IBGS--海上固定式风机的新起点

2016年，美国境内第一个海上风电场Block Island投产，总装机容量30MW，五台6MW  GE Haliade风机，水深23~28m，离岸3英里，项目投资2.9亿美元，设计寿命25年。建成后将为17000户居民提供电力，满足Block Island居民90%的能源需求。

本文主要目的并不是分享关于这个项目的咨询，而是将关注的目光聚焦在这个项目的固定式基础的设计方Keystone及其IGBS概念（Inward Battered Guide Structure）。





Keystone发展历史啥的在这里不过多介绍，有兴趣的可以去官网看介绍（文尾附官网链接）。Keystone负责了Block Island项目五个风机基础的设计工作，基础形式是传统的四腿钢桩导管架形式。从官网的介绍来看，整个计算工作使用SACS+Bladed完成，使用5台24核计算机，没日没夜的拍跑了10天，完成了25个工况，2300多个Case计算，虽然对于浮体分析，这样的case数简直easy到极点，但对于结构分析，想必是非常头疼的一件事，不过还好SACS支持并行计算，即便如此也需要高性能计算机搞1个多礼拜，工作量让人叹服。


传统四腿钢桩导管架基础，一样的形式，不一样的玩法
从官网介绍来看，同样容量风机，Block Island导管架基础重量相比北海轻了15%，安装费用小了20%。这个作为广告来说说还行，但拿不一样海区的结构放在一起比显得不太厚道，各海区的环境条件迥然不同，这么比没啥意义。北海疲劳海况独步天下，东海岸岂能相提并论（玩笑话）？不过该风机基础需要抗住飓风影响，因为东海岸也时常受到飓风的影响，想必导管架基础的能力也比较强。



密密麻麻的，不考虑飓风影响也不行
相关资料显示，Keystone对于飓风条件影响下的导管架基础做了很多研究，并将其专利IGBS同传统导管架进行过比较。同样的风机、同样的OP条件，同样的500年一遇生存条件，在强度、固有频率都满足设计要求的条件下IGBS比传统导管架轻20%，安装成本低20%，相当有竞争力。



诱人不诱人？
说了这么多，到底IGBS长什么样？哝，就长下面这个图这样。



看久了腰不舒服
IGBS整体结构非常紧凑，性能应该不错，同样的条件肯定会比传统的导管架结构节省钢材。同时整个结构节点少（9个节点...），焊接工作量低，建造方便，安装也比较简单。值得注意的是，虽然是三腿的结构，但其实是四个桩，风机是与桩是相连接的，这对于整体结构性能应该有一定的帮助。



安装比较常规。三个斜桩，一个直桩。由于结构整体性能好，桩径应该也有可能有所降低



节点这么少，不省钱才怪
因为建造方便，安装简便，IGBS在工期上非常有竞争力。



9个月完事，都不耽误生孩子
这概念相当完美：够用、便宜。唯一的缺点就是不具备几何上的对称美。



400年一遇的卡特里娜是IGBS可靠的最好证明
IGBS已经在英国作为测风塔基础进行了建造安装，从势头上看离真正投产之日不远了。IGBS如果真的在实践中表现出设计能力，无疑将是海上风电基础形式中非常具有竞争力的一种，说是固定式风机的新起点一点都不为过。



测风塔的基础用的是Keystone在墨西哥湾设计的成熟平台设计方案

吐槽阶段

正如我上一篇所言，海上风电想玩的好，必须学习海洋工程的先进经验。不可否认的是，中国近海工程的能力世界一流，但近海工程与海洋工程并不能划等号。

国内的海上风电很大程度上还处于起步阶段，有点像上世纪50~60年代的海洋石油开发，经验缺乏，很多东西还处于摸索的状态。海洋工程半个多世纪的实践在基础理论、开发方案、安装技术、运营管理等一系列方面的成功经验对于海上风电都有非常有价值的借鉴意义。可以断言，将风电行业与国内成熟的海洋工程行业相结合，借鉴国内成熟的海上油田开发和运行管理理念能更好的推进中国海上风电事业的发展。
但，这一切都是美好的设想，基本不可能实现，具体原因大家都懂的。

2016年，美国境内第一个海上风电场Block Island投产，总装机容量30MW，五台6MW  GE Haliade风机，水深23~28m，离岸3英里，项目投资2.9亿美元，设计寿命25年。建成后将为17000户居民提供电力，满足Block Island居民90%的能源需求。

本文主要目的并不是分享关于这个项目的咨询，而是将关注的目光聚焦在这个项目的固定式基础的设计方Keystone及其IGBS概念（Inward Battered Guide Structure）。





Keystone发展历史啥的在这里不过多介绍，有兴趣的可以去官网看介绍（文尾附官网链接）。Keystone负责了Block Island项目五个风机基础的设计工作，基础形式是传统的四腿钢桩导管架形式。从官网的介绍来看，整个计算工作使用SACS+Bladed完成，使用5台24核计算机，没日没夜的拍跑了10天，完成了25个工况，2300多个Case计算，虽然对于浮体分析，这样的case数简直easy到极点，但对于结构分析，想必是非常头疼的一件事，不过还好SACS支持并行计算，即便如此也需要高性能计算机搞1个多礼拜，工作量让人叹服。


传统四腿钢桩导管架基础，一样的形式，不一样的玩法
从官网介绍来看，同样容量风机，Block Island导管架基础重量相比北海轻了15%，安装费用小了20%。这个作为广告来说说还行，但拿不一样海区的结构放在一起比显得不太厚道，各海区的环境条件迥然不同，这么比没啥意义。北海疲劳海况独步天下，东海岸岂能相提并论（玩笑话）？不过该风机基础需要抗住飓风影响，因为东海岸也时常受到飓风的影响，想必导管架基础的能力也比较强。



密密麻麻的，不考虑飓风影响也不行
相关资料显示，Keystone对于飓风条件影响下的导管架基础做了很多研究，并将其专利IGBS同传统导管架进行过比较。同样的风机、同样的OP条件，同样的500年一遇生存条件，在强度、固有频率都满足设计要求的条件下IGBS比传统导管架轻20%，安装成本低20%，相当有竞争力。



诱人不诱人？
说了这么多，到底IGBS长什么样？哝，就长下面这个图这样。



看久了腰不舒服
IGBS整体结构非常紧凑，性能应该不错，同样的条件肯定会比传统的导管架结构节省钢材。同时整个结构节点少（9个节点...），焊接工作量低，建造方便，安装也比较简单。值得注意的是，虽然是三腿的结构，但其实是四个桩，风机是与桩是相连接的，这对于整体结构性能应该有一定的帮助。



安装比较常规。三个斜桩，一个直桩。由于结构整体性能好，桩径应该也有可能有所降低



节点这么少，不省钱才怪
因为建造方便，安装简便，IGBS在工期上非常有竞争力。



9个月完事，都不耽误生孩子
这概念相当完美：够用、便宜。唯一的缺点就是不具备几何上的对称美。



400年一遇的卡特里娜是IGBS可靠的最好证明
IGBS已经在英国作为测风塔基础进行了建造安装，从势头上看离真正投产之日不远了。IGBS如果真的在实践中表现出设计能力，无疑将是海上风电基础形式中非常具有竞争力的一种，说是固定式风机的新起点一点都不为过。



测风塔的基础用的是Keystone在墨西哥湾设计的成熟平台设计方案

吐槽阶段

正如我上一篇所言，海上风电想玩的好，必须学习海洋工程的先进经验。不可否认的是，中国近海工程的能力世界一流，但近海工程与海洋工程并不能划等号。

国内的海上风电很大程度上还处于起步阶段，有点像上世纪50~60年代的海洋石油开发，经验缺乏，很多东西还处于摸索的状态。海洋工程半个多世纪的实践在基础理论、开发方案、安装技术、运营管理等一系列方面的成功经验对于海上风电都有非常有价值的借鉴意义。可以断言，将风电行业与国内成熟的海洋工程行业相结合，借鉴国内成熟的海上油田开发和运行管理理念能更好的推进中国海上风电事业的发展。
但，这一切都是美好的设想，基本不可能实现，具体原因大家都懂的。