? ? ? ? 5—7倍

??????? 該成果已實現(xiàn)一天一臺的沉放安裝速度，大大縮短了海上施工的時間，加上整機運輸?shù)臅r間，總體海上安裝建造效率比傳統(tǒng)裝機提升了5到7倍，解決了海上風(fēng)電能源發(fā)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(fēng)車”——海上風(fēng)力發(fā)電機（以下簡稱風(fēng)機），正有條不紊地為能源經(jīng)濟發(fā)展和百姓的生活提供源源不斷的動力。這些“大風(fēng)車”均采用“種樹式”的一體化安裝建造技術(shù)，整機浮運，平穩(wěn)地“植”在海上。

??????? 這項我國原創(chuàng)的新技術(shù)來自天津大學(xué)建筑工程學(xué)院教授練繼建帶隊研究的“海上風(fēng)電新型筒型基礎(chǔ)與高效安裝成套技術(shù)”研究項目（以下簡稱風(fēng)電項目）。為了實現(xiàn)海上資源的最大化利用，該項目突破多項技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了海上風(fēng)電高效、優(yōu)質(zhì)、低成本、規(guī)模化建造的目標(biāo)，研究成果已成功應(yīng)用于響水、大豐等風(fēng)電場。該成果獲發(fā)明專利授權(quán)101項，核心技術(shù)獲美日歐盟發(fā)明專利，團隊主編國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2部，發(fā)表論文150余篇，并獲得2020年度天津市科學(xué)技術(shù)獎技術(shù)發(fā)明特等獎。

??????? “造樹根”：筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，結(jié)實

??????? 我國近海海域風(fēng)能資源豐富，50米水深內(nèi)可開發(fā)量超過5億千瓦（kW）?！暗窃谖覈：Ｓ虬惭b海上風(fēng)機難度可不小。”風(fēng)電項目課題組的劉潤教授介紹，“我們不光要解決海上風(fēng)電開發(fā)施工窗口期短的問題，還面臨海上強臺風(fēng)、軟地基等挑戰(zhàn)?！?/p>

??????? 要想讓海上風(fēng)機穩(wěn)穩(wěn)地“站”在海里，經(jīng)受得住風(fēng)浪的洗禮，首先整體的結(jié)構(gòu)、建造方式等都要適合我國海域的情況。

??????? 而傳統(tǒng)移植自歐洲的單樁、多樁導(dǎo)管架海上風(fēng)電技術(shù)施工周期長、建造安裝成本高。

??????? 練繼建團隊經(jīng)過多年的研究積累，開創(chuàng)性地發(fā)明了巨型多分艙海上風(fēng)電筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體系，團隊還首創(chuàng)了工廠化批量預(yù)制基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和“種樹式”安裝風(fēng)機的建造方式，以及提出新型筒型基礎(chǔ)頂蓋—筒壁—土體聯(lián)合承載模式。

??????? “傳統(tǒng)的海上風(fēng)機都是先裝基礎(chǔ)，再把風(fēng)機塔筒、風(fēng)機機頭吊進去進行分部安裝?！憋L(fēng)電項目課題組的王海軍教授介紹，而我們發(fā)明的這種新型的結(jié)構(gòu)不僅可以在岸邊預(yù)制，還可以帶著風(fēng)機一起像種樹一樣直接在海上進行安裝，節(jié)省了大量的施工費用，降低總造價15%—20%。

??????? “其實說起來原理很簡單，海上風(fēng)機由風(fēng)機基礎(chǔ)、風(fēng)機塔筒、風(fēng)機機頭和風(fēng)機葉片四個部分組成?！眲櫧忉?，就像家用落地風(fēng)扇一樣，風(fēng)機基礎(chǔ)相當(dāng)于落地扇的底托，托著塔筒、機頭和葉片轉(zhuǎn)動。寬淺型的基礎(chǔ)相當(dāng)于增大了落地扇的底盤，有利于抵抗上部結(jié)構(gòu)因強臺風(fēng)而產(chǎn)生的巨大力矩荷載。

??????? “運大樹”：拖船整體浮運，高效

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

??????? “傳統(tǒng)的海上風(fēng)機安裝建造，一般是由運輸船舶將零部件運輸?shù)胶Ｉ辖ㄔ斓奈恢?，分部施工安裝，完成整機調(diào)試。而這樣一套安裝流程，至少需要5天才能完成，有時候遇到強臺風(fēng)，甚至?xí)r間更長?！蓖鹾＼娊榻B，“海上施工窗口期十分寶貴，為了提高海上風(fēng)機安裝效率，需要把組裝好的海上風(fēng)機直接運送到位?！?/p>

??????? 海上風(fēng)大浪急，而海上風(fēng)機又高又細，如何減少運輸中的晃動，更穩(wěn)定地把這個龐然大物平安送達？通過反復(fù)嘗試，練繼建團隊首創(chuàng)了海上風(fēng)電基礎(chǔ)—塔筒—風(fēng)機整體浮運新技術(shù)，建立了筒型基礎(chǔ)浮穩(wěn)性與分艙優(yōu)化分析方法，發(fā)明了船下氣浮頂托風(fēng)機整體浮運技術(shù)。同時提出船—筒姿態(tài)和水封安全控制指標(biāo)，攻克了風(fēng)浪流與船舶—氣浮基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)—風(fēng)機多體耦合動力安全與性態(tài)控制難題。

??????? 運用了這種技術(shù)的運輸安裝船，成功實現(xiàn)了海上風(fēng)機的整機一步式運輸，讓風(fēng)機整體穩(wěn)穩(wěn)地運輸?shù)轿?。而且由于海上風(fēng)機從運輸?shù)绞褂枚伎梢员３滞瑯拥淖藨B(tài)，因此最大限度降低了風(fēng)機各組成部分的損壞。

??????? “種樹”：筒型基礎(chǔ)分艙，穩(wěn)定

??????? 一切準(zhǔn)備就緒，準(zhǔn)備開始“種樹”。

??????? 在平地上把樹筆直地栽到土里并不是件容易的事情，而把漂浮在海上的風(fēng)機筆直地“栽到”海底更是難上加難。

??????? 練繼建團隊發(fā)明了筒型基礎(chǔ)整體沉放和精細調(diào)平控制技術(shù)，這項技術(shù)通過分艙來達到效果?！昂侠淼胤峙摽梢蕴岣咄残突A(chǔ)氣浮結(jié)構(gòu)的浮穩(wěn)性，有利于施工下沉和精細調(diào)平?！蓖鹾＼娊榻B，通過精確計算，精準(zhǔn)地給每個倉施加相應(yīng)的壓力，就可以使海上風(fēng)機垂直地扎到海底了。

??????? 據(jù)介紹，目前海上風(fēng)機結(jié)構(gòu)筒型基礎(chǔ)，大致分為三種形式：單筒型，多筒型（三筒或四筒）和的單筒多艙復(fù)合型，由項目組研制的巨型多分艙海上風(fēng)電筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體系就屬于單筒多艙復(fù)合型。

??????? 為了保證這項技術(shù)安全地投入使用，團隊還提出風(fēng)浪流作用下筒型基礎(chǔ)—塔筒—風(fēng)機水中整體沉放姿態(tài)與安全性控制方法；揭示了筒型基礎(chǔ)入土沉放過程中筒—土—滲流耦合作用與減阻機理，提出沉放阻力計算方法與減阻措施；發(fā)明了基于分倉壓力差—傾角—滲流—屈曲聯(lián)合測控的筒型基礎(chǔ)沉放精細調(diào)平控制技術(shù)與裝備。

??????? 據(jù)了解，目前該成果已實現(xiàn)一天一臺的沉放安裝速度，大大縮短了海上施工的時間，加上整機運輸?shù)臅r間，總體海上安裝建造效率比傳統(tǒng)裝機方式提升了5到7倍，解決了海上風(fēng)電能源發(fā)展受施工窗口期影響的一大難題。

??????? “我們稱目前這套技術(shù)為1.0版，已逐步應(yīng)用在江蘇海域。不久的將來，我們還會出2.0版、3.0版……進一步節(jié)省海上作業(yè)時間，降低生產(chǎn)、運輸和安裝成本，使這項技術(shù)在更多的海域更廣泛地使用。”王海軍對未來充滿信心。

??????? 21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，誰擁有海洋，誰就擁有未來。與大陸經(jīng)濟相比，海洋經(jīng)濟有著巨大潛力，發(fā)展藍色經(jīng)濟是必然趨勢。海上風(fēng)電作為一種潛力清潔能源，對于我國實現(xiàn)雙碳目標(biāo)也具有十分重要的意義。王海軍表示：“由于海上工程存在軟地基，使海上風(fēng)電面臨建造成本高等棘手的挑戰(zhàn)，而國內(nèi)新能源行業(yè)也從過去補貼政策主導(dǎo)走向市場競爭推動的局面。在此背景下，降成本也將是我們要研究的重要課題?！?/p>

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