2.海上风电管理经验交流江苏再生能源会议

1、 海上风电工程建设管理海上风电工程建设管理重点：一、工程造价管理二、工程安全管理三、工程质量管理四、工程进度管理海上风电工程造价管理关键：1、施工方案的选择2、基础设计优化3、投产发电进度控制 一、工程造价管理 一、工程造价管理 1、施工方案选择1.1海上风机基础方案1.2海上风机吊装方案 目前，国内外已应用于海上风电机组的基础型式主要有：大直径单桩基础、重力式基础、导管架式基础（含多脚架基础）、高桩承台基础等，处于概念设计或试验阶段的基础型式还包括沉箱式基础、负压筒式基础、浮式基础等类型。 1.1 海上风机基础方案 单桩基础是全球海上风电机组采用的最广泛的基础型式，结构简单，钢管桩直径46m

2、，采用大型沉桩机械打入海床，基础顶设置法兰系统与风机塔筒相连接。单桩基础目前在已建成的海上风电场中得到了最广泛的应用，单桩基础特别适于单机容量不大、地质条件较好、水深不深的海域。 龙源集团的江苏如东海上风电场项目已建成的单桩基础达到100台，桩径4.76.0m，单机容量2.54.0MW；中广核如东项目38台4MW基础，桩径6.36.5m ；即将实施的三峡响水项目。 1.1.1 大直径单桩基础 龙源如东海上风电场单桩基础 1.1.1 大直径单桩基础 国外海上风电场单桩基础单桩基础概念图 1.1.2 重力式基础 重力式基础通常为钢筋混凝土结构，靠其自身重量来抵抗风、浪、冰等水平荷载的作用。由于重力

3、式基础对海床承载能力要求较高，目前限于地质条件原因，国内已建海上风电场还没有采用重力式基础实例，随着海上风电的发展，未来在海南、福建等区域地基承载能力较好的风电场将可能会采用重力式基础方案。目前华东院给福建龙源南日岛海上风电场项目设计的风机基础即为重力式基础，其单机容量4MW，最大水深达26m，基础总高度约40m。 1.1.2 重力式基础 国外海上风电场重力式基础 1.1.3 多桩导管架基础 导管架基础在海上石油平台、海上灯塔建设中得到广泛的运用，在近海风电中的应用主要兴起于近几年，尤其适用水深较深的海域，根据基础桩数不同和空间结构型式不同又分为多种型式，2010年前欧洲单桩基础占绝大多数，随

4、着海上风电向单机容量更大、水深更深的区域发展，根据欧洲风能协会预测，未来海上风电导管架基础将逐渐占据后续风电场建设中主导地位。 龙源如东海上风电场中亦采用过该类型的风机基础，桩基数量用到5、6、7桩；中水建如东项目也采用该类型桩基。龙源如东海上风 电场导管架基础 1.1.3 多桩导管架基础多桩导管架基础在国外海上风电场的应用 1.1.4 高桩混凝土承台基础 群桩式高桩混凝土承台基础为海岸码头和桥墩基础的常见结构，在我国沿海工程中应用非常广泛，由68根基桩和上部混凝土承台结构组成，承台多为现浇混凝土，基桩多为钢管桩或预制混凝土大管桩，桩径据具体的受力条件确定，较常规的为1.42.0m不等，该类型

5、基础的运输、安装均为海岸工程中的常规工艺。目前国内已建的东海大桥海上风电场、江苏响水近海试验风电场中均采用了高桩承基础，水深分别为510m，单机容量为2.05MW。 1.1.5 三桩门架式基础 为规避水下灌浆及调平，近几年德国Bard风电场尝试采用一种三桩门架式基础结构，即将类似于导管架基础的上部门架设置在水面以上，下部设置三根钢管桩。其具体结构型式为：用3根钢管桩定位于海底，3根桩呈三边形均匀布设，桩顶通过内插钢套管支撑上部钢结构体系，构成门架式基础。 门架式基础概概念图水深/m基础结构类型特 点010重力式基础/负压桶重力墩座/沉箱地基要求为岩石或坚硬土层，利用基础自重抵抗倾覆力矩，需压仓

6、物和整理海床，对冲刷较敏感。负压桶/吸力式基础节省费用，深、浅海都可以，适用于砂性土或软粘土层，施工速度快，但桶内外压差大，施工比较复杂，精度控制难度较大。020高桩承台基础群桩一般为钢管桩，上部承台为现场浇筑钢筋混凝土结构，采用传统工艺，需设置封底混凝土。030大直径单桩基础直径46m，制造简单，无需海床整理，需大型打桩锤，桩顶设置过渡连接件，受海底地质条件和水深的约束 1.1.6 各种形式基础适合的区域水深/m基础结构类型特 点050多桩式/钢管桩三脚架管状钢结构组合体，中心竖直立柱提供风机塔架的基本支撑，与塔筒连接。该组合结构可采用垂直或倾斜套管，支撑在钢管桩上。普通多桩导管架式50浮动

7、平台结构张力腿式对地质条件基本没有要求，对水深敏感性小，波浪荷载较小，建设安装有较大弹性，易移动和拆卸，稳定性差，风浪条件下易倾斜，目前尚处于概念设计阶段重力摆锤水下锚系 1.1.6 各种形式基础适合的区域 针对特性的风电场，设计时应根据海上风电场场区内的海洋水文、工程地质条件、风电机组资料、国内海上风电施工装备及能力等情况开展风机基础选型工作。 在进行风机基础选型时，除进行相应的设计计算，还应综合考虑潜在施工单位的综合实力、施工船舶装备来源、海上施工经验、施工方案研究深度、各基础方案的成熟度与可靠性、海上施工的工序与施工周期，并做好经济性分析，通过综合比较确定最终的风机基础型式。 1.1.7

8、 基础形式选择应考虑的因素 1.1.8 几种基础形式施工方案三桩多桩导管架基础施工单桩基础施工高桩承台基础施工 国外已建成的海上风电场主要集中在欧洲，到目前国外已建成投产的海上风电场共三十余个，已建海上风电场三分之二以上采用单根钢管桩基础结构，龙源如东海上风电场中大部分基础结构亦采用了单桩基础型式。 单桩基础施工 单桩基础施工 单桩基础沉桩图片 潮间带区域单桩基础施工，采用施工船座滩作业，液压冲击锤送桩方案。 近海区域单桩基础，采用自升式平台配合液压冲击锤施工。也可采用导向平台+浮吊+液压冲击锤施工。无过渡段单桩基础 单桩基础施工升式平台施工无过渡段单桩 单桩基础施工 导管架基础主要在海上石油

9、平台、海上灯塔建设中得到广泛的运用。根据调查资料，我国在渤海、东海水深1580m海域设立的海上石油导管架结构，较多采用此类基础。 在海上风电场基础设计领域，当单机容量较大、水深较深时，也有采用导管架基础型式的实例。常用的导管架结构有三桩导管架结构和四桩导管架结构两种形式，一般根据海水深度不同和海底地质条件的不同而不同。 多桩导管架基础施工 多桩导管架基础施工三桩导管架基础施工流程图 高桩承台基础施工 群桩式高桩承台基础一般采用多根大直径钢管桩或高强预应力混凝土管桩，承台为现浇混凝土结构，该类型基础为海岸码头及桥墩基础的常见结构。高桩承台基础施工流程图高桩承台基础沉桩施工图 高桩承台基础施工右为

10、钢套箱混凝土 承台施工图左为钢套箱施工流程图 1.2 风电机组吊装方案 根据国内外近海风电场建设经验，风电机组安装均预先在陆上基地(或海上基地)组装吊装体，根据吊装体的规模分整体吊装与分体吊装。一般有自升式平台装备尽量采用分体吊装，费用相对低。上图为国内东海大桥海上风电场采用经改造后的4000t级半潜驳专门运输整只风机1.2风电机组吊装方案欧洲已建风电场中绝大部分采用分体吊装方式，为缩短海上作业时间，分体安装一般也预先组装不同的组合体，通过对欧洲大部分风电场的统计分析，分体吊装主要有两种方式：(1) 下部塔筒、上部塔筒、风机机舱+轮毂+2个叶片、第3个叶片，即兔耳朵式分体吊装方案；(2) 下部

11、塔筒、上部塔筒、风机机舱、叶轮，即三叶片式分体吊装方案；分体吊装两种方式中上部塔筒、下部塔筒也是根据实际长度将13节塔筒预先组装，且采用前者的分体吊装方案占大多数， 1.2 风电机组吊装方案 1.2风电机组吊装方案丹麦Horns Rev风电场采用兔耳朵式分体吊装方案丹麦Nysted风电场采用三叶式分体吊装方案1.2风电机组吊装方案 2. 基础设计优化 海上风机基础设计与陆上风电有着本质性的区别，海洋环境存在海浪、潮流、台风、冲刷、腐蚀、海生物等各种复杂因素，海上风机基础的结构设计计算及优化需要充分考虑以下方面：（1）实测风资源情况，用于风机载荷计算，分析其不同状况的极端荷载与疲劳荷载；（2）实

12、测波浪情况，研究波浪实测数据，分析波浪造成的疲劳荷载谱、典型工况下的波浪要素与波浪荷载；（3）实测潮流情况，研究潮流实测数据，分析潮流造成的疲劳荷载谱、典型工况下的潮流荷载，以及潮流与波浪、风的耦合情况；（4）冰凌情况，对于特殊的海区，存在海面结冰及流冰的影响，需要考虑低温对结构的影响，以及冰凌荷载； 2. 基础设计优化 （5）海床冲淤演变情况，海床的冲淤演变既用于研究风机微观选址，在风机基础结构设计时，需要考虑预留的冲刷深度以及不同冲淤情况下，整机频率的影响状况；（6）工程地质勘察，设计输入的重要条件，对于风机基础选型、桩基设计影响很大；（7）海生物附着情况，对于新建海上风电场，应收集工程海

13、域或临近海域的海生物附着情况，以评估海生物作用下，波浪、潮流荷载的扩大效应；（8）整机频率，整机频率允许窗口是风机基础设计的最重要的输入条件；（9）工程海域船舶的主要船型，靠泊防撞结构的设计输入条件。 2. 基础设计优化基础设计优化主要工作：确保设计输入资料的准确度、详实性。、整机频率，整机频率允许窗口的必须科学合理，频率过高或过低都会对安全性与经济性有损害。通过1）调整塔筒刚度；2）调整风轮转动的切入或切出速度；3）调整风机基础刚度；4）通过风机厂家的控制策略或配置阻尼，以迅速越过共振点；以减少塔筒与基础的重量，同时不降低发电量。确定合适基础载荷安全系数，通过试桩及风机厂家提供的载荷富余量综

14、合考虑的设计中。取消单桩过渡段，节省投资、提高工效。2. 基础设计优化通过关键技术研究，攻克了单管桩沉桩垂直度控制等核心技术，实现了精确控制，成功创造了无过渡段单桩基础，降低了造价，达到国际领先水平 3. 投产发电进度控制 由于海上风电机组所处位置的特殊性，故对机组设备防腐要求很高，如果风机机组长时间不能送电，需配置柴油发电机定期对风电机组机舱及控制箱进行加热除湿，此工作需安排专用船只，工作量大。所以风机安装完成应及时开展送电调试工作，一方面满足机组防腐要求，同时能够增加基建电量，降低工程造价，故海上风电场机组控制好投产发电进度显得尤为重要。 3. 投产发电进度控制（1）加快电网及变电站建设进

15、度，合理安排风机基础及吊装开工时间。海上钢结构基础在基础设计完成，制作单位确定后3个月可进场施工。电网送出工程一般在项目核准后1215个月完成。海上变电站在设备及工程招标后12个月完成。（2）合理安排海缆施工，场内海缆施工跟随基础施工，基础施工完成即可进行穿缆工作，在风机安装结束时，可同步完成海缆终端制作。 3.投产发电进度控制（3）风机安装完成后及时送电调试，海上风机35KV系统采用环网柜接线，每台风机安装完成海缆施工完成后。即可送电调试工作。（4）合理安排调试人员及调试船只，主机招标时在招标文件中明确风机厂家用于调试配置的船只数量、调试班组数量以及一个班组调试完成单台机组所需的天数，再此基

16、础上编制调试进度计划。 海上风电场建设期间工程作业船舶密集，且施工及移船受风、海浪、潮汐、雾等水文、气象因素影响较大，故海上风电工程安全管理具有隐患多、难度大等特点。 二.工程安全管理 二.工程安全管理 二.工程安全管理工程安全管理重点工作：1、加强施工船只及设备管理2、加强安全制度建设3、加大安全设施投入（1）工程项目开工前各参建单位须到海事部门对相关工程船舶进行资质审核，严禁未通过审核的船只进入风电场参与运输及施工作业。（2）施工前及施工期间对工程船舶的吊机钢丝绳、锚绳等设备进行定期检测，防止施工期间发生起重安全事故与船舶断锚、走锚事故，对人员及设备造成伤害。（3）施工船舶作业前必须对船机

17、设备与风机机组偏航、变桨等系统的临时用电工作进行安全检查，确保设备正常，用电安全。1、加强施工船只及设备管理 加强施工船只及设备管理（4）施工过程中各参建单位应积极配合海事部门对工程船舶的安全检查。 1、加强施工船只及设备管理（1）开工各参建单位应与海事、渔政、海监等部门积极联系，建立应急救援机制，并定期开展海上应急救援演练。（2）施工单位在工程船舶进入风电场前应提交完善的船舶安全应急预案。（3）根据风电场海域情况，各参建单位应建立工作人员下海作业规章制度，详细规定人员允许下海的风速、浪高等天气条件、乘坐交通工具（交通船、拖拉机）下海的人数限制及人员安全装备佩戴要求以及下海人员安全培训与下海人

18、员登记制度等细则。 加强安全制度建设2、加强安全制度建设（5）各参建单位须向气象部门收集每日的海上天气预报，并以短信形式及时发送给各工作面的施工人员。2、加强安全制度建设（4）海上作业人员应加强技能培训，取得“四小证”等技能证书并掌握风电场内海域的水文气象规律，涨、落潮时间等信息。（6）各参建单位应制作应急救援处理细则，将应急救援措施及相关部门救援电话刊印成册，分发到每名现场施工人员手中。（7）各参建单位根据各施工作业面存在的安全隐患，编制风机基础施工、风机机组吊装施工、海缆施工等海上施工安全管理标准，在每日开工前对班组成员进行安全教育，并在每周监理例会上对一周工程安全问题进行总结。2、加强安

19、全制度建设3、加大安全设施设投入 龙源运维1号双体船 参建单位应加大安全设施投入，提高船只爬梯及上风机通道的安全可靠性，确保不受潮位变化影响；每台风机基础爬梯处配置防坠速差器；下海拖拉机配备充气式救生筏；下海人员配置救生衣、指北针等安全装备；配置海上风电专用运维船。 加大安全设施投入 三.工程质量管理海上风电工程质量管理关注重点：1、钢结构制作质量2、基础沉桩施工质量3、海缆施工敷设质量 三.工程质量管理 三.工程质量管理 龙源总结如东150MW示范风电场创国家优质工程中的专家意见，同时结合这几年海上施工管理的经验，针对海上施工的特点对钢结构制作、基础施工与海缆施工等问题进行精细化质量管理。（

20、1）制作单位及人员的资质审核（2）原材料的检测工作（3）焊缝的检测工作（4）油漆工序的把关及油漆厚度的检测（5）成品的搬运、储存及保护 1、钢结构制作质量管理钢结构制作质量管理要点 2、基础沉桩施工质管理量（1）钢管桩沉桩定位控制（2）钢管桩基础施工过程垂直度控制（3）钢管桩基础桩顶标高及贯入度质量控制（4）钢管桩基础水平度测量与法兰焊缝检测（5）钢管桩基础抛石施工及油漆修补工作 基础沉桩质量控制要点 3、海缆施工敷设质量管理（1）海底电缆应按规定的电缆路由进行敷设。电缆敷设施工时应严格按照设计要求控制敷设偏差，一般情况偏差小于水深的50%，电缆转角施工时偏差应不得大于该处海水水深。（2）敷设

21、余量应随水深、海底坡度等参数的变化而变化，电缆需沿海底地形走势紧贴海床敷设，不得存在悬空的现象；（3）实时监控海缆敷设施工中敷设速度与敷设张力，保持船舶行进速度与敷设速度一致，确保海缆受到的敷设拉力在设计要求范围内；（4）海缆敷设时，应保持海缆入水角度为3060O，确保海缆内部结构不受损坏；海缆施工质量管理要点2010年3月12日，国资委监事会武保忠主席现场调研（5）海缆敷设船应配备GPS系统，实时记录海缆敷设路径，为将来对海缆的检查、保养、维修提供便利；（6）海缆接入环网柜T套管电缆头制作时应严格按照T套管厂家工艺标准。 3、海缆施工敷设质量管理海缆敷设船示意图 四.工程进度管理 工程进度管理1、工程进度计划编制2、 施工进度管控 1、工程进度计划编制（1）考虑施工装备投入情况，制定的进度计划应根据施工方案编制，结合项目投入的施工装备，确定能够同时开展基础及安装作业面施工的个数。（2）考虑主机设备及塔架供货情况，目前国内外海上风机主力机型较少，须综合考虑主机厂家的供货能力及塔架供货及码头运输能力来编制进度计划。单桩基础沉桩