海上风电基础结构安全监测系统开发与应用研究

海上风电基础结构的安全是风电场安全运营的重中之重,因此需要对海上风电基础结构的受力状态、振动状态、腐蚀情况进行实时、准确的监测,文章基于以上需求,开发一套基于物联网技术和云平台技术的海上风电基础结构安全监测系统,可满足海上风电基础结构安全自动监测的要求,集数据实时监测与传输、远程测控、数据分析与预警等功能于一体,可远程读取风机基础结构在各种工况下的结构安全数据,并进行结构安全评估、分析,为全面分析风机基础结构的寿命及安全性提供了数据支撑。     

精密单点定位技术在海上工程中的应用

结合海上科研工程实践,对GPS精密单点定位模型及数据处理方法进行研究,并采取陆上静动态定位和海上动态定位试验进行了精密单点定位精度统计和分析。结果表明:在超出常规差分定位基线长度限制的广阔海域,采用精密单点定位技术可实现亚米级实时动态定位,为海上高精度实时动态定位应用提供了技术依据。     

海上风电导管架灌浆料产品开发与工程应用研究

导管架结构是海上风机重要基础结构形式之一。灌浆连接是导管架结构与桩基础连接的典型方法,由于灌浆连接受力复杂,对材料技术指标要求极高。本研究自主研发导管架灌浆料,并通过纳米超细矿物粉体改性、聚合物改性和双重膨胀组分改性等系统研究形成超高性能灌浆料,通过成果转化形成海上风电灌浆料专利产品,并实现产品系列化,在实际工程中大量应用。其中UHPG-120型产品打破国外技术垄断,填补国内空白,该产品具有大流动性、抗水分散性、高早强、超高强、无收缩、抗疲劳和高耐久性特点,适用于深水导管架水下灌浆。本研究形成的海上风电灌浆料产品及灌浆连接核心技术实现核心技术和产品国产化,促进我国海上风电施工技术进步,引领国内海上风电灌浆技术发展。     

黄河三角洲海上风机新型吸力锚基础型式分析

海上风力发电是未来风电产业的主要趋势,黄河三角洲沿海滩涂地带风能蕴藏量丰富,多为风能富集型,具有很大的开发潜力。但水下黄河三角洲地域条件复杂,广泛发育着不稳定地形地貌,加上波浪荷载和风荷载的联合作用,极易引起海床土体侵蚀液化,直接影响海上风机基础的安全稳定性。在分析了现有海上风电风机基础的优缺点后,针对现有风机基础存在的弊端,提出了一种新型伞式吸力锚基础,并对其结构优势和安装方法做了说明,该新型吸力锚基础独特的结构设计在黄河三角洲地区风电开发中具有一定的应用前景。     

近海海上风电场水下噪声传播模型适用性研究

通过现场采集近海海上风电场工程区运营期风机水下噪声和背景噪声数据,计算了噪声信号的倍频带声压级,功率谱级和峰值声压级,确定了海上风电场水下噪声总声源级为148.3 d B,以此开展近海海上风电工程风机水下噪声频域特性、功率密度谱特性等研究。在此基础上使用Kraken简正波模型和Bellhop射线模型对风电场运营期风机水下噪声在水平与垂直方向上的传播进行模拟,模拟了噪声在不同频带内的衰减程度,结果显示模型模拟结果在不同频率下的衰减趋势有着很大差异,产生了明显的多途干涉现象,通过实测数据对建立的噪声传播模型进行验证,发现Kraken简正波模型在500 Hz以下,Bellhop射线模型在500 Hz以上适合模拟实际水下噪声传播情形,同时海区本身背景噪声的存在会对预测的准确性产生影响。这些结论可用于进一步对近海海上风电场水下噪声传播的研究。     

海底管道检测与三维点云重建算法

随着海底油气管道的铺设规模越来越大,为防止管道油气泄漏而导致人员伤亡和财产损失,海底管道的日常巡检尤为重要。提出一种基于多波束点云的海底管道检测与三维重建算法,利用高频多波束声纳对水下管道进行成像,对声纳图像采用经典边缘检测算法检测管道边缘,得到相应的点云数据,将点云数据拼接成一组完整的空间点云集合,对点云集合进行三维重建。通过水池试验结果证明,提出的算法流程能够有效地实现水下管道的检测与三维重建,具有较好的工程应用前景。     

海上风电支腿船单桩沉桩技术

目前我国海上风电开发已经进入了规模化、商业化的发展阶段,海上风电的建设呈现由近海到远海,由浅水到深水的趋势。在响水、东台海上风电场中,均采用稳桩平台定位、起重船吊打工艺。文章结合某海上风电工程深水条件下大直径单桩沉桩施工情况,介绍自带定位抱桩器的1000t支腿起重船沉桩施工技术。     

海上风电智能运维关键技术与发展建议

风电运维是海上风电的控制性模块,其成本约占海上风电建设总成本的25%,但目前对风电运维尤其是智能运维的研究与应用呈现双重缺位。文章提出海上风电发展趋势及传统运维痛点,总结海上风电智能运维的重大意义;充分结合工程经验与中外文献,凝炼海上风电智能运维关键技术,阐释其内涵、应用、特点及研究现状,指出相关研究的成果与不足,进而提出数据融合、自主适应、实时监测、无余调配的“集管控”一体化海上智能运维平台方案,并以风场实测数据验证其经济价值;明确风电智能运维的发展趋势,从集成管理、装备赋能、智慧调度、融合开发四大方向,有针对性地给出跨越式提升我国海上风电智能运维水平的发展建议,助力我国风电产业发展水平跻身国际前列。     

国内外海上风电机组基础结构设计标准浅析

对国内外海上风电机组基础结构设计规范和相关标准进行了对比研究,结合我国海上风电机组基础结构设计开发中遇到的问题,论述海上风电机组基础结构设计中关于安全理念和设计荷载的设计方法和标准;分析对比各国规范对海上风电机组基础结构设计的推荐做法,剖析各国规范的设计理念和方法;比较海上风电机组基础结构与海洋石油平台在设计理念和设计标准方面的异同,并根据海上风电和海洋油气的行业特点,分析海上风电机组基础结构设计规范和海洋石油平台设计规范对于海上风电机组基础结构设计的适用性。在此基础上,基于我国海洋工程技术和海上风电产业的发展水平,提出发展我国海上风电机组基础结构的设计建议,指出我国海上风电开发中应注意和避免发生的问题。     

海上风电基础结构研究现状及发展趋势

对国外海上风电机组基础结构的研究与工程应用现状进行了较为详尽地分析,重点对我国海上风电场开发建设有借鉴意义的重力式结构、单桩结构、三角架结构和导管架结构进行了分析论述.基于我国海洋工程技术水平和海上风电产业发展的动态,分析发展适合我国国情的海上风电机组基础结构的可行性及必要性,提出我国海上风电产业发展所面临的挑战.     

江苏省海上风电用海项目调查

为加强对海上风电项目的用海管理,规范海上风电产业的用海活动,促进海域空间资源的科学合理开发利用,文章采用海上风电用海权属、风机遥感影像解译和海上风电用海项目核查的数据,以2016年年底为时间节点,对江苏省海上风电用海项目的确权管理、疑似疑点疑区、项目承担企业和项目运营情况进行调查,并根据调查结果提出存在的问题和建议。研究结果表明:江苏省共确权海上风电用海项目44个,已建设40个,总建设面积为6 712.91hm~2;疑似疑点疑区海上风电用海项目有26个;项目承担企业主要包括华能国际电力股份有限公司等;已建成投产并网的海上风电用海项目有29个,总投资额近293亿元,年发电量约50kW·h,年产出额近34亿元;目前海上风电用海项目主要存在未取得海域证、部分风机偏离原批复界址范围和规划布局不合理的问题,未来应坚持保护优先和适度开发原则、规范项目管理、优化规划布局以及加强动态监测。     

基于集约理念的海上风电用海面积控制指标研究

近年来我国沿海地区海上新能源用海、油气用海、交通运输用海等需求显著提高,对海洋空间资源的刚性需求急剧增加,供需矛盾日益紧张。尤其是海上风电用海,受国家宏观战略影响,呈现跨越式发展,装机容量跃居世界第一。大规模海上风电建设对海洋空间资源配置提出更高的要求,如何既保障海上风电用海需求,又协调海上风电与其他行业的用海矛盾,成为亟待解决的重要问题。树立自然资源集约利用理念能够良好解决上述问题,集约利用理念既是全面提高海洋空间资源利用效率的内在要求以及协调保护与利用显著矛盾的需要,更是协调保护与发展关系的关键。基于此,文章系统分析现有海上风电场外缘边线包络海域面积、确权海域面积等数据,采用集约化的空间资源开发理念,从项目选址与海缆路由、风电场设计与技术要求、用海范围及确权面积控制等方面完善海上风电用海面积控制指标体系,以期提高海上风电项目用海集约水平。     

基于海上风电场构建海洋水文同步实时现场观测系统的思考

海上风电是一种清洁的可再生能源。本文简述了海上风电发展概况, 并介绍了广东省在南海北部建设海上风电场的进展, 同时描述了南海北部一些典型的海洋水动力过程及其现场观测研究存在的难题; 最后提出利用海上风电场构建海洋水文现场同步实时网络系统的观点, 指出利用这些长期定点的网络式观测数据对研究海洋中小尺度动力过程等的优势。希望能为促进海上风电与海洋科学研究的融合发展提供参考。     

基于水声环境空间中多模态深度融合模型的目标识别方法研究

随着对水下目标特性研究的深入和声学探测技术的发展,基于单模态的阵列式信息融合或基于空间信息的分布式信息融合的水下目标识别方法研究已有一定成果,但针对复杂海况导致单一物理场或单一融合层次的系统识别性能提高有限等方面影响的水下目标识别方法研究还有所不足,因此,开展基于多模态深度融合模型的水下目标识别方法研究可利用模态互补,共享信息而提升识别率。文中在国内外研究基础上,深入研究了基于到达时差法和多模态方法组合的检测方法,初步形成了基于水声环境空间中多模态深度融合模型的识别框架,开展了海洋中典型自然与人为事件的信号分析与特征提取,并在此基础上,设计新型基于海底基站的被动识别系统。该系统同步记录和由位置等组成的时间序列标记声、磁和压数据,可实现高精度、高分辨率的识别。本研究可满足未来海洋观测对高性能水下目标探测、定位和跟踪系统的迫切需要,为海洋安全监管、海洋突发事件应急响应等领域提供新的技术手段和科学参考。     

基于三维声纳点云的水下沉井地形探测技术

为了解决水下沉井地形监测难题,给出了一种基于三维扫描声纳的地形监测方法以及地形点云的高精度快速处理方法。首先,结合沉井特点,给出了一种悬挂式三维扫描声纳扫描沉井水下地形方法;然后,结合沉井形状及点云特点,给出由降采样点云抽稀法、基于欧式距离的区域自生长算法的点云去噪方法和基于K-means++聚类算法的沉井水下地形分割方法等组成的水下地形点云处理方法,实现了基于声纳点云的地形点云快速获取及水下地形恢复。实验结果表明,该方法可有效用于沉井水下地形探测。     

海上风电工程对海洋生物影响的研究进展

随着世界各国对能源安全、生态环境、气候变化等问题日益重视,加快发展风电已成为国际社会推动能源转型发展、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。过去十余年,我国海上风电产业受益于国家政策的大力推动而蓬勃发展,大有乘势崛起,赶超其他清洁能源的势头。相比陆上风电场,海上风电场对环境的影响较小,但其开发实施以及运行对海洋生态环境和资源开发的累积影响还尚不明确。本文系统全面地梳理了海上风电工程对鸟类、鱼类、海洋哺乳动物、底栖生物、浮游生物及海洋生物多样性等影响的研究进展,总结了海上风电环境影响研究的现状。结合我国实际,提出了将科学研究与海上风电工程环境影响评价紧密结合,开展海上风电项目对区域生态环境影响的研究等有关建议。     

Underwater inspection/testing/ monitoring of offshore structures

The extraction of offshore oil and gas deposits has resulted in installation of massive steel and concrete platforms in progressively deeper and more hostile waters. Concern for the safety of platform personnel, potential damage to the environment, and the assurance of profitable, unimpeded, extraction of these offshore resources is a concern of host-country governments and the offshore operators.Requirements for underwater inspection of these structures and the techniques and tools to conduct such inspection vary widely from country-to-country. In some instances periodic inspection is required by law; in other instances there is no requirement whatever once the structure has been installed. The instruments to conduct underwater inspections also vary; their effectiveness is sometimes questionable, and the cost of underwater inspection to the operator (which will eventually be borne by the consumer) is high and will get higher as the water depth and complexity of the structure increases.The purpose of this six month study was: 1) to identify and describe all actual or potential underwater inspection requirements (national and international) for fixed concrete and steel structures promulgated by the governments of offshore oil and gas producing countries and by the offshore operators themselves; 2) to identify and assess the state-of-the-art in underwater non-destructive testing/monitoring/inspection of offshore structures; 3) to evaluate the capability of servicing and hardware producers to meet the inspection requirements identified; and 4) to describe and establish priorities for specific tasks for technology development that should be undertaken to satisfy current and future requirements. While this study concentrates on fixed offshore oil and gas structures, the results also reflect the state-of-the-art in underwater inspection/testing for other offshore structures as well, e.g., floating power platforms; offshore terminals and deepwater ports.The data for this study were collected in three stages. First, an intensive literature review was conducted to initially identify those organizations and governments active in projects related to the study goals (the results of this literature survey are presented in Appendix I). Second, telephone interviews were conducted to further identify “Requirements” sources and suppliers/manufacturers of inspection/testing capabilities in the U.S. and Europe. Third, personal interviews were conducted with individuals active in hardware production or inspection services. Personnel and organizations contacted (both by telephone and on a personal basis) are identified in Appendix II (Requirements) and III (Capabilities), respectively. Approximately four months were required to satisfy the data collection phase; the remaining two months were spent analyzing, reducing and synthesizing the data obtained.     

加拿大海洋调查设备与方法

总结了加拿大地调局在开展近海陆坡及大陆架地质、地球物理调查和其他综合海洋调查工作时通常使用的专门的调查仪器和设备，包括调查船、定位系统、测深设备、侧扫声纳设备、取样取心设备、地震调查设备、水下摄影设备及其他设备以及相关的调查技术；总结了我们在海洋地质调查方面与加拿大的差距。