1. 研究目的与意义（文献综述）

风能是世界上最为清洁环保的可再生能源之一，相对于我国陆地风能，海上风能以其资源丰富，风速稳定，对环境负面影响小，装机容量大，且不占用耕地等优势而进入人们的视野。自上世纪80年代起，风力发电受到世界各国广泛重视，海上风能资源丰富、空间区域广阔，自1991年丹麦建成了世界上首座海上风电场以来，海上风电场逐渐成为风力发电的开发重点。我国海岸线漫长，具有丰富的近海风能资源，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kw[1]，并且风能的成本也在逐步降低，因此在我国发展海上风力发电具有可靠的前景和必要性。风机基础作为固定式风电机组的支撑体系，在海上风电建设十分重要。海上风机基础的建设受到海洋气象条件、水文条件和海底地质环境等因素的影响，涉及多个领域和专业，是海上风电场建设的难点之一。目前经常被讨论的基础形式主要涵盖参考海洋平台的固定式基础和处于概念阶段的漂浮式基础，具体包括单桩钢管基础、重力式基础、筒形基础、多桩基础和漂浮式基础。其中，单桩基础结构形式简单，受力明确，在具备打桩和起吊设备能力的前提下，施工速度快，在国内外风电场中所占比例达65%以上，虽然其它基础在最近几年也有发展趋势，但单桩基础仍主导市场份额。而且，单桩基础结构一般包括两个部分：过渡连接段和桩基础，过渡连接段顶部与风机塔筒相连，底部与桩基础相连接，桩基础将过渡连接段传递的风机荷载以及自身受到的波浪荷载、水流荷载以及靠泊力和撞击力等传递到地基土中，因此，研究单桩式海上风机环境载荷计算和桩基础的设计，能够促进海上风力技术的发展。综上所述，固定式海上风机是近海地区风能开发的主要方式，单桩式海上风机是固定式风机的主要结构形式，因此，这项研究具有很高的应用价值。

在国外，海上风电技术经过十多年的发展日渐成熟，已经进入大规模开发阶段，其中欧洲是发展最快的地区，代表国家有丹麦和英国，丹麦从1990年开始发展风电，保持每年30的速度增长，安装了第一台近海风力发电机，再2010年总装机量达60万kw，发电量100万kw，并预计再2030年达450万千瓦。北美海上风电产业的发展现状北美的风电产业近些年来发展非常迅速，尤其是美国和加拿大。随着近年来全球清洁能源和再生能源发展势头的日益强劲，快了风电发展步伐，美国在2010年总量达454万千瓦，首先确定浅滩，然后发展致深水，主要采用单机容量为5mw或者比它更加大的风机。现在，美国已经在开发深水风电技术，在技术进步的同时，也着眼于成本的控制，确保海上风电健康的发展。位于美国东北部的鳕鱼岬海上风电场由170个变桨距上风向的三叶式风力发电机组成，风机的排列力求使风电场达到454mw这个最大容量值。而美国的long island 由40台3.6mw风电机组成，总装机容量144mw，采用单立柱基础结构，水深小于20。加拿大顺应全球风力发电的发展趋势，在这方面取得迅猛的发展，在nai kum海上风电项目是北美海上最大的，总的容量可达700mw，一期的10个峰电机已经安装完成。

我国的海上风力发电在建设开发和研究方面与最近的5年期间才刚刚起步，已建成的风电场仅有东海大苏如东潮间带风电场，设计由34台单机容量为3mw的风机组成，总装机容量位102mw，在2010奶奶6月全部并网发电，年发电量可达2.6亿kwh，可供海上20万用户使用一年。但是由于国家的高度重视和发展，风力发电场发展后劲十足，从2010年开始更换风力发电设备，建立东海大桥发电场，风力装机量持续增长，仅2012年一年就达7852台，发电功率12960mw，到2012年为止，累计安装风电机组53764台，在十一五期间，百千瓦风机组由1.5向2.5转变，主要生产3.0mv风机，但5.0仍靠国外进口。

2. 研究的基本内容与方案

海上风力机的基础结构具有以下几种特性：海洋结构工程、高耸结构基础、动力设备基础和复杂软土地基等，这些特性的组合增加了基础结构设计的难度，再加上海洋工作环境的恶劣性等因素，使得海上风力机基础结构的设计更为复杂。这种复杂性主要表现为两个方面：第一、基础结构设计受多种影响因素制约。主要包括：（1）水深的影响；（2）海底土壤和海床的影响；（3）环境载荷的影响；（4）建设方法的影响；（5）风机运转时的振动频率对基础结构系统所允许的频率范围的影响。第二、载荷的特殊性。海

上风力机所承受的载荷有别于陆地上风力机和其他常规海上结构，主要表现在：（1）海洋荷载与陆地载荷的环境相差甚远；（2）海上风力机的载荷和其他常规海上建筑的不同；（3）破碎波和冰载荷存在不确定性；（4）风力、波浪、冰力和地震等动荷载的复杂耦合作用。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

1] 王国粹, 王伟, 杨敏. 3.6 mw 海上风机单桩基础设计与分析[j]. 岩土工程学报, 2011, 33(sup2): 95-100.

[2] 王懿, 段梦兰, 尚景宏, 等. 海上风机基础结构力学分析[j]. 中国海洋平台, 2009, 24(4): 14-20.

[3] 杨超. 海上风机桩基础设计研究[d]. 哈尔滨工程大学, 2009.