최근 몇 년간 중국삼협공정개발공사, 중국수자원보호수력학회, 화동측량설계연구소, 하해대학교가 공동으로 국가11차 '고전력 풍력 프로젝트'를 진행했다. 5개년 과학기술지원계획 '부대개발 및 실증' 사업의 열한번째 주제는 '해상풍력발전단지 부지선정 및 풍력터빈 운영 및 유지관리 기술개발' 연구과제이다. 사명 선언문의 요구 사항에 따라 Three Gorges Corporation은 장쑤성 Xiangshui 앞바다에 시범 풍력 발전소를 건설할 계획입니다. 바람은 풍력 발전의 원천이며, 바람 상태 데이터는 풍력 발전 단지의 계획, 설계 및 건설의 첫 번째 요소입니다. 따라서 장쑤성 연안 지역의 풍력 자원을 더 깊이 이해하고 장쑤성 샹수이 연안 지역의 시범 풍력 발전 단지 건설을 위한 직접적인 원시 데이터를 제공하기 위해 삼협공사는 베이징 중수이케 수력 발전 기술 개발 유한회사에 위탁했습니다. ., Ltd.는 장쑤성 샹수이(Xiangshui)에 해상풍력발전단지를 건설하고, 현장 풍속측정작업을 수행하며, 향후 해상풍력발전단지 건설을 위한 관련 기초연구 업무를 수행한다.
자세한 과학 기술 내용
해상 풍력 단지 해상 풍력 측정 및 실험 연구 작업에는 주로 다음과 같은 연구 내용이 포함됩니다.
(1) 해상 풍력 측정 연구: 해변풍속 측정탑 1개, 해상풍력 측정탑 2개(풍속 측정탑 3개 높이 모두 70m)에 대한 부지 선정, 탐사, 설계, 설치, 운영 및 유지관리, 1.5년간의 풍속 측정 수행 데이터 수집 및 연구 평가.
(2) 지질 조사 및 말뚝 기초 테스트: 타워 기초 현장에서 지질 조사 및 데이터 수집을 수행하고, 조사 계획을 수립하고, 지질 시추를 수행하고, 현장 기술 지침, 데이터 처리, 샘플 분석을 제공합니다. 및 도면 도면, 기술 보고서 작성 등 해양 파일 기초의 파일 항타 공정 테스트를 수행하고 다양한 지층 및 깊이에서 해머링 수와 관통 사이의 관계를 파악하고 파일 기초의 지지력을 종합적으로 연구 및 분석합니다. 변형 지지력 감지 및 하중 지지력 등의 대응
(3) 해양 상태에 관한 연구: 실험, 조사, 데이터 분석을 통해 샹수이 앞바다의 수문학적 상태를 연구합니다(천해 환경, 파도, 해류, 조수 등에 대한 연구 포함). 해상풍력 측정탑 건설 및 풍력 측정 조건 분석, 해상 풍력 자원 평가 및 풍력 발전 단지 건설에 대한 해상 조건의 영향 분석을 결합합니다.
(4) 프로세스 방법, 표준 등의 연구 및 요약: 탐사, 테스트, 테스트, 건설, 운영 및 유지 관리에 대한 다양한 프로세스 방법 및 경험 결과를 요약하고 관련 표준, 절차를 요약하고 사전 수행합니다. 사양 등에 관한 연구
(5) 기타 데이터 분석 및 편집: 장쑤성 Xiangshui 해안을 따라 기존 기상, 해양학, 지형, 지질 데이터 및 육상 풍력 발전소 측정 데이터를 수집, 편집 및 분석합니다.
(6) 갯벌풍력 측정탑 1개소, 해상풍력 측정탑 2개소 건설: 갯벌풍력 측정탑은 앵커식 등단면 정삼각형 경강관 용접 구조를 채택하고, 타워 앵커 섬유 로프는 독립 콘크리트 기초, 타워 높이 70m를 채택합니다. 해상풍력 측정탑은 강관 파일 기초(파일 직경 600mm, 벽 두께 16mm, 파일 길이 50m, 사각형 형태로 배치되고 바깥쪽으로 1:7로 기울어짐)와 4기둥 경사형 트러스 타워 구조를 채택하고 있다. 타워 본체와 말뚝 기초는 철골로 연결되어 있으며, 캡이 연결되어 있고, 타워 하단은 한 변의 길이가 3.2m인 정사각형 단면이고, 타워의 상단은 한 변의 길이가 0.82m인 정사각형 단면이고, 타워의 높이는 70m이며 전체 타워와 파일 기초는 분할된 부식 방지 장치를 채택합니다. 해변풍속 측정탑과 해상풍력 측정탑 모두 10m, 25m, 40m, 50m, 60m, 70m에 풍향센서를 각 층에 2개씩 설치하고, 풍향센서는 10m, 50m, 70m에 1개씩 설치한다. 각 층. 2# 풍속 측정 타워에는 해양 데이터 관측 장비 1세트가 장착되어 있습니다.
발명과 혁신
이번 프로젝트는 유사한 프로젝트가 없고 현장 데이터가 부족하다는 어려움을 극복하고 이전 연구 결과를 결합하여 다음과 같은 혁신을 이루었습니다. 측면과 좋은 결과가 달성되었습니다.
(1) 해상 건설을 육상으로 전환하는 설계 컨셉을 혁신적으로 구현
고말뚝 현장 타설 콘크리트 캡을 사용한 기존 국내 해상풍력 측정탑 설계와 비교 개념이 다릅니다. Xiangshui 해상 풍력 측정 타워는 강철 캡 구조를 채택합니다. 기존 콘크리트 캡에 비해 해상 거푸집 공사, 철근 결속, 콘크리트 타설, 양생 등의 공정을 육상에서 처리할 수 있어 건설 시간을 절약하고 대형 선박의 수를 줄일 수 있다. 해상 콘크리트 혼합 선박, 대형 크레인 선박 등) 해양 작업량을 크게 줄이고 해양 건설 시간을 단축하며 건설 비용을 절감할 수 있다는 점은 분명한 장점이 있습니다.
(2) 파일 본체와 캡 캡은 고강도 그라우팅 재료를 사용하여 연결됩니다.
스틸 캡 캡의 구조형은 실내 테스트를 통해 연결 부분에 대한 요구 사항이 높습니다. 광범위한 계산, 연결 유형은 고강도 그라우팅 재료를 기반으로 한 연결 방법을 채택합니다. 표준 방법에 의한 계산, 유한 요소법 및 현장 작동 테스트에 의한 검증 후 연결 부분의 전체 응력이 양호하고 다양한 환경 부하의 응력 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 연구된 그라우팅 연결구조는 국가실용신안특허를 취득하였습니다.
(3) 해상 말뚝 기초의 지지력을 테스트하기 위한 실현 가능한 방법이 제안되었습니다.
육지 말뚝 기초와 비교하여 해상 말뚝 기초 테스트에는 두 가지 주요 문제가 있습니다. 해상 조건은 바람과 파도의 영향을 크게 받아 정적 하중 테스트를 어렵고 비용이 많이 듭니다. ② 고변형 망치질에는 대형 선박이 필요하며, 반복적인 망치질은 비용이 많이 들고 정리가 어렵다. 해상 풍력 측정 타워를 건설하는 동안 우리는 해변 풍력 발전 단지와 유사한 층위학적 조건을 최대한 활용하고 서로 다른 기간의 정하중 테스트, 매설 피에조미터 및 높은 변형률 감지를 사용하여 다음을 사전에 추론했습니다. , 초기 천공 시 고압은 말뚝 기초의 최종 지지력의 약 60%였으며, 말뚝 항타 시 고변형률 감지를 사용하여 지지력을 기준으로 말뚝 기초의 최종 지지력을 계산할 수 있습니다. 용량.
(4) 해상 풍력 자원 평가 방법에 대한 연구 방법이 완성되어 결과의 신뢰성이 높습니다
1 실험 방법으로는 타워 1개와 풍력 측정 장비 2세트가 있습니다.
② 데이터 풍부성 측면에서 해상풍력 측정탑 2개, 갯벌 풍력 측정탑 1개를 구축했으며, 갯벌에는 풍속 측정탑 5개를 설치했습니다. 지난 30년간 기상 관측소의 기상 데이터, 해당 지역의 풍력 측정 타워 밀도가 높고 바람 측정 데이터 및 환경 데이터가 완전하고 완전합니다.
③연구 측면에서; 수학적 통계, 비교 연구, 수치 시뮬레이션 등 다양한 방법이 사용되며, 계산 모델 계산 프로그램을 기반으로 독자적으로 개발됩니다.
이 프로젝트에서는 이러한 측정 데이터를 활용하여 환경 요인이 풍속 측정 데이터에 미치는 영향, 풍속과 조위의 상관 관계, 해수면 거칠기와 파고의 상관 관계 및 비교 연구를 수행합니다. 해풍과 육풍의 연구 방법, 기술 경로 및 연구 내용은 모두 중국에서 처음으로 채택되었습니다. 연구 결과는 신뢰성이 높으며 해상 시범 풍력 터빈 설계에 사용되었습니다.
(5) 풍력 측정 방법에 대한 확대 연구 수행
풍력 자원 평가의 특성과 해상 건설의 어려움을 바탕으로 이동식 풍력 측정 타워 개념을 제안하고 이동형 풍력 측정 타워의 구조 설계, 현장 고정 기술 및 부유 운동과 같은 핵심 기술에 대한 연구를 완료하여 풍력 측정 비용을 더욱 절감하고 더 나은 전망을 가질 수 있는 해상 풍력 측정 타워의 새로운 구조 유형을 제공합니다.
현재 국내외 유사연구 및 유사기술과의 종합비교
본 사업으로 건설되는 장쑤성 향수 해상풍력 측정탑은 중국 해상지역 최초이자 두 번째다. Jiangsu(국내에서 세 번째), 4)는 진정한 해상 풍력 측정 타워입니다. 현재 중국에 건설된 6개의 해상 풍력 측정 타워 중 이 프로젝트의 Xiangshui 해상 풍력 측정 타워만이 강철 캡 구조와 해당 그라우팅을 채택하고 있습니다. 이러한 연결 방식은 해상 건설 시간과 대규모 해상 건설 장비에 대한 의존도를 크게 줄여주며, 해상 풍력 계측 타워의 적용뿐만 아니라 해상 풍력 터빈의 구조 설계에도 확장이 가능합니다. 기술신규성 점검에 따르면 해상풍력 계측탑의 스틸캡 플랫폼의 구조형태, 시멘트계 고강도 그라우팅재를 이용한 캡 플랫폼과 파일 기초의 연결 및 구조설계 등의 기술적 특징 이동식 풍력 측정탑에 대한 국내 문헌에서는 언급된 바가 없습니다.
이 프로젝트에서는 측정된 데이터를 활용하여 환경 요인이 풍속 측정 데이터에 미치는 영향, 풍속과 조위의 대응, 해수면 거칠기와 파고의 대응, 해수면의 비교 등을 연구합니다. 연구 방법, 기술 경로 및 연구 내용은 모두 중국에서 처음으로 채택되었습니다.
결과적용 및 사회경제적 이익
본 사업은 2007년 4월 부지선정 및 풍력계측탑 초기설계를 완료하고, 5월 해상탐사를 완료하여 건설을 완료하였다. 6월 도면설계, 8월 해상말뚝 기초공사, 타워 인양 및 기기설치 등을 수행하였고, 풍속측량자료는 2008년 3월에, 해양관측자료는 2008년 7월에 송신하였다. 2009년 10월 기준으로 1.5년 풍력 측정 및 데이터 수집 및 평가, 1년간의 해양 관측 데이터 수집 및 평가, 2년간의 운영 및 유지 관리가 완료되었습니다.
본 프로젝트의 연구 결과는 해상 풍력 발전 단지 건설에 참고할 수 있는 상세한 풍력 자원 데이터, 해양 데이터, 지질 데이터 및 건설 경험을 제공합니다. 지역 2MW 해상 시험 풍력 터빈, China Three Gorges Corporation은 200MW 용량의 해상 풍력 발전소에 대한 타당성 조사 및 설계를 수행하고 있습니다.
성과의 전환, 홍보, 산업화에 여전히 도움이 필요한 문제
현재 국내 '해상풍력 개발 및 건설 관리에 관한 임시조치'가 공포됐다. 해상풍력 측정작업도 점차 시작될 예정이다. 본 사업의 연구결과의 활용을 촉진하기 위해서는 홍보 노력을 강화해야 한다. 풍력 발전소의 작업 흐름: 풍향 및 풍속 감지, 교대 중 파견 연락 유지, 발전 시작, 검사 기록, 장비 검사, 윤활 및 유지 관리, 문제 해결, 전압 변환 및 승압, 배전 장비 모니터링 및 조정 , 계통 연계 송전, 발전량 통계.