近日，英國碳信托公布了一項針對單樁基礎(chǔ)降本的最新研究成果，根據(jù)報告顯示，單樁基礎(chǔ)作為迄今為止海上風(fēng)電領(lǐng)域應(yīng)用最多的基礎(chǔ)形式，其制造和安裝成本將進(jìn)一步降低30%。
按照傳統(tǒng)的行業(yè)經(jīng)驗，單樁只能安裝在30米以內(nèi)水深區(qū)域，如果超過30米，單樁尺寸過大會導(dǎo)致很難制造、運輸和安裝，其經(jīng)濟(jì)型會不如導(dǎo)管架基礎(chǔ)及重力式混凝土基礎(chǔ)。但在過去的幾年中，超大直徑單樁基礎(chǔ)在業(yè)內(nèi)得到了驗證，并用于很多深水項目。比如荷蘭600MW的Gemini、英國400MW的Rempion和336MW的 Galloper海上風(fēng)場都在水深超過40米的風(fēng)機(jī)點位安裝了單樁基礎(chǔ)，一次又一次突破了所謂的單樁基礎(chǔ)水深應(yīng)用極限。
但如何降低單樁基礎(chǔ)成本一直以來成為行業(yè)內(nèi)研究的方向。
幾年前，一項名為“樁土分析”(Pisa)的項目應(yīng)運而生。該項目由英國碳信托出資(350萬英鎊)支持，開發(fā)商沃旭牽頭，牛津大學(xué)、倫敦帝國學(xué)院和都柏林大學(xué)的研究人員參與。
Pisa項目參與方
這項研究著眼于圓柱形鋼結(jié)構(gòu)與海底黏土及砂石之間的相互作用，其結(jié)果表明，我們之前的基礎(chǔ)設(shè)計“低估了海底土壤的支撐能力，從而導(dǎo)致過度保守的設(shè)計計算”。同樣的項目經(jīng)過新的方法計算，單樁鋼材需求量可減少30%。
碳信托海上風(fēng)電部門主管Jan Mattiesen說：“我們相信，新的方法將對行業(yè)理解單樁基礎(chǔ)和土壤之間的相互作用方式將產(chǎn)生重大影響，這一成果是行業(yè)和學(xué)術(shù)界多年合作的結(jié)晶�！�
迄今為止，行業(yè)內(nèi)已設(shè)計并使用的海上風(fēng)機(jī)單樁直徑超過8米，重量超1700噸，但其設(shè)計往往還基于舊的海上油氣平臺工程設(shè)計方法。油氣行業(yè)使用的單樁與海上風(fēng)電相比直徑更小、更長，承受的載荷也不同，這造成了海上風(fēng)電行業(yè)設(shè)計人員的保守。
Pisa項目的設(shè)計方法是針對較大直徑的單樁幾何形狀和特定的風(fēng)機(jī)載荷條件量身打造的，對于不同場址的不同土壤條件，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可進(jìn)行“定制優(yōu)化”。“利用新開發(fā)的設(shè)計模型替換最初為石油和天然氣行業(yè)開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)計模型是降低成本的關(guān)鍵�！�
Pisa項目中使用的土壤樣本提取自英國Cowden和法國敦刻爾克海域，可代表北海典型的海床土壤條件。該項目發(fā)表的8篇論文將在英國土木工程學(xué)會網(wǎng)站上發(fā)布，這些新的知識和方法不僅有利于行業(yè)內(nèi)改進(jìn)風(fēng)場設(shè)計，也為學(xué)術(shù)界嘗試新的研究方式提供了基礎(chǔ)。
沃旭集團(tuán)目前已經(jīng)在其投產(chǎn)的全球最大海上風(fēng)場Hornsea One及后續(xù)在建風(fēng)場中使用了這種最新的設(shè)計方法，并認(rèn)為全球的海上風(fēng)電都可以從這種新方法中獲益，它代表了海洋巖土工程設(shè)計的重大轉(zhuǎn)變，不僅對降低單樁成本有意義，也讓我們對基礎(chǔ)設(shè)計計算有了更大的信心。
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