海上风电场的构成
一个完整的海上风电场由一定数量的单个风力发电机组和海底输电设备构成。单个风力发电机组包括叶片、风力发电机、塔身和基础，如图9-1所示。
图9-1 海上风电场
1.叶片
通常来说，每个海上风力发电机组上安装有3片叶片，而叶片的尺寸大小直接决定了海上风力发电机的功率大小。
2.风力发电机
风力发电机是风力发电的核心部分，主要由转子、风速计、控制器、发电机、变速器等部分组成。转子连接发电机舱和叶片，它的作用是提高风能利用效率，在低风速的时候能够利用更多的风力资源，在风速过高的时候起到保护作用。风速计的作用是测量风的方向和强度，并且迅速地将这些信息传递到中心控制电脑，以便调节各个叶片的角度和发电机舱的方向，从而更有效地利用风能。控制器由电脑操纵，控制整个风力发电机组，在无人的情况下保证海上风力发电机组的正常运作。
3.塔身
塔身一般由空心的管状钢材制成，设计时主要考虑各种风况下的刚性和稳定性。根据安装地点的风况、水况和风轮半径确定塔身的高度，使风力发电机的叶片处于风力资源最丰富的高度。
4.基础
1）固定式基础
海上风力发电机组最常用的固定式基础有3种形式：单桩式、重力式、三角架式。目前，单桩式和重力式应用较多，但只适用于近海区域；而三角架式尚未在海上风力发电场中应用。
单桩式基础因其结构简单和安装方便，为目前应用最普遍的形式。
单桩式基础即单根钢管桩基础，其结构特点是自重轻、构造简单、受力明确。单桩式基础由一个直径为3～4.5 m的钢桩构成，钢桩安装在海床下18～25 m的地方，其深度由海床地面的类型决定。单桩式基础有力地将风塔伸到水下及海床内，其优点是不需要整理海床，但是需要防止海流对海床的冲刷，而且不适用于海床内有巨石的位置。该技术应用范围内的水深小于25 m。大直径的钢管桩结构受波浪影响相对较小。目前，单桩式基础在国内外风电场的应用很广泛，金风科技2.5 MW机组潮间带响水项目中的风电场就使用的是此基础结构。单桩达指定地点后，将打桩锤安装在管状桩上并进行打桩，直到桩基进入要求的海床深度；另一种则是使用钻孔机在海床钻孔，装入桩后再用水泥浇注。单桩式基础适用的海域通常比重力式基础的要深，可以达到20 m以上。由于单桩式基础的桩和塔架都是管状的，因此在现场它们之间的连接相较于其他基础更为便捷。单桩式基础示意图如图9-2所示。
图9-2 单桩式基础示意图
图9-3 重力式基础示意图
重力式基础，顾名思义是靠重力来保证风力发电机平衡稳定的基础。重力式基础主要依靠自身的质量使风力发电机矗立在海面上，其结构简单，不需要打桩，造价低，且不受海床影响，稳定性好，减少了施工噪声；其缺点是需要进行海底准备，受环境冲刷影响大，且仅适用于浅水区域。世界上早期的海上风电场都是采用重力式基础，采用钢筋混凝土结构，其原理较简单，适用于水比较浅的区域，适用水域为0～10m。重力式基础成本相对比较低，其成本随着水深的增加而增加，不需要打桩作业。重力式基础是在陆地上制造，然后通过船舶运输到指定地点，基础放置之前要对放置水域地面进行平整处理，凿开海床表层，基础放置完成后用混凝土将其周边固定。重力式基础示意图如图9-3所示。
三脚架式基础又称三桩基础，其自重较轻，稳定性较好，适用水深为15～30 m，基础的水平度控制需通过浮坞等海上固定平台来完成。
三脚架式基础的原理为：将三根中等直径的钢管桩埋置于海床下10～20 m的地方，三根桩呈等边三角形均匀布设，桩顶通过钢套管支撑上部的三脚行架结构，构成组合式基础，三脚行架为预制构件，承受上部塔架荷载，并将应力与力矩传递给三根钢管桩。三脚架式基础示意图如图9-4所示。
图9-4 三脚架式基础示意图
三脚架式基础是由石油工业中轻型、经济的三只腿导管架发展而来的，由圆柱钢管构成。三脚架的中心钢管提供风力发电机塔架的基本支撑，类似于单桩结构，三脚架可采用垂直或倾斜套管，支撑在钢桩上。这种基础由单塔架机构简化演变而来，同时增强了周围结构的刚度和强度。钢桩嵌入深度与海床地质条件有关。
金风科技潮间带2.5 MW试验机组如东项目采用的就是三脚架式基础，如图9-5所示。
图9-5 如东项目机组基础
2）浮式基础
浮式基础的概念最早是1972年麻省理工的William E.Heronemus提出的，随着海上浮式平台技术的成熟和世界海上风力发电的迅猛发展，这个概念更为人们所关注。
浮式基础按照基础上安装的风力发电机的数量分为多风机式和单风机式。多风机式是指在一个浮式基础上安装有多个风力发电机，但其稳定性不容易满足和所耗费的成本过高，一般不予考虑。单风机式主要参考现有的海洋石油开采平台而提出，因其技术上有参考，且成本较低，故是未来浮式基础发展的主要方向。
5.海底电缆及电力传输设备
海上风电场除了风力发电机组设施之外，还有海底电缆、变压器和传输器等一些附属设施，按功能主要分为两种：一种是收集装置，另一种是传输装置。收集装置将各个发电机组产生的电收集起来，再通过变压器将电压升高，然后通过电缆将电输送出去。