風電塔架錐形基礎的優(yōu)勢及前景

李楊 王潤東 馮淑鑫 高曉雷 張?zhí)m梅

摘 要：如今，在全球范圍內(nèi)，風能已能夠成功與受到國家大力扶持的優(yōu)勢性能源競爭。這不僅創(chuàng)造了新的產(chǎn)業(yè)，提供了數(shù)十萬的工作崗位，并帶領世界走向一個更加清潔的能源未來。風電塔架錐形基礎是風電基礎中十分具有優(yōu)勢的一種，本文通過對風電塔架基礎的市場前景以及可行性的論證來證明錐形基礎這一基礎形式的優(yōu)勢，并提出了錐形基礎的適宜的發(fā)展方向。

關鍵詞：錐形基礎;優(yōu)勢;前景;可持續(xù)能源

一、前言：

隨著溫室效應的日益加劇，開發(fā)新的新型能源成為了人類社會發(fā)展的重中之重，而風能正是一種開發(fā)潛力極高的新型能源，各國在風力發(fā)電的投入日益增加，風力發(fā)電機組的建設顯得尤為重要。本文論述的正是一種更加合理的風電塔架基礎研究。

二、基本介紹：在上千次的對比實驗和分析之后，我們得出了較為適合風電塔架的基礎——錐形基礎。它是由一個倒立放置的錐體，外表附有便于施工的螺旋紋理以及上層位置有水平交叉放置的平衡柱。以下為錐形基礎的圖示——

二、錐形基礎優(yōu)勢：

1.環(huán)保優(yōu)勢：錐形基礎應用了廢料回填技術，節(jié)省成本，保護環(huán)境。

2.施工優(yōu)勢：

3.成本優(yōu)勢：錐形基礎相比于傳統(tǒng)重力式基礎體積更小，混凝土和鋼筋的用量更少，施工周期短。

4.力學優(yōu)勢：錐形基礎受力時力的分布更加均勻，相比于傳統(tǒng)基礎不容易產(chǎn)生形變，更加穩(wěn)定和牢固。

三、實驗依據(jù)：我們采用模擬仿真軟件對圖示錐形基礎和傳統(tǒng)重力式基礎進行了一系列的模擬實驗，模擬方向為抗地震和抗水平受力以下為實驗結(jié)果對比：

通過對比我們可以看出錐形基礎在水平承載力方面的性能比重力式基礎更加的優(yōu)異，這得益于錐形基礎的任意豎直截面都是三角形，我們知道三角形具有穩(wěn)定性，可以很好的抵御地震波和水平力;而任意方向的斜面可以將自身受到的水平力產(chǎn)生豎直向上的分力，這個分力可由自身重力抵消大部，從而減小外力對基礎的毀壞。這具有普通重力式基礎不可比擬的優(yōu)勢。

四、可持續(xù)發(fā)展報告：

相比于普通的重力式基礎，錐形基礎可以節(jié)省更多的混凝土和鋼筋用量運用Matalab進行數(shù)據(jù)演算，在此為節(jié)省篇幅不再一一列出，我們可以知道

（1）錐形基礎應用范圍較為廣泛，而且它的造價對尺寸的變化較為敏感，因此對其進行優(yōu)化設計帶來較大的經(jīng)濟效益。

（2）通過優(yōu)化后的成本可以大大下降。這說明錐形獨立基礎對基礎尺寸的變化是很敏感的，常規(guī)設計難以使其造價降低，需要在原有基礎上再進行改進和深化。

（3）相比于普通的重力式基礎，錐形基礎可以節(jié)省更多的混凝土和鋼筋用量，在成本上更勝一籌。

五、未來的發(fā)展推廣：目前，中大型風力發(fā)電機組已在世界上40多個國家陸地和近海并網(wǎng)運行，風電增長率比其它電源增長率高的趨勢仍然繼續(xù)。如表1所示，截止2005年12月31日世界裝機容量已達58，982MW，年裝機容量為11，310MW，增長率為24%;風力發(fā)電量占全球電量的1%，部分國家及地區(qū)已達20%甚至更多。2005年世界風電累計裝機容量最多的十個國家，前十名合計達51750.9MW，約占世界總裝機容量的87.7%。

中國風電正經(jīng)歷一個跨越式發(fā)展，這對世界風電的發(fā)展起到了至關重要的作用。然而，我們能夠清楚的看出自2007年以后，雖然新增裝機量很大，但增速卻明顯下降，而其他國家，比如美國、德國，這些年維持著一個穩(wěn)定的增速。由此，我們應該意識到，我國風電，尤其是陸上風電，正在進入一個轉(zhuǎn)型期，從發(fā)展期進入成熟期，從量的追求進入到對質(zhì)的提升。

錐形基礎可以在云南、貴州、四川以及西藏等國內(nèi)火山省份推廣，將風機資源充分整合利用，未來經(jīng)過電力輸送等技術的配套發(fā)展，完全可以實現(xiàn)對清潔能源所占全部能源的比例成倍提高。

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