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张力腿漂浮式海上风电机组锚泊系统兼作接地体的可行性研究2025

张力腿漂浮式海上风电机组锚泊系统兼作接地体的可行性研究

2025年07月21日

研究报告

张力腿漂浮式海上风电机组锚泊系统兼作接地体的可行性研究

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摘要

本文主要介绍了国内外头部企业在张力腿漂浮式海上风电机组锚泊系统领域的技术实力与应用现状。文章分析了金风科技、大金重工、海力风电等企业在锚泊系统技术创新、接地体应用拓展以及市场份额方面的竞争优势，重点探讨了锚泊系统兼作接地体在降低系统成本、简化结构方面的显著优势，同时也指出材料腐蚀与电气安全等关键技术挑战。

文章还深入比较了挪威Nordsee、英国LondonArray等国际漂浮式风电项目中锚泊系统的应用案例，以及福建、广东等国内海上风电接地技术的实践探索。通过国内外典型案例的对比，揭示了当前技术发展的差异化特征与应用瓶颈。

文章强调未来研究应重点关注锚泊系统兼作接地体的实验验证，包括实验室模拟、实地测试、极端条件验证等关键环节，并建议开展长期性能评估与对比分析。最后，文章展望了通过跨界技术融合与新材料应用来提升系统可靠性的发展方向，为漂浮式海上风电技术的优化创新提供了重要参考。

目录

TOC\o1-3\h\z\u摘要 8

第一章张力腿漂浮式海上风电机组锚泊系统概述 13

一、张力腿漂浮式海上风电机组的基本结构 13

二、锚泊系统的功能与设计要求 15

第二章锚泊系统兼作接地体的技术原理 17

一、接地体在海上风电系统中的作用 17

二、锚泊系统与接地体结合的可行性分析 22

第三章行业头部企业分析 31

一、头部企业分析1:金风科技 31

二、头部企业分析3:大金重工 61

三、头部企业分析4:海力风电 98

四、头部企业分析5:中国船舶 135

五、头部企业分析6:明阳智能 172

第四章锚泊系统兼作接地体的优势与挑战 210

一、降低系统成本与简化结构的优势 210

二、材料腐蚀与电气安全的技术挑战 212

第五章国内外相关技术应用现状 214

一、国际漂浮式风电项目中锚泊系统的应用案例 214

二、国内海上风电接地技术的实践与探索 216

第六章未来研究方向与建议 219

一、锚泊系统兼作接地体的实验验证需求 219

参考信息 221

声明 228

附录 229

第一章张力腿漂浮式海上风电机组锚泊系统概述

一、张力腿漂浮式海上风电机组的基本结构

在张力腿漂浮式海上风电机组的结构设计中，浮力结构作为基础支撑单元，通常采用高密度聚乙烯（HDPE）或玻璃钢复合材料制造。根据挪威船级社（DNV）的测试数据，典型浮力结构的密度范围在0.95-1.05g/cm3之间，抗拉强度可达50-70MPa，在3.5%盐度海水中经过5000小时浸泡试验后，材料强度保持率仍超过95%。

风电机组作为系统的核心发电单元，其配置参数直接影响整体性能。以欧洲某商业化项目为例，机组采用永磁直驱发电机设计，额定功率8MW，转子直径164米，轮毂高度108米。齿轮箱采用三级行星齿轮结构，传动效率达到98.2%。发电机组在额定工况下的电能转换效率为94.5%，符合IEC61400-3标准要求。

支撑结构作为连接浮力平台与上部机组的关键部件，其力学性能指标尤为重要。德国劳氏船级社（GL）的测试报告显示，典型支撑塔筒采用S355级钢材制造，壁厚在40-60mm范围，屈服强度355MPa，在极端工况下可承受最大倾覆力矩达450MN·m。塔筒与浮体连接部位采用特殊设计的法兰结构，螺栓预紧力控制在700-800kN区间，确保结构连接的可靠性。

根据国际可再生能源机构（IRENA）的统计数据，当前商业化运行的张力腿漂浮式风电机组中，浮体直径多在60-80米范围，吃水深度30-45米，整体重量控制在5000-8000吨。这种设计使得整个系统在6-8米波高条件下仍能保持稳定运行，平台倾斜角不超过5度。

在材料选择方面，现代漂浮式风电项目普遍采用复合设计方案。浮力舱部分使用玻璃钢材料，其弹性模量达到25GPa，断裂伸长率3.5%；结构连接件采用双相不锈钢，屈服强度550MPa，在氯离子浓度5000ppm环境下年腐蚀率小于0.01mm。这种材料组合方案在保证结构强度的同时，有效控制了整体建造成本[1]。

二、锚泊系统的功能与设计要求

锚泊系统作为张力腿漂浮式海上风电机组的核心组成部分[2]，其功能设计直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。该系统需在复杂海洋环境中实现多重功能目标，包括提供稳定的锚固力、控制结构位置偏移以及有效传递各类载荷。从技术实现层面来看，锚泊系统需要应对风力、