5—7倍

        該成果已實現一天一台的沉放安裝速度，大大縮短了海上施工的時間，加上整機運輸的時間，總體(ti) 海上安裝建造效率比傳(chuan) 統裝機提升了5到7倍，解決(jue) 了海上風電能源發展受施工窗口期影響的一大難題。

        在江蘇海域，一排排整齊的“大風車”——海上風力發電機（以下簡稱風機），正有條不紊地為(wei) 能源經濟發展和百姓的生活提供源源不斷的動力。這些“大風車”均采用“種樹式”的一體(ti) 化安裝建造技術，整機浮運，平穩地“植”在海上。

        這項我國原創的新技術來自天津大學建築工程學院教授練繼建帶隊研究的“海上風電新型筒型基礎與(yu) 高效安裝成套技術”研究項目（以下簡稱風電項目）。為(wei) 了實現海上資源的最大化利用，該項目突破多項技術瓶頸，實現了海上風電高效、優(you) 質、低成本、規模化建造的目標，研究成果已成功應用於(yu) 響水、大豐(feng) 等風電場。該成果獲發明專(zhuan) 利授權101項，核心技術獲美日歐盟發明專(zhuan) 利，團隊主編國家、行業(ye) 標準2部，發表論文150餘(yu) 篇，並獲得2020年度天津市科學技術獎技術發明特等獎。

        “造樹根”：筒型基礎結構，結實

        我國近海海域風能資源豐(feng) 富，50米水深內(nei) 可開發量超過5億(yi) 千瓦（kW）。“但是在我國近海海域安裝海上風機難度可不小。”風電項目課題組的劉潤教授介紹，“我們(men) 不光要解決(jue) 海上風電開發施工窗口期短的問題，還麵臨(lin) 海上強台風、軟地基等挑戰。”

        要想讓海上風機穩穩地“站”在海裏，經受得住風浪的洗禮，首先整體(ti) 的結構、建造方式等都要適合我國海域的情況。

        而傳(chuan) 統移植自歐洲的單樁、多樁導管架海上風電技術施工周期長、建造安裝成本高。

        練繼建團隊經過多年的研究積累，開創性地發明了巨型多分艙海上風電筒型基礎結構體(ti) 係，團隊還首創了工廠化批量預製基礎結構和“種樹式”安裝風機的建造方式，以及提出新型筒型基礎頂蓋—筒壁—土體(ti) 聯合承載模式。

        “傳(chuan) 統的海上風機都是先裝基礎，再把風機塔筒、風機機頭吊進去進行分部安裝。”風電項目課題組的王海軍(jun) 教授介紹，而我們(men) 發明的這種新型的結構不僅(jin) 可以在岸邊預製，還可以帶著風機一起像種樹一樣直接在海上進行安裝，節省了大量的施工費用，降低總造價(jia) 15%—20%。

        “其實說起來原理很簡單，海上風機由風機基礎、風機塔筒、風機機頭和風機葉片四個(ge) 部分組成。”劉潤解釋，就像家用落地風扇一樣，風機基礎相當於(yu) 落地扇的底托，托著塔筒、機頭和葉片轉動。寬淺型的基礎相當於(yu) 增大了落地扇的底盤，有利於(yu) 抵抗上部結構因強台風而產(chan) 生的巨大力矩荷載。

        “運大樹”：拖船整體(ti) 浮運，高效

        風機基礎、塔筒、機頭和葉片整體(ti) 在岸上組裝好後，下一步就是要把樹運到需要栽種的海域了。

        “傳(chuan) 統的海上風機安裝建造，一般是由運輸船舶將零部件運輸到海上建造的位置，分部施工安裝，完成整機調試。而這樣一套安裝流程，至少需要5天才能完成，有時候遇到強台風，甚至時間更長。”王海軍(jun) 介紹，“海上施工窗口期十分寶貴，為(wei) 了提高海上風機安裝效率，需要把組裝好的海上風機直接運送到位。”

        海上風大浪急，而海上風機又高又細，如何減少運輸中的晃動，更穩定地把這個(ge) 龐然大物平安送達？通過反複嚐試，練繼建團隊首創了海上風電基礎—塔筒—風機整體(ti) 浮運新技術，建立了筒型基礎浮穩性與(yu) 分艙優(you) 化分析方法，發明了船下氣浮頂托風機整體(ti) 浮運技術。同時提出船—筒姿態和水封安全控製指標，攻克了風浪流與(yu) 船舶—氣浮基礎結構—風機多體(ti) 耦合動力安全與(yu) 性態控製難題。

        運用了這種技術的運輸安裝船，成功實現了海上風機的整機一步式運輸，讓風機整體(ti) 穩穩地運輸到位。而且由於(yu) 海上風機從(cong) 運輸到使用都可以保持同樣的姿態，因此最大限度降低了風機各組成部分的損壞。

        “種樹”：筒型基礎分艙，穩定

        一切準備就緒，準備開始“種樹”。

        在平地上把樹筆直地栽到土裏並不是件容易的事情，而把漂浮在海上的風機筆直地“栽到”海底更是難上加難。

        練繼建團隊發明了筒型基礎整體(ti) 沉放和精細調平控製技術，這項技術通過分艙來達到效果。“合理地分艙可以提高筒型基礎氣浮結構的浮穩性，有利於(yu) 施工下沉和精細調平。”王海軍(jun) 介紹，通過精確計算，精準地給每個(ge) 倉(cang) 施加相應的壓力，就可以使海上風機垂直地紮到海底了。

        據介紹，目前海上風機結構筒型基礎，大致分為(wei) 三種形式：單筒型，多筒型（三筒或四筒）和的單筒多艙複合型，由項目組研製的巨型多分艙海上風電筒型基礎結構體(ti) 係就屬於(yu) 單筒多艙複合型。

        為(wei) 了保證這項技術安全地投入使用，團隊還提出風浪流作用下筒型基礎—塔筒—風機水中整體(ti) 沉放姿態與(yu) 安全性控製方法；揭示了筒型基礎入土沉放過程中筒—土—滲流耦合作用與(yu) 減阻機理，提出沉放阻力計算方法與(yu) 減阻措施；發明了基於(yu) 分倉(cang) 壓力差—傾(qing) 角—滲流—屈曲聯合測控的筒型基礎沉放精細調平控製技術與(yu) 裝備。

        據了解，目前該成果已實現一天一台的沉放安裝速度，大大縮短了海上施工的時間，加上整機運輸的時間，總體(ti) 海上安裝建造效率比傳(chuan) 統裝機方式提升了5到7倍，解決(jue) 了海上風電能源發展受施工窗口期影響的一大難題。

        “我們(men) 稱目前這套技術為(wei) 1.0版，已逐步應用在江蘇海域。不久的將來，我們(men) 還會(hui) 出2.0版、3.0版……進一步節省海上作業(ye) 時間，降低生產(chan) 、運輸和安裝成本，使這項技術在更多的海域更廣泛地使用。”王海軍(jun) 對未來充滿信心。

        21世紀是海洋的世紀，誰擁有海洋，誰就擁有未來。與(yu) 大陸經濟相比，海洋經濟有著巨大潛力，發展藍色經濟是必然趨勢。海上風電作為(wei) 一種潛力清潔能源，對於(yu) 我國實現雙碳目標也具有十分重要的意義(yi) 。王海軍(jun) 表示：“由於(yu) 海上工程存在軟地基，使海上風電麵臨(lin) 建造成本高等棘手的挑戰，而國內(nei) 新能源行業(ye) 也從(cong) 過去補貼政策主導走向市場競爭(zheng) 推動的局麵。在此背景下，降成本也將是我們(men) 要研究的重要課題。”

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