日前，中国电建华东院海上风电“新型桩-桶复合基础研发及其工程应用”入选2021年度中国十大海洋科技进展。这项由华东院发明并创新设计的核心技术，不仅大幅提高了海上施工作业效率，也为破解海上风电走向深远海、大机组过程中常规单桩基础承载力不足等难题，提供可复制、可推广、可借鉴的经验与思路，为国家海洋技术领域发展、助力“3060双碳目标”，发挥积极作用。
华东院成果入选中国十大海洋科技进展
常规单桩基础面临哪些瓶颈？
海上风电工程建设中，风电机组基础相关的勘察、设计、施工等成本占总投资的25%以上，是控制海上风电项目经济可行性的决定性因素之一。与多桩基础相比，大直径单桩基础构造简单、施工效率高等特点，成为目前国内外海上风电领域应用最广泛的基础型式。然而，常规单桩基础在工程应用中经常面对以下瓶颈：
1、浅覆盖层岩基海床应用困难
常规单桩基础在深厚风化岩层、中等埋深基岩海床条件下，因上部覆盖层土体无法为其提供足够的承载力，需要嵌入下部“基岩”，而嵌岩施工需要大型钻机和相关辅助装备，海上施工作业周期长，且面临钻孔塌孔等伴生安全风险，对项目开发建设影响很大。
嵌岩单桩示意
2、难满足深水域、大单机容量机组需要
在海上风电向深水域和大单机容量机组发展的趋势下，风电机组荷载数量级增加。常规基础如果要满足承载能力要求，则可能因变得“超大”“超重”，超出现有加工和施工能力，失去可行性，或因加工和施工装备稀缺导致过高造价。
“新型桩-桶复合基础”具有哪些优势？
针对常规单桩的应用瓶颈，华东院海上风电新型大直径单桩-桶复合风电机组基础（海上风机大直径单桩基础及其施工方法，专利号：ZL 2013 1 0144668.9），创新地将超大直径单桩基础和吸力式桶形基础相结合，通过桶体充分调动桩周土体抗力，提高整体刚度和水平承载性能。
与原嵌岩基础方案相比，避免了嵌岩施工、桩周冲刷防护施工及嵌岩钻孔塌孔等伴生安全风险，大幅提高海上施工作业效率，节约工程造价。同时，为海上风电在深远海和大容量机组发展趋势下，克服多桩基础施工效率低而常规单桩基础承载力不足且需要冲刷防护等瓶颈，以及单桩沉桩不到位的补救处理提供了新的解决思路。
工程应用：
2020年4月，历经30多小时的连续奋战，全球首台海上风电新型大直径单桩-桶复合基础，在莆田平海湾海上风电场二期成功实施，实现了替代I型嵌岩单桩（“打-钻-打”式）。
2021年9月，该基础实现了对更为复杂的II型嵌岩单桩（“打-钻孔、扩孔-浇筑混凝土-打”式）的替代。
“新型桩-桶复合基础”施工现场
核心技术 筑梦蔚蓝
海上风电新型桩-桶复合基础的成功研发与应用，与华东院新能源院博士后团队及技术骨干力量的努力密不可分。在国家自然科学基金、浙江省科学基金以及我院科技项目的资助和支持下，历经数年研发，他们提出了复合基础一体化设计方法和超大直径桶体负压下沉控制工艺和装备体系等系列核心技术，填补国内外相关领域的空白。
作为海上风电领域的先行者，华东院充分掌握国际海上风电新技术、新材料、新方法，设计建成了一批具有开创意义的海上风电工程项目，走出了一条 “对标国际、践行国内、走向国际” 的发展之路，引领国内海上风电技术进步与行业发展。
截至2021年底，由华东院勘测设计和总承包的海上风电项目并网规模突破1600万千瓦，约占海上风电全国并网容量的65%。从渤海到黄海，从东海到南海，华东院海上风电团队积累了各类海洋环境和地质条件下的丰富业绩和经验，以核心技术筑梦蔚蓝。
实现多个“0”的突破，设计建成：
- 中国第一根无过渡段单桩基础、第一座海上升压站、第一根220千伏三芯海缆；
- 全球第一根大直径嵌岩单桩；
- 全球首个大直径桩-桶复合基础；
- 全球第一座分体式海上升压站；
- 全球首座±400kV海上/陆上柔直换流平台和首根高压直流海底电缆；
- 全球首台海冰区域暨国内首台吸力桶导管架基础；
- 全球第一个风机基础一体化运输安装项目；
- 国内首个“海上风电数字能源服务平台”。
近年来，依托“浙江省深远海风电技术研究重点实验室”“浙江省海上风电大数据平台”“华东海上风电省级高新技术企业研发中心”“海上风电博士后科研工作站”“院士专家工作站”等高端平台，华东院承担了多项具有战略性、基础性、前瞻性的海上风电国家重大科技项目，打造了一大批海上风电精品工程，持续为国家海洋技术领域发展、助力“3060双碳目标”，贡献智慧和力量。（华东勘测设计研究院）
