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“海上巨人”何以站稳脚跟 ——探秘永福股份深海漂浮式吸力锚方案

发布时间:2024-08-12来源:中国电力报

据世界银行数据统计,全球可用的海上风能资源超过710亿千瓦。广袤的海洋资源给人类带来无限遐思,中国走出了“明阳天成号”“国能共享号”等自己的“海上巨人”,迈向了风能储量是近海1.7倍、陆地5倍的深远海。


如何支撑这些“巨人的身躯”,历经大风大浪,稳稳扎根海上?这也是福建永福电力设计股份有限公司(以下简称“永福股份”)躬身10年的探索实践。永福股份创新突破漂浮式海上风电关键技术的研究和应用,为行业打造深海“黑科技”——海上漂浮式吸力锚方案,支撑中国海上风电深远海项目大型化、规模化开发。


强大算力


助力“海上巨人”更轻更稳


全球单体容量最大的16.6兆瓦漂浮式风电平台“明阳天成号”项目,风电平台排水总重约1.5万吨,是名副其实的“海上巨人”。在风浪汹涌的深远海,吸力锚作为锚固基础,需承受海洋环境与锚链荷载叠加的复杂受力。吸力锚承载能力的计算,决定了吸力锚基础能否安全可靠地“拉住”漂浮式风机。


作为该项目吸力锚的设计及建造工作单位,永福股份以强大算力,助力万吨级“海上巨人”更轻更稳。


通过岩土和结构分析,“算”出轻量化、高可靠锚体。锚体的承载能力计算需考虑海底淤泥质地层的性质、吸力锚的结构尺寸和形状等多种因素。永福海电研发团队通过理论计算及有限元模拟软件等手段,得到最优锚点位置,避免了吸力锚的前、后倾斜,使其受力均匀。


通过“悬链线”和“反悬链线”分析,“算”出更优、更稳传力路径。综合浮体、锚链、吸力锚和海床土体之间的联动作用,永福海电研发团队进行锚链“悬链线”和“反悬链线”全面分析,精准获得了浮体结构传递到吸力锚的受力情况以及锚链与吸力锚最合理夹角,使系统在强台风等极端恶劣工况下保持安全稳定。


通过贯入分析和屈曲分析,精准把控项目建设全过程。永福海电研发团队根据理论计算数据,贯入过程严格控制安装速度和压差,极大程度避免了贯入过程中吸力锚反复升降造成地层液化,以及因压力过大导致的本体屈曲损坏等情况,确保吸力锚顺利沉贯安装到位。


通过“高精度”计算分析,永福方案可节省约10%的用钢量,让吸力锚“轻”装上阵,保障漂浮式平台在海上能应对17级台风,给足“海上巨人”稳稳的安全感。


极限速度


实现客户收益最大化


国家能源集团龙源电力漂浮式风渔融合项目是全球首个漂浮式风渔融合项目。项目采用三立柱半潜式平台,水下沉贯9套吸力锚,永福股份负责吸力锚系统沉贯安装工作。


基础安装效率对造价具有重大影响。建设过程中,永福股份充分发挥海上风电优异的技术优势和丰富的工程建设经验,以极限速度实现项目建设全过程EPCI专业化精益管理。


基于多项复杂海域大型海上风电项目吸力桩沉贯安装实践经验,永福海电项目团队根据项目场址情况,科学制定项目总体目标及施工组织方案,从组织结构、船机选择、设备供应、人员投入、施工精度、安全保障、应急管理进行全方位管控。


施工过程中,项目团队采取布放波流监测设备提前预警的方式,有效降低波流对船舶及施工作业干扰程度,并采用观察型ROV(水下机器人)实施水下全程监控,实时把控项目进度。


通过精心策划,严格把握沉贯安装精度控制,永福海电项目团队缩短工期,实现了吸力锚一次就位成功率100%、贯入成功率100%,单个吸力锚总安装时间仅6小时,单个吸力沉贯时间仅50分钟,以高效的吸力锚安装速度,为客户带来了可量化的隐性价值,实现了客户收益最大化。


向深向远


延拓蓝海技术价值


深远海风能资源开发潜力巨大,预计到2025年后,国内百万千瓦级、千万千瓦级海上风电项目将主要位于深远海。同时,深远海风电产业链长,集合了当代高端装备制造、研发设计、工程建设、智能运维等精尖技术,将实现海上风电全生命周期产业价值的集合,形成万亿级产业集群。


由此可见,深远海将是我国海上风电开发的主战场。随着离岸距离与水深的不断增加,漂浮式海上风电基础与创新型半直驱大兆瓦机组结合,可有效提高海上风电开发的经济性。永福吸力锚方案具备施工速度快、施工成本低、基础可回收、绿色可持续等特点。与传统的固定式基础相比,海上风电基础越来越多采用吸力锚结构作为锚固基础,是深远海海上风电基础的首选。


在全球绿色发展大势下,深远海风电也能与海洋牧场、海水制氢、观光旅游等融合发展,成为实施海洋强国和海洋强省战略的关键支撑。


天阔风劲,大道笃行,逐梦深海。这是永福股份深耕海电领域10年来锲而不舍的躬身实践,也是面向下一个10年的笃定理想。


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