渤海冰区风电场建设的思考

田利勇，赵玉琢，王怀明，周升明，宪 凯，张 野，刘亚杰

（华电重工股份有限公司，北京100070）

唐山乐亭菩提岛海上风电场300MW示范工程项目是我国渤海湾海域开工建设的首个海上风电项目，布置75台4兆瓦风电机组。依据海冰划分图，处在第六冰区与第八冰区交界位置，该区域每年冬季冰情相对其它区域较重。项目开发过程中，针对风场的抗冰防冰对策，国内外专家、设计院以及中国船级社等单位进行了广泛讨论与论证。作者基于此项目的建设经历，讨论了风机结构的抗冰与防冰对策以及目前面临的挑战，以期对渤海冰区后续海上风电场建设起到参考作用。

1 海冰与结构物的相互作用

1.1 直立结构的冰荷载与响应

海冰与结构相互作用时，会出现多种破坏形式，主要有劈裂、弯曲、屈曲和挤压等，其中挤压破坏对结构的影响最大[1]。因此，对于迎冰面为直立形式的海洋工程结构物，抗冰性能分析主要考虑海冰的挤压破碎过程[2]，并重点关注可能导致平台倾覆的最大静冰力和引起平台振动的交变冰力。

1.1.1 最大静冰力

最大静冰力是结构抗冰性能分析时首先需要考虑的问题，以确保结构有足够的强度和刚度[2]。中国海洋石油总公司于2002年颁布的《中国海海冰条件及应用规定》（Q/HSn3000-2002）规定作用于垂直和接近垂直的孤立柱上的水平总冰力F=PGDh，单位为KN，其中D和h分别为结构宽度和冰厚，下同，单位为m；平均冰压力PG=MIfcσc，σc为海冰的单轴压缩强度，单位为MPa。M、I和fc分别为形状、嵌入和接触系数，由经验公式，Ifc=3.57h0.1/D0.5。……