行業(yè)引領(lǐng) | 基于非線性有限元分析的風(fēng)機基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計研究

近年來，在風(fēng)電平價上網(wǎng)的大背景下，風(fēng)電項目對成本日益敏感。如何全方位優(yōu)化風(fēng)電項目的設(shè)計環(huán)節(jié)，最大限度降低其建設(shè)成本，是未來風(fēng)電設(shè)計必須要直面的課題。在風(fēng)電項目所涉的各項環(huán)節(jié)中，風(fēng)機基礎(chǔ)以其投資占比大、施工要求高、對風(fēng)機安全運行起決定性作用等特點，向來是風(fēng)場設(shè)計工作的重中之重。

傳統(tǒng)的風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計方案普遍存在錨栓籠核心區(qū)鋼筋配置過密的問題，增加了錨栓籠處混凝土振搗的難度，極易引發(fā)下錨板上方的空洞缺陷，進而造成后期錨栓無法正常張拉等問題。作為行業(yè)當(dāng)前的質(zhì)量通病，該缺陷一旦發(fā)生，將直接影響風(fēng)機正常運行，且極難整改。此外，傳統(tǒng)設(shè)計方案較高的造價，無益于項目投資成本把控，長此以往，勢必將損害我國風(fēng)電企業(yè)在海外項目的競爭力，阻礙我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)“全球化”發(fā)展步伐。

圖1 常規(guī)風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計方案

針對上訴問題，三一新能源率先引入風(fēng)機基礎(chǔ)非線性有限元分析，為行業(yè)風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計開辟新道路、提供新方案?；诨炷翉椝苄該p傷模型及有限變形法對風(fēng)機基礎(chǔ)錨栓籠核心區(qū)進行精細(xì)化仿真分析以及配筋優(yōu)化設(shè)計，極大降低了錨栓籠核心區(qū)的鋼筋密度，成功解決了傳統(tǒng)方案所導(dǎo)致的配筋密度過高的問題，從設(shè)計層面降低了施工難度，提升了施工質(zhì)量。最終，大幅度減少鋼筋用量（每基基礎(chǔ)約減少4t鋼筋），單基風(fēng)機基礎(chǔ)（單機容量為6.25MW）節(jié)省工程造價約2.9萬元，體現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益。

圖2 風(fēng)機基礎(chǔ)非線性有限元分析模型

圖3 基礎(chǔ)混凝土與鋼筋有限元應(yīng)力云圖

圖4 鋼筋直徑/應(yīng)力參數(shù)化分析結(jié)果

圖5 優(yōu)化后風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計方案

目前該研究成果已廣泛應(yīng)用于我司方元、奇峰山、楓樹、皇帝嶺、良田在內(nèi)的多個風(fēng)電項目，大幅度提高了施工可行性，降低了項目建設(shè)成本。該研究的成功應(yīng)用促進了行業(yè)設(shè)計理念迭代升級，推動了風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計由線性向非線性過渡，開啟了行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展新格局。

圖6 現(xiàn)場施工圖

在當(dāng)前日趨激烈的市場競爭環(huán)境下，唯有堅定不移地推進設(shè)計優(yōu)化，才能提升項目建設(shè)質(zhì)量，降低投資經(jīng)營成本，增強企業(yè)全球競爭力。三一新能源將堅決貫徹落實習(xí)近平總書記“抓創(chuàng)新就是抓發(fā)展，謀創(chuàng)新就是謀未來”的重要指示精神，以創(chuàng)新設(shè)計理念引領(lǐng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，以開拓創(chuàng)新之態(tài)領(lǐng)航風(fēng)電綠色未來。

作者 | 李媛媛

編輯 | 蔣 曉

一審 | 吳 強

終審 | 賀廣零

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