海上风电浮式基础设计关键技术介绍（上）

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导读

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与固定式基础相比，海上风机浮式基础可以移动，并且便于拆除，可安装在风能更丰富的较深海域，不一定局限在面积有限的浅水大陆架，适用海域范围远大于浅海地区。同时，海上风机浮式基础远离海岸线的水域安装，便于消除视觉的影响，并可大大降低噪声、电磁波对环境的不利影响。此外，在经济性方面，海上风机浮式基础未来也有一定的提升潜力。例如可采用集成结构，便于海上安装程序简化、降低费用。

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浮式基础主要特点

近年来国际上提出了多种浮式风机基础的概念设计方案，主要有单立柱型基础(Spar)、半潜式型基础(Semi-sub)和张力腿型基础(TLP)等。

对于主要浮式风机基础的特点，分述如下：

(1)单立柱型基础包含浮力舱、压载舱和系泊系统。浮力舱提供浮力支撑上部结构，压载舱装水、碎石或高密度混凝土进行压载使系统重心位于浮心之下，由系泊固定其位置，使平台在水中形成“不倒翁”式结构以保证结构的稳定性。单立柱型基础的吃水深，所受垂向波浪激励力小，因此，其垂荡性能好。但单立柱型基础的水线面积小，其横摇和纵摇运动较大。

(2)半潜型基础一般由立柱、横梁、垂荡板和系泊系统等结构组成。立柱之间通过横梁和斜支撑连接形成整体平台，平台由系泊链固定。立柱内通常分隔成众多舱室，底部一般安装有大直径的垂荡板以减缓基础的垂荡运动。当基础处于漂浮状态时，较大的水线面积为系统提供足够大的复原力矩，使平台有良好的稳性。

(3)张力腿型基础由浮式平台、系泊和上部结构组成。平台由垂直张力腿连接至海底基座模板、吸力沉箱锚或桩基锚，平台的设计浮力大于自身重力，多余的浮力由始终处于张紧状态的张力腿抵消。张紧的系泊能够有效地控制平台的位移，因此，该基础具有良好的垂荡和摇摆运动特性。但系泊系统的安装费用高，且其张力受海流影响大，上部结构和系泊系统的频率耦合易发生共振运动。

(4)其他型式基础主要有驳船型、混合型等。驳船型基础具有结构大、浮力分布均匀、稳定性好的特点，但对所在海域环境非常敏感，如美国的NREL/MIT风机和日本的NMRI风机。混合型浮式基础一般由典型浮式风机组合而成，如Nautica Wind power公司研发的AFT和挪威的Sway都是结合了Spar和TLP浮式基础的特点。