前言
风能作为一种绿色、清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。据世界风能协会发布的全球风电发展报告显示,1998—2011年,全球风电装机容量都以20%以上的增长速度迅猛发展,截至2015年,全球风电装机容量达432883MW。
2011年10月19日《中国风电发展路线图2050》正式发布,设定的发展目标是:到2020年、2030年和2050年,中国风电装机容量将分别达到2亿kW、4亿kW和10亿kW,成为中国的主要电源之一;到2050年,风电将满足国内17%的电力需求。中国的风力发电规模已占全球的约三成,2015年中国风电并网装机容量超过1亿kW,居全球首位。国家能源局发布的《风电发展“十三五”规划》明确指出,将持续增加风电在能源消费中的比重,实现风电从补充能源向替代能源的转变。到2020年年底,风电累计并网装机容量将达到2.1亿kW以上,风电年发电量将达到4200亿kW·h,约占全国总发电量的6%。
风力发电机组塔架与基础是风力发电机组的主要承载部件,并将发电机组支撑到需要的高度,其稳定安全性对整个系统来说至关重要。一旦发生事故将对整个系统造成毁灭性破坏并将造成巨大的经济损失。塔架结构有别于普通高耸建筑结构,其坐落在各种不同地质条件的地基上,所处的环境条件复杂,不仅有风轮运行、调节和静止等不同运行工况,还受到随机性强、非定常风甚至地震的作用;海上风力发电机组还要受到海浪、海流、海冰、台风等特殊动荷载作用,结构静力和动力响应复杂。在这些复杂的静动荷载、疲劳荷载作用下,结构的内力超过承受能力后,就会造成塔架筒壁的线性、非线性静动力屈曲,导致结构失稳。近年发生了多起风力发电机组事故,如在大风时塔架基础连根拔起、塔架倒塌、叶片损毁,在施工中塔架倒塌、运行时机舱烧毁等,造成很大的经济损失,这要求不仅要追求发展速度更要注重风力发电机组塔架与基础的质量和维护。
本书在参考国内外风力发电机组塔架与基础方面的理论方法、技术成果和典型工程案例的基础上编著而成,共分为三大部分:第一部分,风力发电机组塔架,主要介绍风力发电机组塔架设计,荷载及荷载组合,塔架结构等;第二部分,陆上风力发电机组基础,主要介绍陆上风力发电机组基础型式和设计要求,地基设计,扩展基础设计,桩基础设计,地基处理等;第三部分,海上风力发电机组基础,主要介绍海上风力发电机组单桩基础,导管架基础,高桩承台基础,整机模态分析及振动频率校核,基础防冲刷等。
本书由河海大学、上海勘测设计研究院有限公司、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司、中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司、蒙古电力勘测设计院等单位的人员编写而成。
由于编著水平有限,书中不足之处恳请广大读者批评指正!
编者
2017年1月