歷經(jīng)30多小時的連續(xù)奮戰(zhàn),日前,由華東院發(fā)明并創(chuàng)新設(shè)計的全球首臺海上風電新型大直徑單樁-桶復合基礎(chǔ),在莆田平海灣海上風電場二期項目成功實施!
海上風電新型大直徑單樁-桶復合基礎(chǔ)施工現(xiàn)場
達到國際領(lǐng)先水平
這是繼大直徑嵌巖單樁基礎(chǔ)設(shè)計后,華東院為福建等沿海地區(qū)復雜巖基地質(zhì)條件下海上風電建設(shè)提供的又一創(chuàng)新型解決方案。
這一創(chuàng)新設(shè)計,解決了巖質(zhì)海床區(qū)域嵌巖施工難度大、周期長、風險高等一系列工程技術(shù)難題,有效提升施工效率,降低工程造價。
大直徑單樁-桶復合基礎(chǔ)自2015年獲得國家發(fā)明專利授權(quán),在國家自然科學基金、浙江省自然科學基金及華東院重點科技支撐項目等的支持下,歷經(jīng)多年潛心研發(fā),由點到面攻破多項技術(shù)難關(guān),現(xiàn)已形成 “樁桶結(jié)構(gòu)體系設(shè)計、樁桶作用機理與受力分析、筒體下沉控制與監(jiān)測體系統(tǒng)設(shè)計” 等多項核心技術(shù)及系列發(fā)明專利。
該設(shè)計利用大直徑單樁與吸力桶協(xié)同受荷的特點,充分調(diào)動樁/桶周土抗力,有效提升基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)整體水平承載性能,避免了大直徑嵌巖單樁在嵌巖施工過程中的穩(wěn)樁、調(diào)平、塌孔、溜樁等一系列風險。
實施前期,華東院海上風電技術(shù)團隊開展了大量的理論分析、數(shù)值仿真與模型試驗等工作。在項目業(yè)主中閩海上風電公司和 “官春光省勞模工作室” 的大力支持和精心組織下,在施工單位中交三航局的通力配合下,優(yōu)化施工工序,順利完成了該基礎(chǔ)在平海灣工程中的首次試點應用,負壓桶體水平度在負壓沉貫全過程控制在1‰以內(nèi),達到世界領(lǐng)先水平。

項目團隊部分成員
核心技術(shù)填補中國海上風電多項空白
華東院作為海上風電領(lǐng)域的先行者,充分掌握國際海上風電新技術(shù)、新材料、新方法,設(shè)計建成了一批具有開創(chuàng)意義的海上風電工程項目,走出了一條 “對標國際、踐行國內(nèi)、走向國際” 的發(fā)展之路,引領(lǐng)了國內(nèi)海上風電技術(shù)進步與行業(yè)發(fā)展。
01、設(shè)計我國第一座大直徑無過渡單樁基礎(chǔ)
2012年,華東院海上風電團隊開拓創(chuàng)新,發(fā)明了新型大直徑單樁基礎(chǔ),解決了國外單樁基礎(chǔ)灌漿施工周期長和易疲勞失效的缺陷。深入研究多重、多向荷載長期聯(lián)合作用下,基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)連接部位的損傷失效機理,提出沉樁過程中頂部法蘭疲勞損傷控制、法蘭保護、施工失誤校正等一系列措施,發(fā)明了無過渡段大直徑單樁基礎(chǔ)及調(diào)平與工藝控制的系列專利,成功設(shè)計了我國第一座大直徑無過渡單樁基礎(chǔ),達到世界先進水平,榮獲浙江省專利金獎、中國專利優(yōu)秀獎。
該基礎(chǔ)憑借在結(jié)構(gòu)可靠性、施工效率與便利性、造價等多方面的優(yōu)勢,在國內(nèi)外得到迅速推廣應用,目前在國內(nèi)海上風電領(lǐng)域中應用比例達70%,是目前施工速度最快、經(jīng)濟性最優(yōu)的基礎(chǔ)型式之一。

大直徑無過渡段單樁基礎(chǔ)
無過渡段單樁式海上風機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)獲中國專利優(yōu)秀獎
隨后,又自主研發(fā)并成功實施了全球首座大直徑嵌巖型無過渡段單樁基礎(chǔ),將大直徑單樁矗立在巖基海床的海上工程中。經(jīng)過多年的科技研發(fā),聯(lián)合三峽集團、天津大學、江蘇道達等企業(yè),2016年華東院設(shè)計的首臺復合筒形基礎(chǔ)在江蘇響水成功實施完成,2017年實現(xiàn)風電機組與復合筒形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一體化運輸安裝。此外,華東院還提出了加翼單樁、復合單樁基礎(chǔ)、新型重力式基礎(chǔ)等新型風機基礎(chǔ)型式,構(gòu)建了海上風電不同海域條件下的系列解決方案。
02、實現(xiàn)亞洲海上升壓站 “0” 的突破
我國早期建成的海上風電場由于離岸較近,不設(shè)置海上升壓站,采用35kV海纜直接登陸,對海上升壓站的認識還近乎于空白。在吸收國外成熟經(jīng)驗基礎(chǔ)上,團隊提出海上升壓站總體設(shè)計、設(shè)備布置、結(jié)構(gòu)、遠程監(jiān)控、大孤島和小孤島等不同供電方式、施工安裝及全生命周期管理一體化解決方案和行業(yè)標準,形成系統(tǒng)的集成設(shè)計成套技術(shù),成功建成亞洲第一座110kV海上升壓站、第一座220kV海上升壓站,實現(xiàn)了亞洲海上升壓站 “0” 的突破。
亞洲第一座海上升壓站
目前已累計設(shè)計建成21座海上升壓站,設(shè)計在建亞洲第一座海上柔性直流站,推動我院海上風電步入全面、快速、規(guī)模化發(fā)展的新階段。
03、實現(xiàn)我國高壓三芯海纜、直流海纜 “0” 的突破
團隊成功攻克我國大規(guī)模遠距離淺灘海上風電場的開發(fā)建設(shè)難題,首次成功應用電壓等級最高的220kV交聯(lián)聚乙烯絕緣三芯同軸大直徑海底電纜,實現(xiàn)35kV到220kV電壓等級的風電場系統(tǒng)建設(shè),實現(xiàn)我國高壓三芯海纜 “0” 突破。推動柔性直流海纜工程應用,設(shè)計世界最大傳輸容量、最高電壓等級的海上風電柔性直流海底電纜工程,達到國際領(lǐng)先水平。
海底電纜施工現(xiàn)場
04、創(chuàng)建國內(nèi)首個 “海上風電數(shù)字能源服務平臺”
團隊深入研究海上風電全生命周期管理,創(chuàng)建了國內(nèi)首個 “海上風電數(shù)字能源服務平臺” ,在我國渤海、黃海、東海和南海四大海域構(gòu)建了海上風電全生命周期智慧服務平臺,可加強對施工建設(shè)期的有效管控,提升風電場發(fā)電量,降低建設(shè)和運維成本,保障人員、設(shè)備和風場安全,已經(jīng)成為多個區(qū)域行業(yè)監(jiān)管部門的重要監(jiān)管平臺,引領(lǐng)中國海上風電行業(yè)的智慧升級。
華東院追“風”青年
華東院海上風電技術(shù)團隊是一支高層次青年人才聚集、專注海上風電科技研發(fā)與推廣應用的技術(shù)團隊,設(shè)計建成海上并網(wǎng)規(guī)模500萬千瓦,達到國內(nèi)并網(wǎng)容量的80%。

海上風電技術(shù)團隊
主編或參編海上風電領(lǐng)域國家及行業(yè)規(guī)范30余項,獲省部級及以上獎項40余項,獲專利授權(quán)200余項(美國專利3項),主持或參與國家863計劃、國家自然科學基金等10余項課題,發(fā)表論文150余篇,引領(lǐng)并推動了我國海上風電技術(shù)進步和規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
依托 “華東海上風電技術(shù)研發(fā)中心” “浙江省深遠海風電技術(shù)研究重點實驗室” 等多個省級研發(fā)平臺和重點實驗室,華東院積極布局、開展海上風電領(lǐng)域多項核心技術(shù)的超前研發(fā),將為我國海上風電持續(xù)發(fā)展提供強大的技術(shù)儲備。