一种海洋光伏平台沉降安装方法及拆移方法与流程

本发明涉及一种海洋光伏平台沉降安装方法及拆移方法，属于海洋光伏平台。

背景技术：

1、随着“双碳”目标的提出，我国正在积极推进碳减排工作，以应对气候变化。在这一背景下，发展绿色能源成为重要的手段之一。光伏和风能作为两种重要的可再生能源，对于减少碳排放具有显著的效果。随着陆上非耕地空间的逐渐饱和，海上光伏和海上风电成为新的潜力市场。

2、然而，与陆地光伏项目相比，海上光伏项目面临着更高的技术要求和更大的投资压力。目前，我国已建成的海上光伏电站多为规模较小的实证电站，缺乏大型集中式电站。这主要是由于海上光伏项目的技术难度和投资成本较高，限制了其规模化发展。为了推进海上光伏项目的发展，需要解决海上施工流程复杂、建设成本高、抗极端荷载能力差等问题。

3、目前，海洋光伏项目建设主要借鉴内陆水上光伏“吸力桶+立柱+桁架”结构形式，海洋光伏项目的建设通常先通过吸力桶施工方式定位安装吸力桶，然后在海上吊装上部桁架。吸力桶施工是一种基于吸力原理的海上施工方法，能够有效地将基础结构沉入土壤或海底。具体而言，吸力桶是一种倒置的筒形结构，通常被称为吸力桶，主要由钢材制成。在施工时，吸力桶首先被运送至预定的安装地点，然后依靠其自重使吸力桶嵌入土中至一定深度。接下来，通过启动水泵，吸力桶内部的水被抽出，形成负压。这种负压使得吸力桶与海底之间产生更大的压力差，进一步推动吸力桶嵌入海底。完成沉贯后，水泵关闭，抽水口被封闭，从而完成沉桩施工过程。

4、然而，在海洋光伏项目的实施过程中，采用传统的先定位施打吸力桶再海上吊装上部桁架的施工方式具有以下缺点：

5、(1)传统的安装方式涉及海上定位、打桩、吊装等多个环节，每个环节都需要耗费大量的人力和物力资源，不仅效率低下，而且成本高昂。

6、(2)在海洋风电项目中，水泵是直接安装在吸力桶的顶部的。随着吸力桶逐渐沉入海底，水泵也会同步下沉。然而，在海洋光伏项目中，需要安装数十台甚至上百台的光伏平台。考虑到水下水泵的单价高昂，如果每个光伏平台都配备一套水泵，整个项目的成本将会非常庞大。因此，在吸力桶沉贯结束后，这些水泵需要被拆除以便循环利用。这一操作需要借助水下机器人或潜水员来完成，他们需要解除水泵与吸力桶之间的水下连接。水下作业具有相当高的复杂性，它对操作人员的技能和经验有着极高的要求。这不仅增加了施工的步骤和难度，还进一步提高了整个项目的成本负担。

7、因此，现有的海洋光伏平台沉降安装方法存在着海上施工流程复杂、建设成本高等问题。为了解决这些问题，我们需要一种更加高效、经济的海洋光伏平台安装方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新的技术方案以改善或解决如上所述的现有技术中存在的技术问题。

2、本发明提供的技术方案如下：一种海洋光伏平台沉降安装方法，其特征在于，包括桁架、立柱和吸力桶，所述吸力桶为倒置的一端开口的空心桶，沉降安装方法如下：

3、s1、陆地组装：将所述立柱连接在所述吸力桶的上端形成一组支撑结构，将桁架的下方安装多组所述支撑结构；在所述立柱上安装水泵，且当沉贯后所述水泵位于水面上方，在所述水泵的吸口与所述吸力桶之间连接吸水管，在所述吸水管上安装阀件，所述水泵的出口连接排水管，完成陆地组装；

4、s2、海上运输：将组装好的海洋光伏平台装上运输船，并在甲板固定；

5、s3、海底检查：对海底地形地貌进行测量和探测，确定施工地点海床倾斜状况、吸力桶下沉位置的相对高度差及是否有杂物，确定具体水深、坐标和海底地形；

6、s4、起吊：当运输船到达安装海域，利用吊机提吊所述海洋光伏平台；

7、s5、下放至海底：将所述海洋光伏平台整体下放至海底，在将所述海洋光伏平台整体下放至海底时，会依次经过飞溅区、下放至泥线，并完成自重贯入过程，且在下放过程中所述阀件的排气口呈开启状态；

8、s6、吸力沉贯：关闭阀件的排气口，启动水泵，同时抽吸各吸力桶内的水及泥浆，使吸力桶逐渐下沉；

9、s7、当海洋光伏平台达到设计标高，则关闭水泵并打开阀件的排气口；

10、s8、水泵回收：将水泵从基座上拆除，并封闭吸力桶。

11、本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：采用本发明的一体沉贯施工的方式，上部的桁架、立柱和吸力桶在陆地整体组装，海上施工工序仅为吸力桶沉贯，基础沉贯完成，即实现结构整体安装，免除海上装配操作，最大程度减少海上作业环节，缩短工期，降低施工造价；此外，本发明将水泵安装在水面上，这种方法消除了施工过程中水下机器人或潜水员进行水下解缆的环节，从而降低了海洋光伏项目的施工成本，提升了施工效率，并增强了项目的整体效益。

12、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

13、进一步的，还包括姿态传感器和/或压力变送器，所述姿态传感器安装在所述立柱上，所述压力变送器安装在所述水泵的吸口。

14、采用上述进一步方案的有益效果是，所述姿态传感器用于检测在沉贯过程中立柱的倾角，在沉贯过程中需严密观察桩身刻度及四个桩腿的垂直度变化，根据桩身刻度变化及时进行调平；所述压力变送器用于检测吸力桶内部压力与外部水压的压差。

15、进一步的，当将海洋光伏平台组装完成后，在码头连接电缆，将水泵与阀件通电调试，调试完成断开电缆。

16、采用上述进一步方案的有益效果是，通过通电调试，可以在海洋光伏平台被运往海上安装之前，提前发现可能存在的问题或故障。这样可以在陆地上进行修复和调整，避免了在海上发现问题后需要耗费大量时间和资源来进行维修。

17、进一步的，步骤s4中，当采用吊装船吊装时，在运输船到达指定海域前，吊装船提前就位调整航向，抛锚定位；运输船到达安装海域，吊装船吊机就位，挂吊索具；控制绳和电缆由运输船通过吊钩连接到吊装船，电缆和控制柜进行连接。

18、采用上述进一步方案的有益效果是，吊装船提前到达并定位，避免了在运输船到达后还需要等待吊装船就位的时间，从而缩短了施工周期；通过吊钩直接连接控制绳和电缆，简化了施工过程中的连接步骤，降低了操作难度和出错率；吊装船和运输船之间的协同作业，使得整个施工过程更加紧凑有序。

19、进一步地，入飞溅区的方法包括：

20、s511、吊离夹板：使用吊机大钩逐渐增加拉力，并记录钩载；

21、s512、移出舷外下放：通过在海洋光伏平台的四周系缆绳的方式控制海洋光伏平台在吊离的过程中的摆动及旋转，控制下放姿态；

22、s513、在通过飞溅区时，控制下放速度至不超过1m/min。

23、采用上述进一步方案的有益效果是，通过缓慢提升和严格控制下放速度，减少了因摆动或冲击而对结构造成的潜在损害；通过系缆绳控制海洋光伏平台的姿态和摆动，使得施工过程更加有序和高效；通过记录钩载和其他关键参数，可以更好地监控和评估施工质量。

24、进一步的，下放至泥线的方法包括：

25、s521、使用立柱上的刻度并结合海水的深度，换算出吸力桶到海底的距离，将吸力桶下放至距泥面1.5m-2.5m的位置；

26、s522、监测下放过程数据，包括检测吊机的钩载、姿态传感器的检测数据、吸力桶的内压和外压、吸力桶的涉水深度及离泥面的高度；

27、s523、继续下放至吸力桶底部距泥面0.3m-1m的位置，平稳吸力桶；

28、s524、在下放过程中持续监测下放过程数据。

29、采用上述进一步方案的有益效果是，通过立柱上的刻度能够精确换算吸力桶到海底的距离，并结合实时监测系统数据，能够确保下放过程的准确性和精度，实时监测下放过程中的各项数据，不仅能够及时调平海洋光伏平台，还能够及时发现潜在的安全隐患，并采取相应措施进行处理，从而确保施工过程的安全。

30、进一步的，自重贯入的方法包括：

31、s531、当吸力桶的底部接触泥面后，减少吊机钩载qt，并记录下放速度；

32、s532、停止下放2min—5min；

33、s533、继续以qt增量减少吊机钩载，每下降lm减少一次钩载，并保持2min—5min；

34、s534、检查立柱的倾角是否小于0.5°，当小于0.5°时，继续下放，当大于0.5°时，将海洋光伏平台整体提升0.5m，保持2—5min后继续下放；

35、s535、当吊机钩载小于qt时，无法继续贯入，自重贯入结束，关闭阀件的排气口。

36、采用上述进一步方案的有益效果是，通过逐步减少吊机钩载和观察立柱倾角，确保了吸力桶在贯入过程中的稳定性，减少了因过快或过深的贯入而导致的潜在风险。

37、进一步的，在步骤s6中，依次关闭阀件的排气口，同步开启所有水泵10％—30％排量抽吸，根据贯入速度，控制水泵排量，吸力桶内部压力与外部水压之间的初始压差控制在5kpa以内，贯入速度控制在30—50mm/min范围内。

38、采用上述进一步方案的有益效果是，通过调节水泵排量实现吸力桶沉贯速度调节。

39、进一步的，在步骤s6中，在贯入过程中检测立柱的倾角是否小于0.5°，当小于0.5°时，继续下放，当大于0.5°时，暂停抽吸，静置5min—10min观察倾角变化，如果倾角小于0.5°，继续进行同步抽吸沉贯；若仍大于0.5°时，启动海洋光伏平台高边方向的水泵，开启强制纠斜，直至倾角满足设计要求，继续进行同步抽吸沉贯。

40、采用上述进一步方案的有益效果是，通过对立柱倾角的实时监控和调整，可以确保吸力桶以预期的方式精确贯入，通过强制纠斜操作，可以及时调整吸力桶的倾斜状态，确保其稳定性和安全性；通过静置5min—10min，达到通过自重来自行调整海洋光伏平台的倾斜度的效果，通过静置观察和及时响应倾角变化，可以减少不必要的操作和调整时间，提高施工效率。

41、一种海洋光伏平台的拆移方法，包括所述的海洋光伏平台沉降安装方法，通过所述水泵向所述吸力桶内打水/加压，将所述吸力桶浮起。

42、本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有以下有益效果：当需要将设备回收或将设备移位的时，利用水泵反向操作，向吸力桶内注水或加压，能够轻松将吸力桶浮起，这种方法不仅简化了设备重新布放或移位的操作流程，还提高了操作的便捷性和效率。