东海大桥海上风电示范工程系统关键技术及应用

本项目属于新能源风力发电领域。 海上风电是新能源和战略新兴产业的重要发展方向，也是我国海洋综合开发利用的重要内容。东海大桥海上风电示范工程是亚洲和我国第一个海上风电示范项目，在我国特有的海洋、地质、电网和施工等条件下，该项目实施没有先例可循，且大型海上风电场建设与运行涉及电气工程、水文地质、动力机械、计算机控制等多个学科，系统庞大、技术复杂。 在上海市重大、重点科技攻关计划等项目的支持下，项目组开展了大型海上风电场规划设计、施工安装、接入系统、运行维护、整机设备等方面的研究工作。项目成果成功应用于东海大桥海上风电示范项目，对我国海上风能资源的开发利用具有重大意义。相关研究获得软件登记与专利授权20项，发表论文20余篇。 项目主要研究内容及创新点： 1、首次建立了海上风电场电气系统的优化规划理论和方法。创新地采用结构化分析方法，有效构造了海上风电场电气系统成本多样、约束复杂的优化模型，利用超网络理论实现网络拓扑信息的高效描述，将问题分解为离散变量函数和网络拓扑优化并进行最优求解。节约东海大桥海上风电场电气系统投资成本10%以上。首次建立了基于网络计划方法的海上风电场运行维护的理论体系与方法，提出了海上风电场运行维护成本影响因素的分析方法。 2、首次提出了一种基于高桩混凝土承台的新型海上风机基础结构型式。结合我国海洋环境及施工条件的特点，解决了海上风机基础需具备适应海洋工程、高耸结构和大型动力设备三大工程特性的难题。创新性地提出了适合现场施打的风机基础钢管桩与风机塔筒连接段之间的特殊连接结构，有效加强了风机塔筒和多桩承台基础之间的结构整体性，解决了海上沉桩偏差与结构物连接的技术难题。 3、首次成功研制了海上风机整体安装定位与缓冲系统。针对海上风电场建设中首次采用的高桩承台式基础结构，研发吊钩GPS定位系统、软着陆系统及精定位自动对中系统，实现整体风机安装时，重达650t的风机机组底部法兰与基础法兰在2-5分钟内快速对中，定位精度<2mm。显著减小了风浪作用下的摇摆碰撞载荷，满足风机特定部位冲击加速度的要求。 4、首次提出了一种基于专用无线网络技术的海上风机整体安装过程中撞击加速度测试方法。运用无线触发、数据高速采集与本地存储、在线多通道实时数据监测、脱机分析等技术，实时监控风机整体安装过程中重要设备部位受撞击状况以确保安装质量。 5、首次突破了3MW海上风电机组整机及关键部件设计技术，成功解决了海上风电机组风浪载耦合分析、低成本自维修技术、防盐雾腐蚀技术以及台风条件下安全运行策略等多项难题，使得研制的3MW海上风电机组各项技术指标均优于国际同类产品。 项目成果填补了国内有关大型海上风电项目规划设计、施工安装、接入系统、运行维护、整机设备技术的空白，部分达到国际领先水平，为中国海上风电场的成功建设与发展奠定了坚实的技术基础，提供了国外企业无法提供的、适合国内情况的解决方案，具有显著的经济、社会、环境效益和示范效应。