中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱“華東院”）總部位于杭州，為我國(guó)80%以上的海上風(fēng)電市場(chǎng)以及亞洲、非洲、歐洲和美洲的其他地區(qū)提供基礎(chǔ)設(shè)施施工服務(wù)。該公司擁有員工約4,000名，其中大部分是國(guó)家注冊(cè)工程師，專門從事水電和城市環(huán)境工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、研究和施工。該公司榮獲了50多項(xiàng)海上風(fēng)電技術(shù)專利和十多項(xiàng)海上升壓站技術(shù)專利以及各類海上風(fēng)電獎(jiǎng)項(xiàng)24項(xiàng)。

 

　　隨著海上風(fēng)電政策支持力度加大、設(shè)備和安裝成本降低以及配套產(chǎn)業(yè)逐步成熟，我國(guó)海上風(fēng)電事業(yè)正迎來加速發(fā)展期。江蘇省具有豐富的海上風(fēng)能資源，在我國(guó)海上風(fēng)電領(lǐng)域有重要的戰(zhàn)略地位。

 

　　目前，江蘇總并網(wǎng)容量已逾2,200兆瓦，這也包括新增并網(wǎng)容量。其中，由華東院勘測(cè)設(shè)計(jì)的江蘇省項(xiàng)目總并網(wǎng)容量占到94%。為了在未來三年內(nèi)進(jìn)一步貫徹可持續(xù)發(fā)展理念，我國(guó)對(duì)江蘇省海上風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)劃的累計(jì)并網(wǎng)容量為3,500兆瓦，在建裝機(jī)容量將達(dá)到1,000兆瓦。該項(xiàng)目將包括江蘇多個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)，其中將容納數(shù)千臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)和若干升壓站。建成后，該項(xiàng)目的發(fā)電能力將比全球最大的海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)“倫敦陣列”（LondonArray）高出5倍。

 

 

　　為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，華東院在江蘇省建設(shè)了三個(gè)集中的海上風(fēng)電基地，其中包括大型風(fēng)電項(xiàng)目中的風(fēng)力渦輪機(jī)和升壓站，分別位于江蘇省南通、鹽城和連云港這三個(gè)沿海城市。每個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目基地由多個(gè)數(shù)十萬千瓦級(jí)別的海上風(fēng)電場(chǎng)組成。其中濱海北區(qū)H2#400兆瓦海上風(fēng)電項(xiàng)目是規(guī)模最大的海上風(fēng)電場(chǎng)。這些海上風(fēng)電場(chǎng)的水深范圍為2.6米到20.5米，單個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的最大占地面積為42,500平方公里。

 

　　本項(xiàng)目群的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式主要為無過渡段大直徑單樁基礎(chǔ)、多樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)和高樁承臺(tái)基礎(chǔ)；海上升壓站基礎(chǔ)形式主要為單樁基礎(chǔ)和四樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)，電壓等級(jí)為220千伏和110千伏。在風(fēng)電場(chǎng)和升壓站的設(shè)計(jì)中，華東院選用了Bentley的海上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析軟件SACS，該軟件具有操作便捷、規(guī)范內(nèi)置、模塊齊全、專業(yè)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。華東院應(yīng)用SACS開展了包括風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、海上升壓站的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要為基于SACS實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的有限元模擬，通過軟件內(nèi)已有的計(jì)算模塊開展針對(duì)結(jié)構(gòu)的在位靜力強(qiáng)度分析、PSI分析、地震工況分析和結(jié)構(gòu)吊裝分析等一系列分析。

 

　　根據(jù)SACS分析結(jié)果調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高了結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。在應(yīng)用過程中，華東院開發(fā)了自定義“SACS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及分析軟件”，改進(jìn)了風(fēng)機(jī)荷載處理、土層參數(shù)預(yù)處理并開發(fā)簡(jiǎn)易風(fēng)場(chǎng)控制系統(tǒng)。這些新系統(tǒng)拓展了SACS的使用范圍，并提高了項(xiàng)目設(shè)計(jì)計(jì)算輸入的效率和準(zhǔn)確性。在風(fēng)機(jī)荷載處理上，該軟件能夠?qū)L(fēng)機(jī)塔筒局部坐標(biāo)系下的風(fēng)機(jī)荷載數(shù)據(jù)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為SACS整體坐標(biāo)系下的數(shù)據(jù)；在土層參數(shù)處理上，該軟件則可實(shí)現(xiàn)通過地勘參數(shù)表格直接生成SACS所需的樁土相互作用命令流文件，便于地勘參數(shù)校正和錄入。“簡(jiǎn)易風(fēng)場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件”則有助于幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)通過風(fēng)譜參數(shù)設(shè)置模塊，調(diào)用其它造風(fēng)軟件來生成各種風(fēng)譜類型或用戶自定義風(fēng)譜的風(fēng)速時(shí)程文件，解決了SACS內(nèi)置風(fēng)譜較少的問題。此外，華東院使用SACS-FAST模塊，形成了風(fēng)機(jī)荷載計(jì)算和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算的一體化設(shè)計(jì)計(jì)算體系，打通了業(yè)內(nèi)的隱形壁壘，為設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造了一個(gè)可用于詳細(xì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)荷載模擬的封閉風(fēng)機(jī)模型，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)荷載計(jì)算和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算的同步開展。

 

 

　　憑借SACS強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能，江蘇海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目群取得了許多里程碑式成就。例如，通過在龍?jiān)创筘S海上風(fēng)電場(chǎng)采用模塊化布置，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)確定了方案，解決了因現(xiàn)場(chǎng)水深過淺，不能滿足海上平臺(tái)整體運(yùn)輸、吊裝要求的問題。在設(shè)計(jì)過程中，華東院還進(jìn)一步開展了基于CPT、試樁靜載試驗(yàn)成果及整機(jī)結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，提高了工程經(jīng)濟(jì)性，降低了整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本。

 

　　基于SACS軟件的強(qiáng)大功能，華東院縮短了項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期，拓展了軟件的使用范圍，大大提高了設(shè)計(jì)參數(shù)輸入的效率和準(zhǔn)確性。SACS的使用還幫助形成了風(fēng)機(jī)荷載計(jì)算和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算的一體化設(shè)計(jì)計(jì)算體系，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)荷載計(jì)算和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)計(jì)算的同步開展。

 

　　江蘇海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目群不僅為華東院帶來極大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)具有重大的的社會(huì)和環(huán)境效益。作為一種重要的清潔能源，海上風(fēng)能有效地減少了常規(guī)火力發(fā)電所帶來的污染物排放，對(duì)于改善自然環(huán)境、提升空氣質(zhì)量、提高清潔能源占比以及減少碳排放都有極為重大的意義。該海上風(fēng)電項(xiàng)目還展示了中國(guó)在海上風(fēng)能領(lǐng)域所處的領(lǐng)先地位。

 

　　“相比于常規(guī)的荷載迭代設(shè)計(jì)方式，應(yīng)用風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)一體化設(shè)計(jì)體系顯著地減少了前期設(shè)計(jì)迭代次數(shù)。SACS縮短了整體設(shè)計(jì)周期，有效地解決了設(shè)計(jì)裕度偏大的問題，降低了海上風(fēng)電開發(fā)成本。”

 

　　——中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，新能源院副總工程師，王濱