全球首个！华东院海上风电大直径单桩基础再出创新解决方案

　　历经30多小时的连续奋战，日前，由华东院发明并创新设计的全球首台海上风电新型大直径单桩-桶复合基础，在莆田平海湾海上风电场二期项目成功实施！

　　

　　海上风电新型大直径单桩-桶复合基础施工现场

　　

　　

　　这是继大直径嵌岩单桩基础设计后，华东院为福建等沿海地区复杂岩基地质条件下海上风电建设提供的又一创新型解决方案。

　　

　　这一创新设计，解决了岩质海床区域嵌岩施工难度大、周期长、风险高等一系列工程技术难题，有效提升施工效率，降低工程造价。

　　

　　大直径单桩-桶复合基础自2015年获得国家发明专利授权，在国家自然科学基金、浙江省自然科学基金及华东院重点科技支撑项目等的支持下，历经多年潜心研发，由点到面攻破多项技术难关，现已形成 “桩桶结构体系设计、桩桶作用机理与受力分析、筒体下沉控制与监测体系统设计” 等多项核心技术及系列发明专利。

　　

大直径单桩-桶复合基础三维计算分析云图

　　

　　该设计利用大直径单桩与吸力桶协同受荷的特点，充分调动桩/桶周土抗力，有效提升基础结构整体水平承载性能，避免了大直径嵌岩单桩在嵌岩施工过程中的稳桩、调平、塌孔、溜桩等一系列风险。

　　

　　实施前期，华东院海上风电技术团队开展了大量的理论分析、数值仿真与模型试验等工作。在项目业主中闽海上风电公司和 “官春光省劳模工作室” 的大力支持和精心组织下，在施工单位中交三航局的通力配合下，优化施工工序，顺利完成了该基础在平海湾工程中的首次试点应用，负压桶体水平度在负压沉贯全过程控制在1‰以内，达到世界领先水平。

项目团队部分成员

　　

　　

　　华东院作为海上风电领域的先行者，充分掌握国际海上风电新技术、新材料、新方法，设计建成了一批具有开创意义的海上风电工程项目，走出了一条 “对标国际、践行国内、走向国际” 的发展之路，引领了国内海上风电技术进步与行业发展。

　　

　　

　　2012年，华东院海上风电团队开拓创新，发明了新型大直径单桩基础，解决了国外单桩基础灌浆施工周期长和易疲劳失效的缺陷。深入研究多重、多向荷载长期联合作用下，基础与上部结构连接部位的损伤失效机理，提出沉桩过程中顶部法兰疲劳损伤控制、法兰保护、施工失误校正等一系列措施，发明了无过渡段大直径单桩基础及调平与工艺控制的系列专利，成功设计了我国第一座大直径无过渡单桩基础，达到世界先进水平，荣获浙江省专利金奖、中国专利优秀奖。

　　

　　该基础凭借在结构可靠性、施工效率与便利性、造价等多方面的优势，在国内外得到迅速推广应用，目前在国内海上风电领域中应用比例达70%，是目前施工速度最快、经济性最优的基础型式之一。

大直径无过渡段单桩基础

　　　无过渡段单桩式海上风机基础结构获中国专利优秀奖

　　

　　随后，又自主研发并成功实施了全球首座大直径嵌岩型无过渡段单桩基础，将大直径单桩矗立在岩基海床的海上工程中。经过多年的科技研发，联合三峡集团、天津大学、江苏道达等企业，2016年华东院设计的首台复合筒形基础在江苏响水成功实施完成，2017年实现风电机组与复合筒形基础结构的一体化运输安装。此外，华东院还提出了加翼单桩、复合单桩基础、新型重力式基础等新型风机基础型式，构建了海上风电不同海域条件下的系列解决方案。

　　

主要代表性专利成果






 

　　

　　

　　我国早期建成的海上风电场由于离岸较近，不设置海上升压站，采用35kV海缆直接登陆，对海上升压站的认识还近乎于空白。在吸收国外成熟经验基础上，团队提出海上升压站总体设计、设备布置、结构、远程监控、大孤岛和小孤岛等不同供电方式、施工安装及全生命周期管理一体化解决方案和行业标准，形成系统的集成设计成套技术，成功建成亚洲第一座110kV海上升压站、第一座220kV海上升压站，实现了亚洲海上升压站 “0” 的突破。

　　

亚洲第一座海上升压站

　　

　　目前已累计设计建成21座海上升压站，设计在建亚洲第一座海上柔性直流站，推动我院海上风电步入全面、快速、规模化发展的新阶段。

　　

　　

　　团队成功攻克我国大规模远距离浅滩海上风电场的开发建设难题，首次成功应用电压等级最高的220kV交联聚乙烯绝缘三芯同轴大直径海底电缆，实现35kV到220kV电压等级的风电场系统建设，实现我国高压三芯海缆 “0” 突破。推动柔性直流海缆工程应用，设计世界最大传输容量、最高电压等级的海上风电柔性直流海底电缆工程，达到国际领先水平。

海底电缆施工现场

　　

　　

　　团队深入研究海上风电全生命周期管理，创建了国内首个 “海上风电数字能源服务平台” ，在我国渤海、黄海、东海和南海四大海域构建了海上风电全生命周期智慧服务平台，可加强对施工建设期的有效管控，提升风电场发电量，降低建设和运维成本，保障人员、设备和风场安全，已经成为多个区域行业监管部门的重要监管平台，引领中国海上风电行业的智慧升级。

　　

　　华东院海上风电技术团队是一支高层次青年人才聚集、专注海上风电科技研发与推广应用的技术团队，设计建成海上并网规模500万千瓦，达到国内并网容量的80%。

　　

海上风电技术团队

　　

　　主编或参编海上风电领域国家及行业规范30余项，获省部级及以上奖项40余项，获专利授权200余项（美国专利3项），主持或参与国家863计划、国家自然科学基金等10余项课题，发表论文150余篇，引领并推动了我国海上风电技术进步和规模化、产业化发展。

　　

　　依托 “华东海上风电技术研发中心”  “浙江省深远海风电技术研究重点实验室” 等多个省级研发平台和重点实验室，华东院积极布局、开展海上风电领域多项核心技术的超前研发，将为我国海上风电持续发展提供强大的技术储备。