点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:一天时间 怎么把风力发电机“种”到海底
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

一天时间 怎么把风力发电机“种”到海底

来源:科技日报2021-07-21 09:53

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  海上风机在岸边进行吊装与调试受访单位供图

  该成果已实现一天一台的沉放安装速度,大大缩短了海上施工的时间,加上整机运输的时间,总体海上安装建造效率比传统装机提升了5到7倍,解决了海上风电能源发展受施工窗口期影响的一大难题。

  在江苏海域,一排排整齐的“大风车”——海上风力发电机(以下简称风机),正有条不紊地为能源经济发展和百姓的生活提供源源不断的动力。这些“大风车”均采用“种树式”的一体化安装建造技术,整机浮运,平稳地“植”在海上。

  这项我国原创的新技术来自天津大学建筑工程学院教授练继建带队研究的“海上风电新型筒型基础与高效安装成套技术”研究项目(以下简称风电项目)。为了实现海上资源的最大化利用,该项目突破多项技术瓶颈,实现了海上风电高效、优质、低成本、规模化建造的目标,研究成果已成功应用于响水、大丰等风电场。该成果获发明专利授权101项,核心技术获美日欧盟发明专利,团队主编国家、行业标准2部,发表论文150余篇,并获得2020年度天津市科学技术奖技术发明特等奖。

  “造树根”:筒型基础结构,结实

  我国近海海域风能资源丰富,50米水深内可开发量超过5亿千瓦(kW)。“但是在我国近海海域安装海上风机难度可不小。”风电项目课题组的刘润教授介绍,“我们不光要解决海上风电开发施工窗口期短的问题,还面临海上强台风、软地基等挑战。”

  要想让海上风机稳稳地“站”在海里,经受得住风浪的洗礼,首先整体的结构、建造方式等都要适合我国海域的情况。

  而传统移植自欧洲的单桩、多桩导管架海上风电技术施工周期长、建造安装成本高。

  练继建团队经过多年的研究积累,开创性地发明了巨型多分舱海上风电筒型基础结构体系,团队还首创了工厂化批量预制基础结构和“种树式”安装风机的建造方式,以及提出新型筒型基础顶盖—筒壁—土体联合承载模式。

  “传统的海上风机都是先装基础,再把风机塔筒、风机机头吊进去进行分部安装。”风电项目课题组的王海军教授介绍,而我们发明的这种新型的结构不仅可以在岸边预制,还可以带着风机一起像种树一样直接在海上进行安装,节省了大量的施工费用,降低总造价15%—20%。

  “其实说起来原理很简单,海上风机由风机基础、风机塔筒、风机机头和风机叶片四个部分组成。”刘润解释,就像家用落地风扇一样,风机基础相当于落地扇的底托,托着塔筒、机头和叶片转动。宽浅型的基础相当于增大了落地扇的底盘,有利于抵抗上部结构因强台风而产生的巨大力矩荷载。

  “运大树”:拖船整体浮运,高效

  风机基础、塔筒、机头和叶片整体在岸上组装好后,下一步就是要把树运到需要栽种的海域了。

  “传统的海上风机安装建造,一般是由运输船舶将零部件运输到海上建造的位置,分部施工安装,完成整机调试。而这样一套安装流程,至少需要5天才能完成,有时候遇到强台风,甚至时间更长。”王海军介绍,“海上施工窗口期十分宝贵,为了提高海上风机安装效率,需要把组装好的海上风机直接运送到位。”

  海上风大浪急,而海上风机又高又细,如何减少运输中的晃动,更稳定地把这个庞然大物平安送达?通过反复尝试,练继建团队首创了海上风电基础—塔筒—风机整体浮运新技术,建立了筒型基础浮稳性与分舱优化分析方法,发明了船下气浮顶托风机整体浮运技术。同时提出船—筒姿态和水封安全控制指标,攻克了风浪流与船舶—气浮基础结构—风机多体耦合动力安全与性态控制难题。

  运用了这种技术的运输安装船,成功实现了海上风机的整机一步式运输,让风机整体稳稳地运输到位。而且由于海上风机从运输到使用都可以保持同样的姿态,因此最大限度降低了风机各组成部分的损坏。

  “种树”:筒型基础分舱,稳定

  一切准备就绪,准备开始“种树”。

  在平地上把树笔直地栽到土里并不是件容易的事情,而把漂浮在海上的风机笔直地“栽到”海底更是难上加难。

  练继建团队发明了筒型基础整体沉放和精细调平控制技术,这项技术通过分舱来达到效果。“合理地分舱可以提高筒型基础气浮结构的浮稳性,有利于施工下沉和精细调平。”王海军介绍,通过精确计算,精准地给每个仓施加相应的压力,就可以使海上风机垂直地扎到海底了。

  据介绍,目前海上风机结构筒型基础,大致分为三种形式:单筒型,多筒型(三筒或四筒)和的单筒多舱复合型,由项目组研制的巨型多分舱海上风电筒型基础结构体系就属于单筒多舱复合型。

  为了保证这项技术安全地投入使用,团队还提出风浪流作用下筒型基础—塔筒—风机水中整体沉放姿态与安全性控制方法;揭示了筒型基础入土沉放过程中筒—土—渗流耦合作用与减阻机理,提出沉放阻力计算方法与减阻措施;发明了基于分仓压力差—倾角—渗流—屈曲联合测控的筒型基础沉放精细调平控制技术与装备。

  据了解,目前该成果已实现一天一台的沉放安装速度,大大缩短了海上施工的时间,加上整机运输的时间,总体海上安装建造效率比传统装机方式提升了5到7倍,解决了海上风电能源发展受施工窗口期影响的一大难题。

  “我们称目前这套技术为1.0版,已逐步应用在江苏海域。不久的将来,我们还会出2.0版、3.0版……进一步节省海上作业时间,降低生产、运输和安装成本,使这项技术在更多的海域更广泛地使用。”王海军对未来充满信心。

  21世纪是海洋的世纪,谁拥有海洋,谁就拥有未来。与大陆经济相比,海洋经济有着巨大潜力,发展蓝色经济是必然趋势。海上风电作为一种潜力清洁能源,对于我国实现双碳目标也具有十分重要的意义。王海军表示:“由于海上工程存在软地基,使海上风电面临建造成本高等棘手的挑战,而国内新能源行业也从过去补贴政策主导走向市场竞争推动的局面。在此背景下,降成本也将是我们要研究的重要课题。”

  陈 曦

[ 责编:涂子怡 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 喜迎新年

  • 奋力冲刺“全年红”

独家策划

推荐阅读
2024年,中国制造业顶压前行、向新向优,制造强国发展指数与德国和日本处于同一区间,进入全球制造强国第二阵列,成为继美国、德国、日本后第四个迈入全球制造强国行列的国家。
2025-12-31 08:56
突破性成果勾勒出我国高水平科技自立自强的清晰轨迹。
2025-12-31 08:58
“预计元旦期间,我国大部地区降水较弱,但中东部将出现显著降温,南方地区湿冷感明显。
2025-12-31 09:12
12月30日,中国气象局召开新闻发布会,专题发布《全球气象发展报告2025》(以下简称《报告》),呈现2024年全球气象发展态势。
2025-12-31 09:04
北斗三号全球卫星导航系统组网阶段的主要目标是把卫星建好,运行阶段的主要目标则是管好、用好。
2025-12-31 09:03
光明日报北京12月29日电 记者姚亚奇29日从国家林草局获悉,“十四五”期间,我国采取有力措施,加快推进林草种苗振兴,收集保存林草种质资源14.74万份,较“十三五”末增长180%,我国重要乡土树种草种和珍稀濒危林草种质资源得到有效保护。
2025-12-30 09:23
由自然资源部南海生态中心联合相关单位共同编制的《黄岩岛珊瑚礁生态调查报告》29日在京发布。报告基于船舶走航、潜水调查、卫星航空遥感、原位观测等方式,结合历史数据分析,对黄岩岛珊瑚礁生态状况进行了调查评估。
2025-12-30 09:23
松花江畔,风机和光伏正齐齐出力,一端是新能源电力源源不断产出;另一端,化工装置稳定运行,“绿色石油”涌流而出。
2025-12-30 09:37
执行中国第42次南极考察任务的“雪龙”号极地科考破冰船于北京时间29日顺利抵达秦岭站海域,并开展卸货作业。
2025-12-30 09:32
研究人员在火星发现了适合人类探索的浅层水冰的痕迹。研究团队借助高分辨率轨道影像,对火星地貌进行了研究,并在中纬度的亚马孙平原发现了埋藏深度不足1米的冰痕迹。易获取的冰能够让宇航员在火星长期生存与工作期间,制备饮用水、可呼吸的氧气、燃料及其他必需品。
2025-12-30 09:27
截至12月28日,新疆油田2025年二氧化碳注入量突破100万吨,成为我国首个实现年注碳百万吨的油田。”新疆油田公司执行董事、党委书记石道涵介绍,油田年注碳量从2022年的12.6万吨跃升至2025年的100万吨,已累计注入二氧化碳超200万吨。
2025-12-30 09:26
12月26日,我国首个覆盖6种轮状病毒血清型的六价轮状病毒疫苗在湖北武汉完成首剂接种。
2025-12-29 10:23
美国哈佛—史密森尼天体物理中心天文学家利用美国国家航空航天局(NASA)的哈勃空间望远镜,首次观测到围绕年轻恒星运行的迄今最大原行星盘——IRAS 23077+6707。
2025-12-29 10:10
2025年12月27日0时07分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号C星(03星),卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2025-12-29 10:07
中国科学院空天信息创新研究院研究员王振友团队联合四川省文物考古研究院等机构的科研人员,自主研制了显微时间门控拉曼光谱仪,并利用该仪器对三星堆出土的4块象牙碎片进行无损检测,揭示了象牙在长期地质作用下的老化过程。
2025-12-29 10:01
近期,工信部发布《场景化、图谱化推进重点行业数字化转型的参考指引(2025版)》,聚焦14个重点行业,绘制企业数字化转型“场景导航图。
2025-12-29 09:59
当日,石景山区AI for Science平台正式上线,该平台由枫清科技携手火山引擎联合打造,以AI驱动科研机构与企业的科研效率革新,降低科研门槛。
2025-12-27 20:21
记者25日从国防科技大学获悉,该校磁浮团队近日在磁悬浮试验中,成功在两秒内将吨级试验车加速至700公里/小时。测试速度打破了同类型平台全球纪录,成为全球最快的超导电动磁悬浮试验速度。
2025-12-26 10:08
12月24日,中国科学院重大科技基础设施“载人潜水器与海上作业母船”用户委员会2025年度会议披露:我国“深海勇士”号、“奋斗者”号、“蛟龙”号三大载人潜水器全年完成314次深潜,累计下潜总量达1746次,2026年将向2000次目标稳步迈进。
2025-12-26 10:05
日前,国家自然科学基金委员会在北京召开国家自然科学基金首批重大非共识项目遴选会议,标志着重大非共识项目正式启动试点。国家自然科学基金委员会将深入实施并持续优化重大非共识项目遴选机制,引导广大科研人员聚焦高水平原创性科研工作狠下功夫。
2025-12-26 09:59
加载更多