上海市東海大橋10萬千瓦風電場

上海市東海大橋10萬千瓦風電場位於浦東新區臨港新城至洋山深水港的東海大橋兩側。我國首個海上風電項目——上海市東海大橋10萬千瓦風電場於07年揭標。東海大橋海上風電場作為亞洲第一座大型海上風電場,在我國風力發電建設發展史上具有里程碑意義。

基本介紹

• 中文名：上海市東海大橋10萬千瓦風電場
• 外文名：Offshore wind farm of Donghai Bridge
• 地點：上海市東海大橋
• 能源利用：風電
• 類別：發電機構
• 發電時間：2010年

介紹

東海大橋海上風電場是亞洲第一座大型海上風電場，位於東海大橋東側的海域，風電場總裝機容量100 MW，擬布置20台單機容量5 MW的風電機組。在海上修建風電場,海洋水文、氣候條件和海底地質條件都非常複雜，給風電機組地基基礎設計和建造帶來了困難。風機地基基礎設計和建造，是海上風電場建設的難題之一，對其的經濟性和適用性將產生重要影響。在東海大橋海上風電場設計中，設計單位對風機地基基礎進行了專題設計研究，對海上風電場風機基礎結構選型、結構計算分析等進行了深入研究,初步掌握了海上風機地基基礎特性及若干設計技術關鍵。

風電場位於臨港新城至洋山深水港的東海大橋兩側1000米以外沿線，最北端距離南匯嘴岸線近6公里，最南端距岸線13公里，全部位於上海市境內。

預計總裝機容量10萬千瓦，單機容量不低於2000千瓦。未來預計發電量可達2.6億度，可供上海20多萬戶居民使用一年。海上風電場所發電能將通過海底電纜輸送回陸地。

水文地質條件

東海大橋海上風電場位於東海大橋東側的東海海域，風電場北端距岸線8 km，南端距岸線13 km，20台5 MW風機分三排布置，風機南北向間距(沿東海大橋走向)750 m，東西間距1. 2 km。工程海域水深9.9～ 11.9 m，海底灘面高程- 10.00～- 10.67 m。灘地表層主要為淤泥。

設計標準原則

目前國內還沒有海上風機基礎設計的規程規範，本工程設計主要參考國內、外相關規範。主要依據的規範有:《海港水文規範》(JTJ214-98)、《建築樁基技術規程》(JGJ94-94)、《 Design of off-shore wind turbine structures》(DNV-OS-J101:2004)、《海上固定平台規劃、設計和推薦作法工作應力設計法》(SY/ T 10030— 2004)和《海上鋼結構疲勞強度分析推薦作法》(SY/ T10049—2004)等。根據風機設備商提供的基礎荷載、基礎設計要求分別進行承載極限狀態、疲勞極限狀態和系統模態計算。

風機基礎結構

目前國外海上風電場風機基礎從結構型式上主要分為重力固定式、支柱固定式及浮置式基礎。東海大橋海上風電場位於海上近岸海水區，海床面以下20 m深度內地基土以軟粘土為主。根據西歐國家現有海上風機塔架基礎結構型式,並參考國內外海上石油平台、海上燈塔及海上跨海大橋的設計經驗，認為採用固定式樁柱基礎比較合適。為此提出4種基礎型式進行結構方案設計。第1種方案為三腳架組合式基礎、第2種方案為4腳架組合式基礎,這兩種方案均為參考海上石油平台、海上燈塔基礎的結構型式。第3種方案為高樁承台群樁基礎。第4種方案為單根鋼管樁基礎方案，其為國外海上淺海風機基礎的常用結構型式。

從基礎結構特點、適用自然條件、海上施工技術與經驗以及經濟性方面對上述4種基礎結構方案進行了比較，最後選擇4角架組合式基礎為推薦方案。如圖1所示。

4腳架組合式基礎結構型式為：用4根鋼管樁定位於海底，樁頂通過與鋼套管的固接支撐上部4腳架結構，構成組合式基礎。4腳架承受上部塔架荷載,並將荷載傳遞給4根鋼樁。施工時，先在4個鋼套管基座位置在基床拋約2 m
厚度的高強土工網裝碎石，以提高地基土對4腳桁架的承載力，然後沉放4腳桁架的預製鋼構件，預製鋼構件沉放定位後,再將4根鋼管直樁穿過鋼套管打入海床中，每根樁直徑為2. 2 m，樁長55 m，樁頂高程為- 3 m，樁尖高程為- 58 m，樁尖進入粉細砂層中,基樁呈等邊4邊形分布，間距為16 m。鋼套管外壁配帶特製固樁器與基樁初步連線,在調整上部結構水平度後，再採用高強灌漿法完成鋼套管與鋼樁的固接。上部4腳架為預製鋼構件，其包括12根直徑2 m的水平和斜向鋼管連桿，其分別連線4個鋼套管以及位於中心的直徑6. 5 m的上部豎向鋼管。

項目意義

上海東海大橋10萬千瓦海上風電項目是全球歐洲之外第一個海上風電併網項目，也是中國第一個國家海上風電示範項目。該項目位於東海大橋東側的上海市海域，距離岸線8-13千米，平均水深10米，總裝機容量102兆瓦，全部採用華銳風電自主研發的34台3兆瓦海上風電機組。預計未來年發電量可達2.6億度，所發電能將通過海底電纜輸送回陸地，可供上海20多萬戶居民使用一年，相當於每年節約燃煤10萬噸，每年減排二氧化碳20萬噸。

東海大橋海上風電場在我國風電場建設史上創造了多項“第一”:第一次採用自主研發的3兆瓦離岸型機組，標誌著我國大功率風電機組裝備製造業躋身世界先進行列；第一次採用海上風機整體吊裝工藝，大大縮短了海上施工周期，創造了一個月在工裝船上組裝10台、海上吊裝8台的記錄；在世界上第一次使用高樁承台基礎設計，有效解決了高聳風機承載、抗拔、水平移位的技術難題。