气密度、功率曲线、风机尾流、风机叶片腐蚀污染、控尾流、风机叶片腐蚀污染、控制和湍流强度、风电场内能量损耗等因素的影响，东海大桥海上风电制和湍

32、流强度、风电场内能量损耗等因素的影响，东海大桥海上风电场年发电量的修正系数为场年发电量的修正系数为71.8%71.8%。据此推算风电场的年上网电量为。据此推算风电场的年上网电量为26762.926762.9万万kWhkWh，平均单机年发电量为，平均单机年发电量为787.1787.1万万kWhkWh，风电场年等效负，风电场年等效负荷小时数为荷小时数为2624h2624h，容量系数为，容量系数为0.29950.2995。267 电气一次 风电场电气接入电力系统方案风电场电气接入电力系统方案 东海大桥海上风电场接入系统初步可行性研究报告东海大桥海上风电场接入系统初步可行性研究报告及电力及电力公司对该

33、报告的审查意见；公司对该报告的审查意见；上海电网上海电网“N-1”N-1”原则。原则。本风电场接入电力系统的接入点为本风电场接入电力系统的接入点为220kV220kV海洋变电站，风电场采海洋变电站，风电场采用两回用两回110kV110kV线路接入线路接入220kV220kV海洋变电站的海洋变电站的110kV110kV侧。侧。27 7 电气一次风电场电气主接线风电场电气主接线风电场集电线路风电场集电线路 一机一变一机一变 8 8台或台或9 9台风电机组组合成一个联合单元，共台风电机组组合成一个联合单元，共4 4组。组。陆上升压变电所和海上升压变电所的比较陆上升压变电所和海上升压变电所的比较 陆上

34、升压变电所具有投资少、运行维护方便、建设周期短的优点，相陆上升压变电所具有投资少、运行维护方便、建设周期短的优点，相对的电能损耗引起的费用增加并不多，具有明显的技术优势和一定的经对的电能损耗引起的费用增加并不多，具有明显的技术优势和一定的经济优势。济优势。从国外已建的近海风电场来看，输电距离小于从国外已建的近海风电场来看，输电距离小于2525公里时均采用陆上升公里时均采用陆上升压变电所方式。压变电所方式。110kV110kV升压变电所布置在大海大桥引桥东侧的海堤内。升压变电所布置在大海大桥引桥东侧的海堤内。电压等级标准：电压等级标准：35kV35kV。287 电气一次 地理接线图地理接线图29

35、 7 电气一次 电气主接线图电气主接线图306 电气二次风风电电场场计计算算机机监监控控系系统统图图318 土建工程本风电场土建工程设计主要包括以下三个内容本风电场土建工程设计主要包括以下三个内容:风电机组支撑平台及地基基础设计风电机组支撑平台及地基基础设计 风电场海缆穿越海堤设计风电场海缆穿越海堤设计 陆上变电站土建设设计陆上变电站土建设设计 其中其中,风电机组支撑平台及地基基础设计是海上风电场设计的重点和难点，风电机组支撑平台及地基基础设计是海上风电场设计的重点和难点，成为本工程设计的重大技术关键之一。成为本工程设计的重大技术关键之一。321.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需

36、要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.050.1mm，以防按键死键。3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。传统机械按键结构层图：按键开关键PCBA 8 土建工程 土建设计的总体设计思路和设计特点土建设计的总体设计思路和设计特点 准确把握本工程风机基础的工程特性，进行专题设计研究；准确把握本工程风机基础的工程特性，进行专题设计研究；本工程风机基础为同时具备高耸动力设备基础、海洋工程基础和软土地基本工程风机基础为同时具备高耸动力设备

37、基础、海洋工程基础和软土地基基础三大工程特性的特殊结构，针对上述工程特性进行专门设计研究，重点基础三大工程特性的特殊结构，针对上述工程特性进行专门设计研究，重点解决风机荷载分析、桩基动力承载特性、结构和地基基础疲劳、系统频率分解决风机荷载分析、桩基动力承载特性、结构和地基基础疲劳、系统频率分析、结构耐久性、结构流激振动、防撞等问题。析、结构耐久性、结构流激振动、防撞等问题。在充分借鉴相关工程经验和考虑本示范工程实际情况的基础上，遵循在充分借鉴相关工程经验和考虑本示范工程实际情况的基础上，遵循“可可行性、安全性、经济性和适用性行性、安全性、经济性和适用性”的设计原则；的设计原则；基础设计与海上施

38、工方案的紧密结合基础设计与海上施工方案的紧密结合34 8 土建工程风机基础设计：设计依据风机基础设计依据的技术规范风机基础设计依据的技术规范 目前，国内没有海上风机基础设计的规范，本工程设计主要参考了以下了三目前，国内没有海上风机基础设计的规范，本工程设计主要参考了以下了三类技术规定：类技术规定：（1 1）国外出版的海上风机结构物设计技术规定，主要包括：）国外出版的海上风机结构物设计技术规定，主要包括：Design of offshore wind turbine structuresDesign of offshore wind turbine structuresDNV-OS-J101:2

39、004DNV-OS-J101:2004Wind Turbine Generator Systems-Part1Wind Turbine Generator Systems-Part1：Safety requirementsSafety requirements IEC IEC 61400-1:2005 61400-1:2005 Wind Turbine Generator Systems Part3Wind Turbine Generator Systems Part3：Design requirements for Design requirements for offshore wind

40、turbinesoffshore wind turbinesIEC 61400-3:2006IEC 61400-3:2006（2 2）国内海洋石油平台的技术规范）国内海洋石油平台的技术规范（3 3）国内港口工程的技术规范）国内港口工程的技术规范 基础设计资料：基础设计资料：潮位、波浪、潮流、地勘潮位、波浪、潮流、地勘 35 8 土建工程风机基础设计：设计依据风机荷载风机荷载 本风电场采用华锐风电科技有限公司生产的单机容量本风电场采用华锐风电科技有限公司生产的单机容量3.0MW3.0MW的的SL3000SL3000离岸型风机。根据厂家提供的资料离岸型风机。根据厂家提供的资料,当风机轮毂中心距离塔

41、架底部当风机轮毂中心距离塔架底部80m80m时，时，作用在塔架底端的最大风机荷载值见下表作用在塔架底端的最大风机荷载值见下表。风机基础荷载表风机基础荷载表荷载荷载工况工况FxFx（kNkN）FyFy（kNkN）FzFz（kNkN）MxMx（kN.mkN.m）MyMy（kN.mkN.m）MzMz（kN.mkN.m）备注备注承载能力承载能力极限工况极限工况已按已按IEC61400-3IEC61400-3考考虑安全系数虑安全系数36 8 土建工程风机基础设计：设计依据设计工况及荷载组合设计工况及荷载组合设计荷载设计荷载 本工程风机基础设计考虑的荷载主要包括自重、风机荷载、波浪力、水本工程风机基础设计

42、考虑的荷载主要包括自重、风机荷载、波浪力、水流力、风荷载、地震力等。流力、风荷载、地震力等。风机荷载风机荷载上部结构承受风荷载作用传递至基础顶面的荷载上部结构承受风荷载作用传递至基础顶面的荷载 波浪水流力波浪水流力根据根据海港水文规范海港水文规范(JJT213-98)8.3(JJT213-98)8.34 4节，采用节，采用morisonmorison公式，按波流合成后的波浪要素计算波流对桩基或墩柱的作用。公式，按波流合成后的波浪要素计算波流对桩基或墩柱的作用。波浪力计算的水位分别采用设计高潮位波浪力计算的水位分别采用设计高潮位2.55m2.55m和设计低潮位和设计低潮位-2.09m2.09m，

43、波高取设计波高，波高取设计波高5.81m/s5.81m/s 风荷载风荷载下部结构，基本风压取下部结构，基本风压取0.60kN/m0.60kN/m2 2 地震荷载地震荷载按按类场地，场地地震加速度峰值为类场地，场地地震加速度峰值为0.10g0.10g，地基基本烈度，地基基本烈度7 7度度 37 8 土建工程风机基础设计：设计依据设计工况设计工况 主要考虑施工工况、正常运行工况、极端风况状态工况、地震工况等荷主要考虑施工工况、正常运行工况、极端风况状态工况、地震工况等荷载组合工况载组合工况。经分析，设计控制工况为极限状态工况。经分析，设计控制工况为极限状态工况。施工工况施工工况 考虑自重、风、波浪

44、力、水流力靠泊力组合考虑自重、风、波浪力、水流力靠泊力组合 正常运行工况正常运行工况 考虑自重、风、正常运行时的风机荷载和波浪力、水流力、风考虑自重、风、正常运行时的风机荷载和波浪力、水流力、风荷载的组合荷载的组合 极限状态工况极限状态工况 考虑自重、风、极端风况状态的风机荷载和波浪力、水流力的考虑自重、风、极端风况状态的风机荷载和波浪力、水流力的组合组合 地震工况地震工况 考虑自重、风、波浪力、水流力、正常运行时的风机荷载与地考虑自重、风、波浪力、水流力、正常运行时的风机荷载与地震力的组合震力的组合 38 8 土建工程风机基础设计：设计依据设计原则和设计标准设计原则和设计标准设计原则设计原则

45、 本工程海上风机基础结构设计进行三种设计状态计算：本工程海上风机基础结构设计进行三种设计状态计算：承载能力极限状承载能力极限状态（态（ULSULS）风机基础承受最大风机荷载和相应波浪荷载情况下的结构计算风机基础承受最大风机荷载和相应波浪荷载情况下的结构计算 疲劳极限状态设疲劳极限状态设计（计（FLSFLS）风机基础在长期往复的风荷载、波浪荷载作用下产生疲劳破坏风机基础在长期往复的风荷载、波浪荷载作用下产生疲劳破坏 系统频率系统频率进行风机进行风机-塔架塔架-基础基础-地基系统的模态计算，掌握整个结构体系地基系统的模态计算，掌握整个结构体系的自振特性，以避免产生结构共振破坏的自振特性，以避免产生

46、结构共振破坏 39 8 土建工程风机基础设计：设计依据设计标准设计标准（1 1）桩基竖向承载力设计标准）桩基竖向承载力设计标准 桩基础竖向承载力设计标准采用桩基础竖向承载力设计标准采用DNV-OS-J101:2004DNV-OS-J101:2004，采用的荷载效，采用的荷载效应和抗力效应系数如下表：应和抗力效应系数如下表：荷载分项系数和抗力系数荷载分项系数和抗力系数荷载分项系数荷载分项系数桩基抗力系数桩基抗力系数风机荷载风机荷载波浪荷载波浪荷载水流荷载水流荷载自重自重正常极限工况正常极限工况1.351.351.351.351.351.351.001.001.301.30偶然工况偶然工况1.01

47、.01.01.01.01.01.01.040 8 土建工程风机基础设计：设计依据设计标准设计标准（2 2）基础结构设计标准）基础结构设计标准 基础结构设计按基础结构设计按海上固定平台规划、设计和推荐作法海上固定平台规划、设计和推荐作法 工作应力设工作应力设计法计法（SY/T 100302004SY/T 100302004）标准执行，荷载效应采用标准值，结构抗力）标准执行，荷载效应采用标准值，结构抗力采用容许应力。采用容许应力。（3 3）基础水平变形设计标准）基础水平变形设计标准 基础等效水平抗推刚度基础等效水平抗推刚度 2 210107 7N/mN/m。同时，根据相关工程经验，桩基。同时，根据

48、相关工程经验，桩基泥面处水平变形不宜大于泥面处水平变形不宜大于25mm25mm。（4 4）基础沉降设计标准）基础沉降设计标准 采用基于采用基于mindlinmindlin应力解的分层总和法进行。参考高耸建筑结构对地基沉应力解的分层总和法进行。参考高耸建筑结构对地基沉降要求，确定本工程风机基础沉降设计标准为：沉降量降要求，确定本工程风机基础沉降设计标准为：沉降量400mm400mm，基础倾，基础倾斜斜0.0050.005。41 8 土建工程风机基础设计：方案比选风机基础结构型式风机基础结构型式 根据国内外的相关海上石油平台、海上灯塔及海上跨海大桥的设计经验，根据国内外的相关海上石油平台、海上灯塔

49、及海上跨海大桥的设计经验，进行了四种基础方案设计：进行了四种基础方案设计：三角架组合式基础三角架组合式基础；四角架组合式基础；四角架组合式基础；高桩承台群桩基础；高桩承台群桩基础；单根钢管桩基础方案；单根钢管桩基础方案；以上四种风机基础型式方案的立体视图见下图。以上四种风机基础型式方案的立体视图见下图。42 8 土建工程风机基础设计：方案比选三角架组合式基础三角架组合式基础43 8 土建工程风机基础设计：方案比选四角架组合式基础四角架组合式基础44 8 土建工程风机基础设计：方案比选高桩承台群桩基础高桩承台群桩基础45 8 土建工程风机基础设计：方案比选单根钢管桩基础单根钢管桩基础46 8 土

50、建工程风机基础设计：方案比选三角架组合式方案设计三角架组合式方案设计结构布置及结构计算结构布置及结构计算 结构布置及结构计算结构布置及结构计算与三角架组合式结构类似，不同点在于，将与三角架组合式结构类似，不同点在于，将4 4根钢管根钢管桩穿过钢套管打入海床中。每根桩直径为桩穿过钢套管打入海床中。每根桩直径为D1500mmD1500mm（壁厚（壁厚303020mm20mm），），桩底高程为桩底高程为-65.00m-65.00m。四角架组合式基础基础方案结构计算结果四角架组合式基础基础方案结构计算结果基础水平承载计算结果基础水平承载计算结果基础顶面（塔架底部）水平位移基础顶面（塔架底部）水平位移（