【正文】 達(dá)到 50 年的使用壽命。而目前大多數(shù)的葉片長(zhǎng)度在 45～60m 之間 ,相應(yīng)的風(fēng)機(jī)容量也在 3～5M W 之間。對(duì)于葉片 ,不僅要在空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上考慮其剖面的設(shè)計(jì) ,發(fā)揮更大風(fēng)力效益 ,也要考慮它在各種風(fēng)力條件下的強(qiáng)度問(wèn)題和作為整個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一部分的質(zhì)量問(wèn)題 ,這就需要采用合適材料來(lái)制造葉片 ,目前采用的玻璃纖維增強(qiáng)塑料因其具有質(zhì)輕和較強(qiáng)的剛度 ,因而在葉片制造中廣泛使用 ,而伴隨著葉片尺寸的加大 ,預(yù)計(jì)今后采用碳纖維增強(qiáng)塑料將成為一種趨勢(shì)。② 風(fēng)機(jī)艙風(fēng)機(jī)艙上設(shè)風(fēng)速風(fēng)向儀器，用來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)量安裝處的風(fēng)力風(fēng)向，從而控制葉片始終正對(duì)來(lái)風(fēng)和調(diào)節(jié)葉片角度。③ 塔架塔架為圓錐形鋼結(jié)構(gòu), 其高度與水深、潮位、波高和葉片的大小直接相關(guān), 即與環(huán)境條件及單機(jī)發(fā)電功率有關(guān), 因海平面上70~ 80m 或更高的地方風(fēng)能豐富，通常塔架設(shè)置在這一高度。④ 近海風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)形式（適合我國(guó)沿海的基礎(chǔ)類型）（1）單樁基礎(chǔ) 單樁基礎(chǔ)是最簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)， 由焊接鋼管組成，樁和塔架之間的連接可以是焊接連接，也可 以是套管連接， 通過(guò)側(cè)面土壤的壓力來(lái)傳遞風(fēng)機(jī)荷載（圖 ）。 樁的直徑根據(jù)負(fù)的大小而定，一般在 3～5 m，壁厚約為樁直徑的 1%，插入海床的的深度與土壤的強(qiáng)度有關(guān)。 單樁基礎(chǔ)適用于水深 小于 30 m，且海床較為堅(jiān)硬 的 水 域 ， 單樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在淺水域中尤其適用，其經(jīng)濟(jì)性好。 單樁基礎(chǔ)制造簡(jiǎn)單，無(wú)需 做任何海床準(zhǔn)備， 但受海底地質(zhì)條件和水深的約 束較大，水太深易出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，安裝時(shí)需要專用 的設(shè)備(如鉆孔設(shè)備)，施工安裝費(fèi)用較高。 另外， 此種基礎(chǔ)對(duì)沖刷敏感，在海床與基礎(chǔ)相接處，需做 好防沖刷防護(hù)。（2） 導(dǎo)管架基礎(chǔ) 。它是一鋼質(zhì)臺(tái)形空間框架，先將導(dǎo)管打入海底，待導(dǎo)管架固定好后在其上安裝風(fēng)機(jī)塔柱即可。導(dǎo)管架基礎(chǔ)在深海采油平臺(tái)中應(yīng)用水深已經(jīng)超過(guò)300 m，但在海上風(fēng)電場(chǎng)中，考慮到 建設(shè)成本，其應(yīng)用水深在20m左右，而且不太適合在淺水中使用。導(dǎo)管架基礎(chǔ)對(duì)地 導(dǎo)管架基礎(chǔ) 質(zhì)條件要求不高， 建造和施工方便，受波浪和水流的荷載甚??；但是由于其造價(jià)隨 著水深的增加呈指數(shù)增長(zhǎng)，因此其應(yīng)用受到一定的限制。（3）重力式基礎(chǔ) 重力基礎(chǔ)一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 依靠自身的重力使風(fēng)機(jī)保持垂直(圖 )。 重力基礎(chǔ)一般建于 水深小于 10 m 處， 適用于任何地質(zhì)條件的海床。預(yù)先將海床處理平整，并鋪上一層碎石，再將預(yù)制 好的基礎(chǔ) 圖 重力式基礎(chǔ)放于碎石之上。 重力基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，造價(jià)低，抗風(fēng)暴和風(fēng)浪襲擊性能好；其缺點(diǎn) 是需要預(yù)先做平整海床的準(zhǔn)備，由于其體積大、重量大，安裝起來(lái)不方便，且適用水 深范圍太窄[4]。隨著水深的增加，其經(jīng)濟(jì)性不明顯，造價(jià)反而比其它類型基礎(chǔ)要高。(4)幾種基礎(chǔ)的比較 從水深角度考慮：?jiǎn)螛痘A(chǔ)的適用性強(qiáng)，由于 我國(guó)東南地區(qū)近海水域深度大部分在 5~20 m，單樁基礎(chǔ)可以廣泛應(yīng)用于我國(guó)近海海域； 導(dǎo)管架基 礎(chǔ)適用于水深為 20 m 左右的近海；重力式基礎(chǔ)則 適用于水深小于 10 m 的地方。從經(jīng)濟(jì)方面考慮：由于我國(guó)東南沿海海床為淤泥質(zhì)粉土，屬于高 壓縮性及低強(qiáng)度軟土，建筑物負(fù)載不大，抗沖刷能力也差，因此使用單樁基礎(chǔ)的插入深度較深，且要做好防沖刷準(zhǔn)備，造價(jià)比較高。導(dǎo)管架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，在水深為20m左右的海域使用，經(jīng)濟(jì)性最好，但隨著水深增加，其造價(jià)增長(zhǎng)顯著，因此較深的水域不適合使用導(dǎo)管架基礎(chǔ)。重力式基礎(chǔ)不僅造價(jià)低，而且穩(wěn)定性好，在淺水域最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但是由于其體積大、重量大，施工不方便，還需要預(yù)先做海 床平整的準(zhǔn)備工作，當(dāng)水深超過(guò) 15 m 時(shí)，其經(jīng)濟(jì) 性反而不如單樁基礎(chǔ)。綜上所述， 在我國(guó)東南沿海建設(shè)海上風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，當(dāng)水深在 5~10 m 的場(chǎng)合，采用重力式基礎(chǔ)較為經(jīng)濟(jì)；當(dāng)水深在10~20m時(shí)，采用單樁基礎(chǔ)較為經(jīng)濟(jì)；水深在20m左右時(shí)，采用導(dǎo)管架基礎(chǔ)較為經(jīng)濟(jì)。 海上風(fēng)電場(chǎng)布置海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)化布置對(duì)降低風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)成本、減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響具有重要意義。為便于施工, 目前海上風(fēng)電場(chǎng)一般建在水深為 3~ 8 m 處。同容量裝機(jī), 海上裝機(jī)比陸上成本增加 60% ( 其中海上基礎(chǔ)成本 相比陸上增加 23% , 線路成本相比陸上增加 20% ) , 電量 增加 50% 風(fēng)力發(fā)電機(jī)布置圖以上?？梢?jiàn), 如何降低海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本是 一個(gè)重要問(wèn)題, 而建設(shè)成本的主要部分是海底電纜和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)成本, 縮短機(jī)組之間的距離可以減少電纜長(zhǎng)度, 但由 于海上大氣湍流度較陸地低, 所以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的擾動(dòng)恢復(fù)慢。下游風(fēng)機(jī)與上游風(fēng)機(jī)需要較大的間距, 但需要進(jìn)行大氣湍流計(jì)算以求出最小間距[ 5] 。圖 5 的圓形布置形式則有利于海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)的安裝, 風(fēng)場(chǎng)的維護(hù)管理和其他配套設(shè)施的布置, 風(fēng)機(jī)之間的尾流影響較小。而考慮到安裝, 此種布置形式可以適合重 力式的風(fēng)電機(jī)組。由于大型起重船操縱能力的限制, 對(duì)風(fēng)電機(jī)場(chǎng)的布置將提出更高的要求。所以, 這種安裝方式一般僅在風(fēng)電機(jī)場(chǎng)的試驗(yàn)階段采用, 而對(duì)于整個(gè)風(fēng)電機(jī)場(chǎng)的建設(shè), 一般采用更為專業(yè)和經(jīng)濟(jì)性的設(shè)備, 同時(shí)也兼顧日后的維修作業(yè)。六、模型的評(píng)價(jià)本文的優(yōu)點(diǎn)如下：1. 在考慮風(fēng)力機(jī)優(yōu)化排布時(shí)，考慮了尾流效應(yīng)和尾流遮擋影響，而且是通過(guò)一維非線性模型進(jìn)行擬合的；2. 推導(dǎo)了一種新的簡(jiǎn)化風(fēng)機(jī)尾流模型；但同時(shí)考慮了非粘性膨脹和粘性擴(kuò)散；3. 提出了適合于我國(guó)東南沿海的海上風(fēng)電場(chǎng)的一般性構(gòu)建方式和風(fēng)機(jī)布置結(jié)構(gòu)。本文的不足之處：1. 由于時(shí)間關(guān)系，對(duì)建立的模型沒(méi)有用數(shù)據(jù)擬合；2. 沒(méi)有考慮風(fēng)機(jī)排布優(yōu)化時(shí)設(shè)計(jì)到的經(jīng)濟(jì)效益等問(wèn)題。參考文獻(xiàn)：［1］王承煦．風(fēng)力發(fā)電實(shí)用技術(shù)［M］．北京：清華大學(xué)出版社，1999．［2］DL／T5067—1996，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制規(guī)程［S］．［3］GB／T18710—2002，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源評(píng)估方法［S］．［4]張新房，徐大平，呂躍剛，柳亦兵。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展及若干問(wèn)題。 現(xiàn)代電力，2003 。 [5〕包耳，邵曉榮，劉德庸。風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)的新方法。機(jī)械設(shè)計(jì)，2005。[6]李根全。風(fēng)機(jī)葉片的Riemann幾何研究。數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，2004。 [7〕倪受元。風(fēng)力發(fā)電講座第一講風(fēng)力機(jī)的類型與結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)能，2001。[8〕張新房，徐大平，柳亦兵。定槳距變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制策略研究。 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2004。 [9〕劉麗，王振清。風(fēng)機(jī)葉片剎車可靠性的微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。物理測(cè)試，2004 。[10〕吐?tīng)栠d，張延遲，吳剛。大型水平軸定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。新疆工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000。 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