海上大型风电基础构件安全吊运与稳态控制技术应用案例

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海上大型风电基础构件安全吊运与稳态控制技术应用案例我国最新能源政策明确提出到 2030 年，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿kW 以上；二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取于 2060 年前实现碳中和。这一政策明确了新时代我国能源发展的方向，风力发电将是我国今后发展的重点，其中尤以用电负荷中心的东南沿海地区的风力发电为重中之重。

目录

一、 背 景

1、 技术应用所属行业特点、机遇与挑战

我国最新能源政策明确提出到2030年，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿kW 以上；二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取于 2060 年前实现碳中和。这一政策明确了新时代我国能源发展的方向，风力发电将是我国今后发展的重点，其中尤以用电负荷中心的东南沿海地区的风力发电为重中之重。

受制于近海风资源的开发制约，海上风电场开发将从近海走向远海。远海深水化必然驱使海工结构走向大型化，具备高承载能力，能应对更复杂的风浪流荷载，拥有更高可靠性和更长服役使用寿命。

2、 技术应用所解决的行业难点、热点问题，必要性及重要意义

在”双碳”目标、平价上网的机遇与挑战并存的大环境下，随着大容量风机的开发，海上风电承载基础结构必然走向大型化。对于此类产品，受制于主要部件的生产和安装条件，大多结构在加工后需要进行整体吊装作业，受到“风、浪、流”复杂环境因素的影响，吊装时，超大型构件自重所产生的应力、吊点附近集中应力、吊运动态性能等因素都会产生大型结构本身二次受力，带来结构损伤；同时，不同的吊装参数、工序也将影响吊装结构的吊运稳定性、安全性。因此，吊装时的稳态控制和大型结构二次受力损害控制是风电行业必须进行深入研究的热点问题。

二、 应用案例

该技术最早应用于 2017 年国家电投滨海北 H2#400MW 海上升压站的建成发运。

滨海北H2#400MW 海上升压站，总重3200 吨，受风体积约37000m3， 同时由于该升压站为桁架式结构，A 甲板为作业平台，无瓦楞板包覆，继而在吊运过程中会接受风串流，对整体结构吊运的稳定性和安全性形成影响。在H2 结构整体实施吊运项目方案设计阶段，基于专用软件进行了建模、仿真及计算分析，考虑共振、疲劳、摆动等因素影响， 确定了吊装核心参数；同时，基于模型分析及吊运仿真分析结果，吊装方案采用研发的新型吊具，对吊装工艺进行了优化，尽量减少了吊运过程 H2 结构本身的受力变形对结构安全性的影响；在吊运过程中，对结构的关键部位的变形、振动、应变等参数进行监测，实现了升压站结构的安全吊运和稳态控制。

通过该项目的实施，在积累前期技术的基础上，公司又进行了多次技术优化和升级，使其应用范围更广，其安全吊运技术在公司后续多个项目中进行了应用，例如 YINSON 的 FPSO 项目、JMU运输船项目、国家电投 H3、大丰 H3 等项目。

通过该技术的推广，吊运费用降低 18.5%，作业效率也大幅提升，累计节约费用近千万元。

三、 技术要点

1、 关键技术描述

（1） 通过对吊运过程的建模、仿真及计算分析，考虑风载荷、共振、疲劳等因素影响，建立合理的吊运和摆动模型，确定关键吊运参数：考虑脉动风影响下的吊索在吊装状态下的共振，从理论分析、数值求解以及实验验证等方面研究吊摆系统的动力学响应，减小吊运过程中大型构件的摆动和升沉位移；通过对吊索长度、直径、承载力等参量的反演，对吊装过程的关键动力学参数进行优化。

（2）开发新型全周期吊运状态监测系统：通过开发多传感器数据融合的在线检测系统，对吊运的环境因素、姿态、关键部位应变、振动等关键参数进行全周期监测，对产品的吊运过程中的关键应力信息进行实时评估，吊装过程中通过监测信息对吊装参数及工艺进行合理调整及动态优化。

（3）开发大型结构的吊装、运输绑扎新工艺：基于吊装、运输受力计算结果，创新性的采用穿套式结索法吊装，并采用搁凳工装和斜拉钢丝固定法，解决整机吊装以及驳船绑扎的技术问题。采用整体竖直起吊、对称吊点（吊钩）均匀施力，既提高了作业效率又减少了吊装形变损伤；避免运输过程中的移动碰撞，减少了运输形变损伤。