近日，英國碳信托公布了一項針對單樁基礎(chǔ)降本的最新研究成果，根據(jù)報告顯示，單樁基礎(chǔ)作為迄今為止海上風電領(lǐng)域應(yīng)用最多的基礎(chǔ)形式，其制造和安裝成本將進一步降低30%。

按照傳統(tǒng)的行業(yè)經(jīng)驗，單樁只能安裝在30米以內(nèi)水深區(qū)域，如果超過30米，單樁尺寸過大會導致很難制造、運輸和安裝，其經(jīng)濟型會不如導管架基礎(chǔ)及重力式混凝土基礎(chǔ)。但在過去的幾年中，超大直徑單樁基礎(chǔ)在業(yè)內(nèi)得到了驗證，并用于很多深水項目。比如荷蘭600MW的Gemini、英國400MW的Rempion和336MW的 Galloper海上風場都在水深超過40米的風機點位安裝了單樁基礎(chǔ)，一次又一次突破了所謂的單樁基礎(chǔ)水深應(yīng)用極限。

但如何降低單樁基礎(chǔ)成本一直以來成為行業(yè)內(nèi)研究的方向。

幾年前，一項名為“樁土分析”（Pisa）的項目應(yīng)運而生。該項目由英國碳信托出資（350萬英鎊）支持，開發(fā)商沃旭牽頭，牛津大學、倫敦帝國學院和都柏林大學的研究人員參與。


這項研究著眼于圓柱形鋼結(jié)構(gòu)與海底黏土及砂石之間的相互作用，其結(jié)果表明，我們之前的基礎(chǔ)設(shè)計“低估了海底土壤的支撐能力，從而導致過度保守的設(shè)計計算”。同樣的項目經(jīng)過新的方法計算，單樁鋼材需求量可減少30%。

碳信托海上風電部門主管Jan Mattiesen說：“我們相信，新的方法將對行業(yè)理解單樁基礎(chǔ)和土壤之間的相互作用方式將產(chǎn)生重大影響，這一成果是行業(yè)和學術(shù)界多年合作的結(jié)晶。”

迄今為止，行業(yè)內(nèi)已設(shè)計并使用的海上風機單樁直徑超過8米，重量超1700噸，但其設(shè)計往往還基于舊的海上油氣平臺工程設(shè)計方法。油氣行業(yè)使用的單樁與海上風電相比直徑更小、更長，承受的載荷也不同，這造成了海上風電行業(yè)設(shè)計人員的保守。


Pisa項目的設(shè)計方法是針對較大直徑的單樁幾何形狀和特定的風機載荷條件量身打造的，對于不同場址的不同土壤條件，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可進行“定制優(yōu)化”。“利用新開發(fā)的設(shè)計模型替換最初為石油和天然氣行業(yè)開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)計模型是降低成本的關(guān)鍵。”

Pisa項目中使用的土壤樣本提取自英國Cowden和法國敦刻爾克海域，可代表北海典型的海床土壤條件。該項目發(fā)表的8篇論文將在英國土木工程學會網(wǎng)站上發(fā)布，這些新的知識和方法不僅有利于行業(yè)內(nèi)改進風場設(shè)計，也為學術(shù)界嘗試新的研究方式提供了基礎(chǔ)。

沃旭集團目前已經(jīng)在其投產(chǎn)的全球最大海上風場Hornsea One及后續(xù)在建風場中使用了這種最新的設(shè)計方法，并認為全球的海上風電都可以從這種新方法中獲益，它代表了海洋巖土工程設(shè)計的重大轉(zhuǎn)變，不僅對降低單樁成本有意義，也讓我們對基礎(chǔ)設(shè)計計算有了更大的信心。