En los últimos años, la Corporación China de Desarrollo de Ingeniería de las Tres Gargantas, la Academia China de Conservación del Agua y Energía Hidroeléctrica, el Instituto de Diseño y Estudios del Este de China y la Universidad Hohai han emprendido conjuntamente el “Proyecto de energía eólica de alta potencia” del Undécimo Congreso Nacional. Plan quinquenal de apoyo a la ciencia y la tecnología El undécimo tema del proyecto "Desarrollo y demostración de unidades" es la tarea de investigación de "selección del sitio de parques eólicos marinos y desarrollo de tecnología de operación y mantenimiento de turbinas eólicas". De acuerdo con los requisitos de la declaración de misión, Three Gorges Corporation planea construir un parque eólico de demostración en las aguas costeras de Xiangshui, Jiangsu. El viento es la fuente de generación de energía eólica y los datos sobre las condiciones del viento son el primer elemento en la planificación, diseño y construcción de parques eólicos. Por lo tanto, con el fin de comprender mejor los recursos eólicos en las áreas marinas de Jiangsu y proporcionar datos sin procesar de primera mano para la construcción de parques eólicos de demostración en las áreas marinas de Xiangshui, Jiangsu, China Three Gorges Corporation confió a Beijing Zhongshuike Hydropower Technology Development Co. ., Ltd. para construir un parque eólico marino en Xiangshui, Jiangsu, una torre de medición del viento, realizar trabajos de medición del viento en el sitio y realizar trabajos de investigación básica relevantes para la futura construcción de parques eólicos marinos.
Contenido científico y técnico detallado
El trabajo de investigación experimental y de medición de la energía eólica marina del parque eólico marino incluye principalmente los siguientes contenidos de investigación:
(1) Medición de la energía eólica marina Investigación: llevar a cabo la selección del sitio, exploración, diseño, instalación, operación y mantenimiento de 1 torre de medición del viento en la playa y 2 torres de medición del viento en alta mar (la altura de las tres torres de medición del viento es de 70 m) y realizar 1,5 años de medición del viento. recopilación de datos e investigación Evaluar.
(2) Estudio geológico y pruebas de cimientos de pilotes: realice estudios geológicos y recopilación de datos en el sitio de cimientos de la torre, formule un plan de estudio, realice perforaciones geológicas y proporcione orientación técnica, procesamiento de datos y análisis de muestras en el sitio. y dibujos Dibujo, redacción de informes técnicos, etc.; realizar pruebas del proceso de hinca de pilotes de cimientos de pilotes en alta mar, obtener la relación entre el número de martilleo y la penetración en diferentes estratos y diferentes profundidades, estudiar y analizar exhaustivamente la capacidad de carga de cimientos de pilotes, alta Detección de capacidad de carga y soporte de carga. Correspondencia de fuerzas, etc.
(3) Investigación sobre las condiciones del mar: a través de experimentos, estudios y análisis de datos, estudie las condiciones hidrológicas de la costa de Xiangshui (incluida la investigación sobre el entorno marino poco profundo, olas, corrientes, niveles de marea, etc.), combinado con el análisis de las condiciones de construcción y medición del viento de las torres de medición de energía eólica marina, y el impacto de las condiciones del mar en la evaluación del recurso eólico marino y la construcción de parques eólicos.
(4) Investigación y resumen de métodos de proceso, estándares, etc.: resumir varios métodos de proceso y resultados de experiencia en exploración, pruebas, pruebas, construcción, operación y mantenimiento, resumir estándares, procedimientos relevantes, realizar pruebas preliminares; investigación sobre especificaciones, etc.
(5) Análisis y recopilación de otros datos: Recopilación, compilación y análisis de datos meteorológicos, oceanográficos, topográficos, geológicos existentes y datos medidos de parques eólicos terrestres a lo largo de la costa de Xiangshui, Jiangsu.
(6) Construcción de 1 torre de medición de viento plano de marea y 2 torres de medición de viento marino: la torre de medición de viento plano de marea adopta una estructura soldada de tubo de acero ligero triangular equilátero tipo ancla, y la torre y el anclaje son de fibra. Las cuerdas adoptan una base de hormigón independiente, altura de la torre de 70 m. La torre de medición de energía eólica marina adopta una base de pilotes de tubos de acero (el diámetro del pilote es de 600 mm, el espesor de la pared es de 16 mm, la longitud del pilote es de 50 m, está dispuesto en forma de cuadrilátero e inclinado hacia afuera a 1:7) y una estructura de torre de armadura de gradiente de cuatro columnas. El cuerpo de la torre y los cimientos del pilote están conectados mediante la tapa de acero, la parte inferior de la torre es una sección cuadrada con una longitud lateral de 3,2 m, la parte superior de la torre es una sección cuadrada con una longitud lateral de 0,82 m. la torre tiene 70 m de altura y toda la torre y los cimientos del pilote adoptan medidas anticorrosión segmentadas. Tanto las torres de medición del viento en la playa como las torres de medición del viento en alta mar están equipadas con sensores de velocidad del viento a 10 m, 25 m, 40 m, 50 m, 60 m y 70 m, 2 en cada piso; los sensores de dirección del viento están instalados a 10 m, 50 m y 70 m, 1 en; cada piso. La torre de medición del viento 2# está equipada con 1 juego de equipos de observación de datos oceánicos.
Invenciones e innovaciones
Este proyecto ha superado dificultades como la falta de proyectos similares de los que aprender y la falta de datos in situ. Combinando resultados de investigaciones anteriores, se han realizado innovaciones en lo siguiente. aspectos, y se lograron buenos resultados.
(1) Realiza de forma innovadora el concepto de diseño de transformar la construcción marina en tierra firme
En comparación con el diseño de torres de medición de energía eólica marina existentes que utilizan tapas de hormigón de pilotes altos moldeados in situ El concepto es diferente. La torre de medición de energía eólica marina Xiangshui adopta una estructura de tapa de acero.
En comparación con las tapas de hormigón convencionales, no es necesario realizar procesos como encofrado en alta mar, atar barras de acero, vertido y curado de hormigón. Las tapas de acero se pueden procesar en tierra, lo que puede ahorrar tiempo de construcción y reducir el número de barcos grandes (. barcos mezcladores de hormigón en alta mar, grandes El uso de barcos grúa, etc.) puede reducir en gran medida la cantidad de trabajo en alta mar, reducir el tiempo de construcción en alta mar y ahorrar costos de construcción, lo que tiene ventajas obvias.
(2) El cuerpo del pilote y la tapa se conectan utilizando material de lechada de alta resistencia.
El tipo estructural de tapa de acero tiene altos requisitos en la sección de conexión a través de pruebas en interiores y. Cálculos extensos, la conexión El tipo adopta un método de conexión basado en material de lechada de alta resistencia. Después del cálculo mediante el método estándar, la verificación mediante el método de elementos finitos y la prueba de operación en campo, la tensión general de la sección de conexión es buena y puede cumplir con los requisitos de tensión de diferentes cargas ambientales. La estructura de conexión de lechada estudiada ha obtenido patente de modelo de utilidad nacional.
(3) Se propone un método factible para probar la capacidad de carga de los cimientos de pilotes marinos.
En comparación con los cimientos de pilotes terrestres, existen dos problemas principales en las pruebas de cimientos de pilotes marinos: ① Duro Las condiciones en alta mar se ven muy afectadas por el viento y las olas, lo que hace que las pruebas de carga estática sean difíciles y costosas. ② El martilleo de alta tensión requiere un barco grande, y el martilleo repetido es costoso y difícil de organizar. Durante el proceso de construcción de la torre de medición de energía eólica marina, aprovechamos al máximo condiciones estratigráficas similares del parque eólico de playa, utilizamos pruebas de carga estática, piezómetros enterrados y detección de alta deformación en diferentes períodos de tiempo, y dedujimos preliminarmente que: bajo esta torre geológica condición, la alta presión durante la perforación inicial fue La capacidad de carga de detección de deformación es aproximadamente el 60% de la capacidad de carga final de la base del pilote. La detección de alta tensión se puede utilizar durante la hinca del pilote para calcular la capacidad de carga final de la base del pilote en función de la. capacidad de carga.
(4) Los métodos de investigación para los métodos de evaluación de recursos eólicos marinos están completos y los resultados son altamente creíbles
① En términos de métodos experimentales, una torre y dos conjuntos de equipos de medición del viento se utilizan y se instalan equipos de observación del océano
② En términos de riqueza de datos, se han desplegado 2 torres de medición del viento en alta mar y 1 torre de medición del viento en la llanura de marea, además de 5 torres de medición del viento en la llanura de marea; y datos meteorológicos de estaciones meteorológicas en los últimos 30 años, el área La densidad de torres de medición del viento en el proyecto es alta y los datos de medición del viento y los datos ambientales son completos y completos
③En términos de investigación; Se utilizan varios métodos, como estadística matemática, estudios comparativos y simulaciones numéricas, y se desarrollan de forma independiente en función del programa de cálculo de modelos de cálculo.
Este proyecto utiliza estos datos medidos para llevar a cabo investigaciones sobre el impacto de los factores ambientales en los datos de medición del viento, la correspondencia entre la velocidad del viento y el nivel de la marea, la correspondencia entre la rugosidad de la superficie del mar y la altura de las olas, y la comparación de los vientos marinos y terrestres, sus métodos de investigación, rutas técnicas y contenidos de investigación se adoptan por primera vez en China. Los resultados de la investigación son muy fiables y se han utilizado en el diseño de turbinas eólicas marinas de demostración.
(5) Se llevó a cabo una investigación ampliada sobre los métodos de medición del viento.
Basado en las características de la evaluación del recurso eólico y la dificultad de la construcción en alta mar, se propuso y se propuso el concepto de una torre móvil de medición del viento. Se completó la investigación sobre tecnologías clave, como el diseño estructural, la tecnología de fijación in situ y el movimiento flotante de torres móviles de medición de viento, proporcionando un nuevo tipo estructural para torres de medición de energía eólica marina que puede reducir aún más los costos de medición del viento y tener mejores perspectivas de promoción.
Comparación completa con investigaciones similares actuales y tecnologías similares en el país y en el extranjero
La torre de medición de energía eólica marina Jiangsu Xiangshui construida en este proyecto es la primera y la segunda en el área marina de Jiangsu (la tercera en mi país), 4) es una verdadera torre de medición de energía eólica marina. Actualmente, entre las 6 torres de medición de energía eólica marina construidas en China, solo la torre de medición de energía eólica marina Xiangshui de este proyecto adopta una estructura de tapa de acero y la lechada correspondiente. método de conexión Esta estructura reduce en gran medida el tiempo de construcción costa afuera y la dependencia de equipos de construcción costa afuera a gran escala, y puede extenderse no solo a la aplicación de torres de medición de energía eólica marina, sino también al diseño estructural de turbinas eólicas marinas. Según el control de novedad técnica, características técnicas como la forma estructural de la plataforma de cubierta de acero de la torre de medición de energía eólica marina, la conexión entre la plataforma de cubierta y la base de pilotes mediante materiales de lechada de alta resistencia a base de cemento y el diseño estructural de la torre móvil de medición del viento no se han mencionado en la literatura nacional.
Este proyecto utiliza datos medidos para realizar investigaciones sobre el impacto de los factores ambientales en los datos de medición del viento, la correspondencia entre la velocidad del viento y el nivel de la marea, la correspondencia entre la rugosidad de la superficie del mar y la altura de las olas, y la comparación del nivel del mar. y vientos terrestres. Sus métodos de investigación, rutas técnicas y contenido de investigación se adoptan por primera vez en China.
Aplicación de resultados y beneficios sociales y económicos
Este proyecto completó la selección del sitio y el diseño inicial de la torre de medición eólica en abril de 2007, completó la exploración costa afuera en mayo y completó la construcción. el diseño del dibujo en junio, la construcción de cimientos de pilotes en alta mar, el izado de la torre y la instalación de instrumentos se llevaron a cabo en agosto de 2008. Los datos de medición del viento se transmitieron en marzo de 2008 y los datos de observación del océano se transmitieron en julio de 2008. En octubre de 2009, 1,5 años de Se han completado la medición del viento, la recopilación y evaluación de datos, 1 año de recopilación y evaluación de datos de observación del océano y 2 años de operación y mantenimiento.
Los resultados de la investigación de este proyecto proporcionan datos detallados sobre recursos eólicos, datos oceánicos, datos geológicos y experiencia en construcción como referencia para la construcción de parques eólicos marinos. Actualmente, Yangtze River New Energy Company ha construido 1 unidad en el. En el área de prueba de turbina eólica marina de 2 MW, China Three Gorges Corporation está llevando a cabo un estudio de viabilidad y diseño de un parque eólico marino con una capacidad de 200 MW.
Problemas que aún necesitan ayuda en la transformación, promoción o industrialización de resultados
En la actualidad se han promulgado las "Medidas Provisionales para la Gestión del Desarrollo y Construcción de Energía Eólica Marina" internas. y se iniciarán progresivamente los trabajos de medición de la energía eólica marina. Para promover la aplicación de los resultados de la investigación de este proyecto, se deben incrementar los esfuerzos de publicidad. El flujo de trabajo del parque eólico: detección de la dirección y velocidad del viento, mantenerse en contacto con el despachador durante el turno, inicio de generación de energía, registros de inspección, inspección de equipos, lubricación y mantenimiento, resolución de problemas, transformación y aumento de voltaje, monitoreo de instrumentos de distribución y ajuste, conexión a la red y transmisión de energía, y estadísticas de generación de energía.