【六一抢先看】《南方能源建设》海上风电专刊

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利奥波德•乐补克夫斯基LOBKOVSKIY LEOPOLD，男，《南方能源建设》学术委员会委员，俄罗斯科学院希尔绍夫海洋研究所副所长，俄科院希尔绍夫海洋研究所地震地球动力实验室室长，俄罗斯科学院通讯院士，俄罗斯自然科学院院士，欧洲科学院正式成员，物理学数学科学博士。

裴爱国，男，《南方能源建设》主编，中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司总工程师，中国能建集团工程研究院海上风电研究所所长，教授级高级工程师。

LIN Cheng，男，《南方能源建设》学术委员会委员，加拿大维多利亚大学助理教授，美国注册工程师，美国堪萨斯大学博士，曾任美国Terracon咨询公司项目工程师，以项目负责人主持完成了美国南方电力公司多项输变电线塔项目、核电边坡勘察设计、美国 Kinder & Morgan公司液化天然气储存罐及冷却设备大型桩基础设计等50余项项目，在软土工程地质以及地质灾害下基础设施的安全性分析评价有丰富的经验。

朱松晔，男，香港理工大学土木与环境工程学系副教授(终身职)，美国里海大学博士。现任SCI期刊《Advances in Structural Engineering)》副主编，美国土木工程学会香港分会会长，中国振动工程学会结构抗振控制与健康监测青年委员会副主任委员。主要研究领域：智能结构、结构振动控制与健康监测、智能材料与结构防灾减灾。在SCI收录的著名学术期刊发表学术论文67篇，并发表国际会议论文80余篇。

陈兵，男，大连理工大学海洋科学与技术学院副教授，博士，长期从事海洋流体动力学研究，研究内容涉及港口和海洋工程建筑物、海底管道水动力和局部冲刷问题，海洋可再生能源利用技术等。获国家自然科学基金国际合作与交流项目“新型浮子式波浪能装置研究”等。

施伟，男，特聘研究员，韩国浦项科技大学机械工程博士。2013年在韩国建国大学任职助理教授，2014年至2016年在挪威科技大学从事博士后研究，现任大连理工大学建设工程学部深海研究中心副教授（海上风力发电动力学研究）。中国可再生能源学会风能专业委员会会员。多年来一直从事海上风力发电机动力学分析方面的研究，在寒区海上风力发电机动力学分析、海上风机的气-液-机-控多学科耦合建模和分析等方面取得了一系列重要的研究成果。

赵向前，男，中国大唐集团新能源股份有限公司华东公司总经理，上海东海风力发电有限公司董事长，长期从事风力发电等清洁能源发展、风电场建设和管理，《南方能源建设》首刊论文《一体化理念在国内海上风电开发建设上的应用探究》特约作者。

王凯，男，广东粤电阳江海上风电有限公司副总经理，土建工程师、注册造价工程师，长期从事煤电、水电、海上风电、陆地风电等电力项目开发建设管理。

翟恩地，男，新疆金风科技股份有限公司总工程师兼海上风电业务单元总经理，曾任中国长江三峡集团公司专业总工程师兼总工办主任、美国Kleinfelder集团公司副总裁等职。中组部“千人计划”国家特聘专家、北京市特聘教授、博士生导师。日本金沢大学博士、加拿大不列颠哥伦比亚大学博士后、加拿大国家科学研究院工业博士后。2017年7月加盟金风以来，组建了金风海上风电业务单元和金风海上风电设计研究院，带领着团队对海上风电大容量机组、海上风电塔架基础结构一体化设计、海上风电智能运维等关键技术进行攻关，随着这些技术的突破，我国近海风电开发成本将会大幅下降。

汤东升，男，中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司副总工程师，教授级高级工程师，博士后导师。国家标准《海上风电场设计规范》主要编写人，中国能建广东院海上风电项目技术主管审核副总工。

王婷婷，女，中交第四航务工程勘察设计院有限公司港航事业部副总工程师，教授级高级工程师，天津大学工学博士，主要从事港口工程设计、复杂结构与同作用数值模拟研究、大吨级板桩码头结构研究、插入式大直径钢圆筒结构设计与受力机理研究、海上风电基础结构稳定性及受力分析等。研究所得成果曾获得2010年度中国水运建设行业协会科学技术奖特等奖；2015年度水运建设行业协会工程设计奖一等奖；2016年度航海学会科学技术奖特等奖等。

宋强，男，上海勘察设计研究院（集团）有限公司新能源分院副院长。

王涛，男，中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司新能源工程院执行院长。

罗金平，男，中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司新能源工程院副院长，高级工程师，作为项目经理/（副）设总先后主持或参与江苏如东、福建南日岛、三峡响水、国华东台、福建平海湾等10多项海上风电工程勘察设计工作，主持或参与了科技部、电建集团、华东院多项科研攻关课题研究工作，成果有力支撑和推动了国内海上风电建设，先后取得30余项发明、实用新型专利，发表论文多篇。

汪明元，男，中国电建集团华东勘测设计研究院一级专家，华东海上风电省级工程技术研究中心副主任、中国地质学会工程地质专委会海洋工作委员会副主任、中国海洋工程咨询协会海底分会理事等，教授级高工，工学博士。主编或主要参编国标《海上风电场工程勘测规范》、国家能源标准《海上风电场工程岩土试验规程》等相关规范7部。主持了我国东部、南部、北部海域数十个海上风电场工程勘察和地质特性研究，已建成海上风电场装机150万kW。

张毅强，男，福建大唐国际新能源有限公司发展与规划部主任，高级工程师，2003年开始从事风电项目，作为骨干参与平潭长江澳海上风电项目、六鳌海上风电项目开发。作为大唐集团公司主要技术人员，参加全国首个海上风电(上海东海大桥海上风电)业主特许权投标和江苏4个海上风电业主特许权投标。在国内杂志发表过多篇内陆风场、海上风电论文。

李锦辉，女，哈尔滨工业大学深圳研究生院教授、博士生导师，香港科技大学土木工程专业博士，后任香港科技大学博士后及西澳大学海洋岩土基础研究中心(COFS)讲师。主要从事岩土力学及岩土工程风险分析与控制，海洋岩土工程以及环境岩土工程等方向的研究。其研究工作得到了中国国家自然科学基金面上项目(2项)及青年科学基金项目（1项），英国劳氏船级社 以及澳大利亚卓越岩土科学与工程研究中心的支持。

仲伟秋，男，大连理工大学副教授，结构工程博士，日本名古屋工业大学博士后研究员。任亚洲混凝土模式规范国际委员会(ICCMC)委员，亚洲混凝土联合会(ACF)技术委员会(TC)委员，中国土木工程学会结构可靠度专业委员会委员。曾获电力建设科技进步一等奖（海上风电基础结构动力响应及疲劳寿命分析）。主要研究方向：海上风电基础；结构可靠度；结构耐久性；水下不分散混凝土。

William Pan，男，DNV GL集团（挪威船级社(DNV)与德国劳氏船级社(GL)）APAC海上风电业务部主管，博士，He is involved in a number of offshore wind projects in the APAC region and has extensive experiences on soil/structure interaction (monopile) and optimising offshore foundation. He has been involved in several major offshore wind projects performing foundation concept design and optimisation. He has worked on offshore wind technical due diligence projects for both local and oversea customers.

黄松苗，男，中设国际贸易有限责任公司（隶属中国机械进出口集团）技术部经理。曾任大唐新能源华东公司计划发展部负责人，毕业于华北电力大学风能与动力工程专业，从事海上风电、陆地风电、光伏发电等新能源项目开发与研究近十年，主要负责公司国内外项目的资源分析、可行性分析、项目管理、技术设计等。

张浦阳，男，天津大学建筑工程学院副教授。主要从事海上风电新型结构物及施工装备的研究工作，具体包括：海上风电复合筒型基础及一步式安装技术、海上整体浮运一体化安装测风塔及施工技术，预应力混凝土塔筒结构及施工拼装技术和高效低成本新型深海风电基础结构及施工技术。主持和参与国家863课题，国家国际合作项目、国家创新工作方法、国家海洋示范项目、国家自然基金等多项海上风电相关科研项目及相关工程项目。

摘   要：[目的]海上风电已成为全球可再生能源发展的研究热点，虽然前期取得了显著成绩，但勘测设计、建设管理、运行维护、技术创新、产业融资等方面还不太成熟，技术创新是解决以上问题主要途径。其中，大数据技术已经成为提升海上风电的可靠性和电力质量，降低运维成本的至关重要的一环。[方法]文章基于大数据技术探讨了海上风电大数据的价值与意义。[结果]以广东省海上风电大数据中心建设为例，提出了海上风电大数据的总体框架和主要任务。[结论]海上风电大数据发展对充分发掘广东省海域风能资源，推动广东省海上风电产业发展，促进能源结构优化转型和节能减排提供了有力支撑。

关键词：海上风电；大数据；数据采集；数据融合

创新点：海上风电大数据

摘   要：[目的]风能是近年来飞速发展的可再生新能源。在过去的20年中，风机总装机量在全球范围内有了大幅度的增长。由于暴露在恶劣的自然环境中，海上风机尤其容易受到多种灾害的共同干扰。[方法]本文针对常见灾害对风机结构的影响进行了系统性的总结分析。文章首先介绍了强台风和中度台风引起的风机叶片破坏和塔架整体倒塌的事故，对事故现象及分析方法做了初步探讨。除此之外，考虑中国作为地震多发带以及特殊的海上环境，对海上风机在波浪和地震荷载作用下的动力响应及灾害预测也进行了系统阐述。针对台风、地震和波浪的不同荷载模拟方法，包括考虑线性和非线性特征的不同数学模型，在相关研究领域被相继提出；相应的风机结构损伤分析也包括了动力学常见的时域分析和频谱分析。[结果]通过采取不同灾害指标，对于不同荷载及工况下的分析表明，极端风速是影响风机结构安全性的最关键因素。随着结构健康监测技术在土木基础设施中的成功运用，其重要性实用性日益受到关注。[结论]本文系统阐述了土木结构健康监测的原理，成功实例，以及相应的传感技术。并进而介绍了健康监测技术在风电领域的发展与应用。有些局部损伤探测已经被工业领域成功实施并取得了良好的效果。值得注意的是，过往的研究主要集中于对风机局部构件的健康检测方法。针对风机结构稳定性安全性的整体检测将会是未来研究工作的重点。

关键词：海上风机；灾害分析；结构健康监测

摘   要：[目的]冲刷是在水流以及波浪作用下土体流失的一个过程，它通常发生在桥梁、港口码头、以及海岸平台等结构的基础周围，造成基础的承载力下降，危及上部结构的安全。目前在分析桩的侧向力学行为时，只考虑了冲刷深度对桩的侧向承载力的影响，而忽略了冲刷形成的冲刷孔的影响。事实上，冲刷孔的几何形状不仅包括冲刷深度、还包括了冲刷孔的宽度以及冲刷孔的坡度。目前，工程设计中广泛采用的侧向桩分析方法，即p-y曲线方法无法考虑冲刷孔三维几何形状对桩的侧向力学性质的影响。[方法]针对这个问题，文章提出了一种修正的p-y曲线方法以用于分析砂土地层中桩在冲刷作用下的侧向力学响应。[结果]该方法改进了基于锲形体破坏模型的Reese p-y曲线法，从而能考虑冲刷孔三维几何形状的影响。将计算得到的结果与三维有限差分数值分析的结果进行了比较，验证该修正方法的可靠性。[结论]计算结果表明：在冲刷孔的几何形状参数里，冲刷深度对桩的侧向力学性质的影响最大，其次是冲刷孔的宽度与坡度。忽略冲刷孔几何形状的影响，桩在地面位置的侧向位移会增加49%~68%。

关键词：侧向位移；侧向力；数值方法；桩；砂土；冲刷

创新点：基础防冲刷

摘   要：This paper analyses the envisaged regulatory regime, concluding that the new regulatory methods still need refinement. China’s policy-makers could learn from other countries’ wealth of experience with economic regulation; and while it will be essential to catch up on understanding the properties of basic regulatory methods, there will also be a chance and a need to utilise the most recent regulatory innovations – represented here by three case studies related to offshore wind connection: the TSO model, the generator model and the third party model. In principle, all three models could be applied in China. Bearing in mind some similarities and differences in assumptions and priorities between Europe and China, the paper recommends that China adopts the regulatory model best aligned with its priorities. If the most urgent priorities are to improve the co-ordinated development of generation and network capacities and to provide good incentives for transmission investments, the TSO model would be most suitable; however, it would be vital to implement this model through an independent regulator, with legally binding network planning and clear liabilities for the network companies’ failure to connect in time, and also incentives to reduce curtailments.

关键词：offshore wind; network connection; institutional and regulatory.

摘    要：[目的]海洋平台桩靴基础的承载力评估是钻井平台稳定性的关键问题。然而海底土层分布复杂，海洋平台需承受风暴、海浪、自重等多元随机荷载的作用，因此研究复杂海床中平台基础在多元极端海洋荷载作用下的承载力和失效机理非常重要。[方法]本文通过发展随机有限元方法研究复杂海床中极端荷载作用下平台桩靴基础的承载力问题。首先结合随机场理论与非线性有限元发展随机有限元方法，考虑海洋粘土不排水抗剪强度的随机场特征，通过随机有限元分析获得了桩靴竖向、水平向和弯矩向承载力系数随位移的变化，将其与正常固结均质土中承载力进行对比，分析了空间变异性粘土中桩靴周围地基土位移矢量图和等效塑性应变云图与正常固结均质土结果的差异，并且研究了粘土变异性对其失效机理的影响。利用固定位移比加载法获得空间变异性土体中的桩靴承载力失效包络面，建立了空间变异性粘土中桩靴在多向荷载作用下的承载力包络面模型。[结果]研究结果显示正常固结均质土中桩靴周围地基土的失效回流机理是轴对称和完全局部化的，但是空间变异性粘土中，桩靴周围地基土的失效回流机理不再是对称分布，而且会随着不排水抗剪强度的空间变异性而改变。[结论]考虑粘土不排水抗剪强度空间变异性后的桩靴竖向、水平向和弯矩向承载力系数均小于正常固结均质土结果，即地基土的空间变异性将会降低地基承载力。空间变异性粘土中50%置信度的失效包络面与正常固结均质土中得到的承载力失效包络面接近，如果工程设计中直接采用正常固结均质土不排水抗剪强度作为设计强度参数，将只有50%的信心可以保证桩靴将是安全的。

关键词：海洋岩土；桩靴基础；承载力；失效；包络面；不均质

摘   要：[目的]可再生能源作为日益严峻的能源问题和因此导致的环境问题的重要解决措施之一,受到世界各国的重视,海上风电作为可再生能源的新兴领域和重要组成部分得到了推广和发展。[方法]将多个领域中成功应用的一体化设计理念引入到海上风电场前期、风机选型、风机基础与风电机组设计、建设期、运营期的各个环节,分析了国内海上风电场成本降低和突破效益瓶颈的可行性。[结果]研究表明:一体化理念应用于海上风电项目前期核准、设计、施工建设、运营维护等全生命周期中。[结论]研究成果可大幅降低了风电场成本,并提高了风电场的抗风险能力。

关键词：一体化设计；海上风电；成本降低

摘   要：[目的]为了研究波浪能发电、海流能发电与海上风力发电项目共同结合的可能性和可行性。[方法]通过分析波浪能及海流能发电的设备型式和技术水平，提出三者共同发电的结合方式；通过分析福建省海上风能、波浪能和海洋能的自然条件，结合海上风电项目所处的独特地理位置。[结果]梳理出适合与波浪能、海流能发电结合的海上风电项目，并提出下一阶段工作需要关注的问题。[结论]提出综合开发海洋能源、提高用海效率的一种新思路，成为今后综合开发海上能源的一个新研究方向。

关键词：海上风电；波浪发电；海流发电；立体式

创新点：结合风力发电的波浪以及海流共同发电

摘   要：[目的]为迎对海上风电快速发展的趋势，亟需开发新型海上风电基础结构形式以满足大水深和深厚软基的设计需求。[方法]结合某海上风电工程基础设计为算例，以PLAXIS 3D大型有限元软件为平台，对一种新型大直径钢圆筒组合导管架风机基础结构进行空间三维弹塑性数值模型分析研究，采用合理可行的本构类型以及简化形式模拟风机基础的整体稳定性，考虑钢圆筒与土体之间的共同作用，分析风机基础的内力与位移；再用ANSYS软件建实体模型计算极限荷载工况下各构件的应力。[结果]结果表明，新型组合式风机基础内力和位移均可控，在理论上可适用于软基和深水区海上风电场建设。[结论]分析结果对今后新型海上风电基础结构的开发与研究具有一定的参考意义。

关键词：海上风电基础；三维数值模拟；大直径钢圆筒；软土地基

摘   要：[目的]海上风电场工程地质勘察中钻孔取样扰动性较大，导致室内土工试验结果可靠性不足。孔压静力触探（CPTU）作为海上工程原位测试的主要手段，在国内得到了越来越多的应用。目前CPTU数据的解译主要参照国外经验公式，对于公式的适用性并未得到足够验证。[方法]本文分析并总结了国内外基于CPTU土层划分和土体参数解译方法，并将上述分析方法应用于我国海上风电场工程，对目前土体参数主流的解译公式适用性进行了一定的评价。[结果]结果表明国外解译公式中的经验参数直接使用会高估土体参数，[结论]建议使用时需对经验参数进行室内试验标定。

关键词：风电场；CPTU；Nkt；不排水抗剪强度

摘    要：[目的]广东省是台风多发地区，但是目前无论是海上风机支撑结构设计国际标准还是我国即将发布的规范都没有考虑明确台风的影响，目标可靠度（失效概率）是未知的。另外，我国规范对不同荷载采用了不同的分项系数，不便于一体化设计的实施。[方法]文章比较了即将发布的海上风机基础设计规范和国际标准的异同，并分析了在不同荷载效应变异系数、效应比和相关系数的情况下我国规范的目标可靠度，以及基于给定的目标可靠度，计算分项系数在上述不同情况下的取值选择。最后，给出了计算等价单一荷载效应分项系数的方法。[结果]结果表明：相同的分项系数和组合系数在不同的情况下目标可靠度变化较大，随着变异系数从0.2增大到0.6，可靠度指标将降低0.5~1.0。[结论]建议根据《工程结构可靠性设计统一标准》选择3.2为目标可靠度，分项系数和组合系数根据当地不同的环境条件确定。

关键词：海上风电；结构可靠度；台风

摘   要：[目的]随着海上风电机组装机容量的飞速发展，业主对海上风电机组的安全运行越来越重视，对风机设备可靠性的要求越来越高。传统的设备故障的事后处理模式不仅不能保证发电设备运行的可靠性，而且海上风电运行维护的可达性差，被动的故障后维修无形中增加了巨大的电量损失，已完全不能满足海上风电的要求。设备故障早期智能预警系统可以提前预知设备存在的问题，把设备隐患消除在萌芽状态之内，真正做到“防患于未然”。[方法]通过对海上风电机组关键部件的数据采集，结合历史数据提取故障特征，利用神经网络等大数据算法，实现发电机温度异常、发电机轴承异常、齿轮箱散热异常、齿形带断裂警告等设备故障的提前预判。[结果]根据对设备早期故障的提前预判，可以综合考虑海上风电的气象、台风、海况、海事等维护特点，有计划的执行积极的预防性维护策略，能够有效地避免大部件故障的发生或风机整机失效情况的发生。[结论]研究成果可提高海上风电机组的可靠性和风电场整体发电效益。

关键词：海上风电；智能预警；运维管理；模型训练。

关键技术：基础防冲刷技术