2008 中国风电技术发展研究报告海南三亚我国风力发电机组地基基础设计王民浩 陈观福中国水电工程顾问集团公司，北京，100120 摘 要：我国风能资源丰富，近几年风力发电事业得到了长足发展，但我国机组设备制造、发电量预测 和风机基础设计等一系列技术问题还有待于进一步完善。
本文简述了我国风机基础设计的发展历程， 剖 析了几例风机基础质量事故， 结合我国第一本风机基础设计规范及其配套设计软件， 对基础设计及其热 点问题进行了分析， 并针对风机基础设计与施工存在的问题提出了建议， 以期为我国风机基础设计者提 供有益的参考。
关键词：风力发电，塔架基础，设计，施工 Design of Foundation for Wind Turbine Generator System in China Wang Minhao，Chen Guanfu HYDROCHINA CORPORATION，BEIJING，100120 Abstract: China owns very rich wind power resources, and also develop the wind power projects rapidly in recent years, but further efforts are indeed wanted in such aspects as manufacturing of turbine & generator， forecasting of electricity generation and technical standards issues. In this paper, authors reviewed the developing history of foundation design for wind turbine generator in China, introduced and analyzed two accidents about wind turbine generator collapse; based on the first specification and its corresponding software on foundation design for wind turbine generator System in China, authors analyzed the foundation design procedures and related issues. In the end, aiming at the problems existent in the design and construction of the foundation, authors brought forward a few suggestions. Key words：wind power，foundation，design，construction1、概述1997 年 12 月联合国气候大会在日本京都通 过《京都议定书》以后，全球温室气体减排压力 日益增大， 尤其随着煤炭价格和运费的不断上涨， 很多国家和地区出台了不少法律法规和税收财政 政策，积极鼓励发展清洁可再生能源，风电在近 些年得到了较快发展，2007 年末全球累计风电装 机容量达 9380 万 kW。
我国风能资源丰富，根据我国风能资源普查 结果， 陆地上离地 10 米高度层上风能资源技术可 开发量约 2.97 亿千瓦， 近海可开发利用的风能储 量约 7.5 亿千瓦。
随着 2003 年 9 月实施风电特许 权项目、2005 年 2 月《可再生能源法》出台，我 国近几年的风电建设速度加快，截至 2007 年底，1全国 （不含港、 台） 澳、 风电总装机容量达到 602.87 万 kW，仅次于德国、美国、西班牙和印度，排世 界第五， 其中当年新增装机容量 336.05 万 kW， 比 2006 年增长 126%。
与欧美等发达国家相比，我国风电产业总体 上发展较晚，风资源评价、规划和管理滞后，风 电发展与电网规划和建设不协调，风机研发能力 不足、制造基础薄弱，价格和税收等政策不够完 善，技术标准系统不健全，自主知识产权比重较 低。
以风机基础设计为例，由于风机多为国外进 口，2005 年以前不少基础设计是由厂家提供标准 图，设计单位修改还必须得到厂商的批准，导致 我国风电项目建设多方受制于人；有的设计照搬 有关技术规定，未充分考虑风力发电工程本身的 特点，加上工程建设管理上的疏忽，导致了几起2008 中国风电技术发展研究报告海南三亚风机倒塌事件。
在此背景条件下，中国水电工程 顾问集团公司作为我国水电和风电的前期工作技 术归口管理单位，花费大量的人力和物力，迅速 启动了有关技术研究和规范编制，在广泛吸取国 内有关工程设计经验、充分消化国外有关设计经 验的基础上， 2007 年底提出了我国第一本风机 于 地基基础设计规范，该规范对于争取我国风机基 础设计的自主权、确保风机在设计工况下的安全 运行，并规范和统一风机基础设计起到了重要作 用。
鉴于此，本文将对我国风机基础设计发展历 程、两起风机倒塌事故、风机基础设计等作简要 介绍和分析，并针对当前我国风机基础设计和施 工中遇到的问题，提出有关建议，以期为我国的 风机基础设计和施工提供参考和借鉴。
2、我国风机基础设计的发展历程我国风机基础设计总体上可划分为三个阶 段，即 2003 年以前小机组基础的自主设计阶段， 2003~2007 年 MW 机组基础设计的引进和消化阶 段，2007 年以后 MW 机组基础的自主设计阶段。
在 2003 年以前， 由于当时的鼓励政策力度不 大，风电发展缓慢，2002 年末累计装机容量仅为 46.8 万 kW， 当年新增装机容量仅为 6.8 万 kW， 项 目规模小、单机容量小，国外风机厂商涉足也较 少，风机基础主要由国内业主或厂商委托勘测设 计单位完成，设计主要依据建筑类的地基规范。
从 2003 年开始， 由于电力体制改革形成的电 力投资主体多元化以及我国开始实施风电特许权 项目， 尤其是 2006 年 《可再生能源法》 生效以后， 国外风机开始大规模进入中国，且由单机容量 600kW、750 kW 很快发展到 850kW、1.0MW、1.2MW、 1.5MW 和 2MW， 国外厂商对风机基础设计也非常重 视， 鉴于国内在 MW 风机基础设计方面的经验又不 够丰富，不少情况下基础设计都是按照厂商提出 标准图、国内设计院根据风电场地质勘探资料和 国内建筑材料的具体情况进行设计调整、厂商对 国内设计院的设计调整成果进行复核确认模式。
该模式不仅影响了风机基础的自主设计，同时受 制于厂商，甚至可能影响工程建设的决策、工期 和投资效益。
以 2005 年我国南方某风电场的基础设计为 例，当时该风电场已完成 24 个风机基础的施工， 但国外风机厂商认为已建基础不能满足要求，并 委托了第二家设计院进行了独立评估，由于当时没有专门的风机基础设计规范，设计单位只能参 照国内建筑和电力行业的类似规范进行设计，且 不同设计人员对具体条文的采用和理解也不尽相 同，导致不同设计院设计同一基础的安全评价结 论不尽一致。
随后国外风机厂商和项目业主又同 时委托第三家设计单位进行复核。
由于种种原因， 最终各方妥协的结果是在每个已施工基础上补浇 了一些混凝土。
因此，由于没有统一的规范，由 于国外厂商在基础设计方面的过多介入，导致了 成本的增加和工期的延长。
鉴于当时风机基础设计的重要性且没有专门 的设计规范，中国水电工程顾问集团公司作为我 国水电和风电的前期工作技术归口管理单位，于 2005 年 8 月迅速启动了风机基础设计技术研究和 规范的编制工作，经过广泛调研、专题研究和试 设计，并经过几次全国性的研讨和评审，于 2007 年 9 月发布了《风电机组地基基础设计规定》 [1] （FD003-2007） ，并同期推出了配套的设计软 件。
由于规范的统一指导和风电产业的不断成熟， 并经过我国项目业主和勘测设计单位的共同努 力，现在风机基础设计已步入自主设计的轨道。
3、我国最近的两次风机倒塌事故及 其教训在《风电机组地基基础设计规定》 编制过 程中及颁布后不久，出现了两起风机倒塌事故， 这两个项目都没有按照《风电机组地基基础设计 规定》进行设计，事故的原因值得我们深思。
因 此，本文对两起事故进行了简要介绍和分析，以 供同行参考。
[1]3.1 在桑美台风中破坏的风机及基础在 2006 年 8 月 10 日的桑美台风中，某风电 场 28 台机组全部受损， 其中 5 台倒塌 台 600KW （3 风机钢塔筒被折断、 台刚完成吊装的 750KW 风机 2 连基础被拔出） 台风机机舱盖被吹坏、11 台风 、5 机叶片被吹断。
据被吹倒的测风仪留下的最后数 据显示，山顶上风电场的瞬时风速达 85 米/秒。
如图 1 所示，两台连基础被拔出的倒塌风机非常 值得关注。
22008 中国风电技术发展研究报告海南三亚图 1 在桑美台风中破坏的风机及基础 另外，建议在经常遭遇台风地区的风电场必 该风电场的大部分基础承受了超设计风速的 要时可考虑配置备用电源或柴油发电机，并对控 考验，但连根拔出的基础至少在设计和施工方面 制系统作适当改进，遭遇台风电网断电后，风机 存在以下不安全因素： 不会刹车抱死叶轮，以减少风机承受的风荷载。
（1）基础环（法兰筒）的底端在基础台柱和 且经初步了解， 沃尔沃原装进口 412kVA 的柴油发 底板的分界面，没有伸入基础底板与扩展基础形 电机售价约 36 万元， 对整个风电场的投资增加不 成整体； 多。
（2）基础台柱和底板混凝土分两次浇筑，且 没有采取可靠的缝面处理措施， 缝面粘结质量差， 3.2 在正常运行中破坏的风机及基础 影响了台柱与底板之间的整体性； （3）从拉断的基础台柱底部断面看，穿越台 某风电场同批次施工安装了 59 台 850kW 的风 柱与底板之间的圆周向配筋太少，钢筋间距达 电机组， 并经过了 72 小时的试运行， 2008 年 4 在 60cm 左右，进一步削弱了台柱与底板混凝土之间 月正常运行时，一台风机突然倒塌，基础连根被 的整体性连接；台柱高度方向的配筋小很少，钢 拔出， 倒塌时风速约 12m/s， 已进入风机的额定风 筋间距在 40cm 左右，削弱了台柱本身的刚度； 速，塔筒底部（基础环）钢筋完整拔出，如图 2 （4） 混凝土级配和混凝土现场搅拌质量不理 所示。