风力发电机组基础承台防护模式的探讨

李旭 史振兴 赵晶

摘要：本文认真分析了滩涂风电场特殊地质条件，针对滩涂地区湿陷性土质、含盐量大、植被无法生长、容易被冲毁的特点，提出了一种全新的承台基础防护模式，该模式采用沥青防腐，外加底部混凝土小型护坡，实验证明，该模式不影响承台结构安全，而且能够缩减工程造价。

关键词：风力发电 承台结构防护模式

中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：

1．引言

随着社会经济发展越来越快，人类对能源的耗用越来越大，但是常规能源是有限的，而且常规能源对环境的污染较为严重，这就需要人们不断寻找开发利用新型清洁能源，风能是一种很好的选择。基于此，我们国家正在大力发展风电建设，如何优化风机设计，缩减风机造价的问题引起了人们的普遍关注，成为了当前一个重要的课题。

2、成果的主要用途、技术原理

2.1 成果主要用途

本项目是积极响应国家大力发展新能源、实现节能减排号召，以降低我国滩涂地区风电建设成本、促进中国风电建设为目标，以推动风电产业市场化，降低风电价格，提高新能源产业的竞争力，为使风电尽快成为主要的替代能源做出贡献。

2.2 成果技术原理

在滩涂风电场建设中，风机基础多为钢筋混凝土桩上部浇筑钢筋混凝土承台的工程做法。由于沿海地区多烟雾，故需要在钢筋混凝土风机基础承台上覆盖土方进行保护。由于滩涂地区多为湿陷性土质，并且含盐量很大，植被无法生长，很容易被雨水冲刷。所以在风场建设中，需要对风机承台四周的回填土进行防护，如图1所示。

图1 承台维护结构做法

此做法需要大量的回填土和较大数量的护坡工程量。而这种做法的目的是用回填土保护钢筋混凝土承台免受大气的侵蚀。对风机基础的抗倾覆和抗位移的作用很微小，在设计计算中基本没有给予考虑。但此维护结构的工程量较大，造价较高。

为降低风电工程造价，提高风电能源的市场竞争力，优化设计，创新风电工程工程做法，经对风机抗倾覆和抗位移验算后得出的结论为：从风机基础结构安全角度考虑（不含耐久性分析），此维护结构完全可以取消。故将风机维护结构取消，于钢筋混凝土承台表面满刷沥青漆两道防止大气对钢筋混凝土承台的侵蚀，其做法见图2所示。

图2 取消维护结构后的做法

3.具体实施

（1）在不影响风机基础抗倾覆和抗位移能力的前提下，大胆创新，去除了风机多余的维护结构、简化了设计，同时采取于钢筋混凝土承台外部满刷沥青漆的做法，将钢筋混凝土承台与大气进行隔绝，保证了风机承台的耐久性，对风机基础没有造成不良影响。

（2）降低了工程造价。如果按照正常的维护结构施工，每台风机维护结构所需费用在15万元左右，改进后，每台风机钢筋混凝土承台护坡仅需要0.2万元。

（3）缩短了工期。如果按照正常的维护结构施工，每台风机基础工程工期至少也要增加15天，而本做法工期仅增加一天。

4.实验验证

取消风机钢筋混凝土承台维护结构前后承台混凝土碳化深度情况对比见下表

表1.风机承台碳化深度对比表

耐久性分析：经测试，按照有维护结构方式施工和没有维护结构施工的四组钢筋混凝土风机承台的混凝土碳化深度没有明显区别。

从以上结果可以看出，沥青漆防腐与回填土防腐效果基本一致，能够满足风机承台耐久性的要求，在沥青漆防护的个别部位，钢筋混凝土承台的碳化深度远低于填土防护的碳化深度。经平均近两年的观察，方案可行。

5．已应用、推广情况及推广前景

截止到2010年底，该研发成果共计应用于华能河口风电场99台沿海滩涂的风机基础建设。

就本方案而言，每4.95万KW风电场建设可降低千瓦造价155元，该方案的应用，不仅可以节约材料降低了风电建设的能源消耗，还大大减小了风力发电建设用地进一步降低造价和符合国家集约用地的政策要求，同时，该方案也可用于内陆风电建设的风机承台防护，具有很好的推广前景。

6.经济及社会效益情况

截止到2010年底，项目研发成果应用于99台沿海滩涂风机的建设，累计节约基础工程造价1732.5万元，如果推广开来，经济效益更为显著。将推动我国风电行业适应市场的能力，促进了电力建设科学技术的发展。

7.结论

该项措施相较于以往的施工办法，有以下优势：

耐久性优势：在与采用填土方式进行比较，采用沥青漆防腐的混凝土承台的碳化深度无明显变化，在沥青漆防腐层施工质量较好的点位，其混凝土承台的碳化深度远小于采用填土防护的部位。

造价优势：按照填土防护的方式，每台风机承台防护需要投资15万元，按照取消填土的方案，每台风机承台防护需要投资为1万元，同时，该做法每台风机节约占地面积1.2亩，按每亩8万元补偿标准计算，每台风机可减少支出9.6万元。合计每五万风电场可节约投资770万元。提了高风力发电的经济性和竞争性。

工期优势：如果填土方案计算，挖运土方和土方防护，工期至少也要15天，而本做法工期仅增加3天。每台风机基础缩短工期12天。在某种程度上进一步提高风力发电的经济性。

质量优势：该方案使防护工程质量裸露在外部，即使破损也可以即使发现及时采取措施，另外，由于使风机承台外露，对承台发生的变形、裂纹等变化可以再第一时间发现并采取措施，在一定程度上提高了风机机组的安全度，确保了风机基础的安全度。

减小占地优势：采用此方案进行建造，每台风机平均减小占地为1.2亩。每5万风电场可巨节约占地39.6亩。

通过比较可知经过该项目研发出的风力发电机承台防护处理方案，在性能、价格、质量、占地等方面具有很大优势，提高了风力发电价格的竞争性。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。