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当前版:04版:创新引领
发布日期:2025年12月31日
扎根海底,大风车如何“站稳脚跟”?

□ 本报记者 雷海超

“大风车吱呀吱哟哟地转,这里的风景呀真好看……”歌曲《大风车》总能勾起大家的快乐回忆。如今,“大风车”已上山下海,吱哟哟地捕风化电,点亮了万家灯火。

那么,几十层楼高的“大风车”如何在海中“站稳脚跟”?就像建高楼大厦需要先打地基那样,海上“大风车”也要有坚实的基础——它是风机及塔筒的支撑结构,会根据风机大小、项目所在地海况及地质条件等进行设计和选择,是“大风车”在海中“站稳脚跟”的关键。

以三峡集团漳浦二期海上风电场批量应用的单机容量16兆瓦海上风电机组为例,其机舱、发电机组合体重达385吨。在机组满发状态下,基础要承受相当于1000辆越野车同时把油门踩到底所爆发出来的力量。

漳浦二期海上风电场16兆瓦海上风电机组的基础重量接近2000吨,为确保其平稳运行,由4根钢管桩支撑一个导管架来共同承担基础重量。4根90多米的钢管桩如同4根钉子被钉入海床密实的中沙层中,稳稳地支撑上面的结构。有了它们,这一基础就像一张书桌般四平八稳。

海上风电起步在欧洲,那里没有台风袭扰且海床结构稳定,海上风电基础比较单一。但我国沿海海床从松软滩涂到坚硬岩石均有分布,台风考验不断,倒逼着工程师在实践中不断创新。三峡阳江沙扒海上风电场被誉为“海上风电基础博物馆”,为适应这里复杂多变的海床地质,风电场采用了包括单桩基础、吸力筒单桩基础、单嵌岩桩基础、多桩导管架基础、多桩承台基础、多筒导管架基础、多嵌岩桩导管架基础和漂浮式基础等八种风电机组基础型式。

如果将这些基础简单分类,可以分为单桩式基础、多桩式基础和漂浮式基础。具体来说,单桩基础就是一根桩垂直于海面,风机立在桩上;多桩式基础是由多根桩支撑一个平台,风机安装在平台上,平台可以是混凝土或者导管架;漂浮式基础是最容易辨认的,由巨大的浮体作为平台,风机立在平台上。

让风机在海中站稳脚跟的关键在我们看不到的底部。工程师们针对不同地质研发了不同的基础底部形态,即钢桩、吸力筒和浮体。钢桩如同钉子,适用于海床较硬的海域,但遇到岩石,就需要类似安装膨胀螺栓式的嵌岩施工;吸力筒如同巨大的吸盘,沉入软粘土海底后被水压牢牢“摁”住,靠自重和筒侧压力保持稳定;浮体如同船舱,与锚链相配合,保证风电机组“不沉”“不倒”“不跑”。

钢桩、吸力筒与不同平台的灵活运用形成了七种海上风电基础,再加上漂浮式海上风电基础,一共八种。工程师可以根据不同海床条件灵活选取基础类型。

“十四五”期间,我国海上风电安全高效开发成套技术和装备及产业获得国家科学进步奖一等奖,其中就有“创新系列海上风电新型基础结构”。走向深蓝,三峡集团海上风电人正以创新为引领,不断夯实海上风电发展的“基础”。


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