海上风电机组基础按型式分为固定式和浮式两大类，两类基础适应于不同的水深，固定式一般应用于浅海，适应水深在0～80m，目前应用较为广泛，浮式基础能够适应40～900m的水深，但目前仍处于研究阶段，尚未达到大规模应用阶段。海上风电机组基础包括单桩钢管基础、重力式基础、筒形基础、多桩基础和浮式基础等。
（1）单桩钢管基础。单桩钢管基础是用液压撞锤将一根钢管夯入海床或者钻孔安装在海床形成的基础。该基础直径为3～6m、壁厚约为直径的1%，插入海床的深度与土壤的强度有关，靠桩侧土压力传递风机荷载，主要适用于浅水及20～25m的中等水域、土质条件较好的海上风电场项目。这种基础目前已经广泛地应用于欧洲海上风电场，成为欧洲安装风力发电机的“半标准”方法。单桩钢管基础的优点是无需海床准备、安装简便，缺点是移动困难，并且由于直径较大需要特殊的打桩船进行海上作业，如果安装地点的海床是岩石，还要增加钻洞的费用。
（2）重力式基础。重力式基础是最早应用于海上风电场建设的基础型式，靠其自身巨大的重量固定风机，有混凝土重力式基础和钢沉箱基础两种型式。适用于水深小于10m的任何地质条件海床，在大于10m水深时为保证足够重量抵抗环境荷载，其尺寸和造价随水深的增加而迅速增大。这种基础结构简单、造价低、受海床砂砾影响不大，抗风暴和风浪袭击性能好，其稳定性和可靠性是所有基础中最好的。其缺点在于：需要预先进行海床准备，海上施工周期较长；由于其体积大、重量大，安装起来不方便且运输费用较高；适用水深范围太过狭窄，随着水深的增加，其经济性不仅得不到体现，造价反而高于其他类型基础。
（3）筒形基础。筒形基础也称为吸力式基础，是一种新型的海洋工程基础结构型式，有多筒基础和单筒基础两种。由于其材料安装成本低于桩基础，易于海上安装运输而受到海洋工程和海上风电行业的青睐。其原理是将陆上制作好的钢筒漂浮拖航至风电场，就位后抽出筒体中的气体和水，利用筒体内外压力差将筒体插入海床一定深度。图1-4和图1-5分别为多筒基础、单筒基础的安装过程示意图。筒形基础适用于地质条件为砂性土或软黏土的各种水深条件风场。其优点在于：节省钢用量，减少制造费用；采用负压施工海上安装速度快，便于在海上恶劣天气的间隙施工；便于运输和安装；吸力式基础插入深度浅，只须对海床浅部地质条件进行勘察，而在风电场寿命终止时，可以简单方便地拔出，进行二次利用。其缺点在于：安装过程中由于负压筒内土体会形成土塞；在下沉过程中容易产生倾斜，需频繁矫正。筒形基础在海洋工程和海上风电场工程的应用案例还较少，国外的有丹麦的Frederikshaven风电场，另外2010年6月29日国内道达海上风电研究院采用复合筒形基础作为海上测风塔的基础，成功进行了整体海上安装作业，香港东南水域风电场也计划采用三筒基础型式。综合来看，筒形基础作为海上风电机组基础应用前景较为广阔，但是可靠性还需要进一步验证。
图1-4 多筒基础安装过程示意图
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图1-5 单筒基础安装过程示意图
（4）多桩基础。多桩基础的概念源于海上油气开发，基础由多个桩基打入地基土内，桩基可以打成倾斜或者竖直，用以抵抗波浪、水流力，中间以灌浆或成型方式（上部承台/三脚架/四脚架/导管架）连接塔架，适用于中等水深到深水区域风电场。多桩基础上部结构的具体选择根据水深、环境荷载和风机系统动力特性确定。其优点在于：适用于各种地质条件、水深；重量较轻；建造和施工方便；无需做任何海床准备。其缺点在于：建造成本高；安装需要专用设备；施工安装费用较高；达到工作年限后很难移动。在2007年建设投产的英国Beat rice示范海上风电场中，两台5MW的风电机组均采用四桩靴式导管架作为基础，作业水深达45m，是目前海上风电机组固定式基础中水深最大的；我国上海东大桥海上风电场采用的是多桩混凝土承台型式。随着海上风电场向深水区域的不断推进，此类基础在今后会有更广阔的前景。
图1-6 浮式海上风机
（5）浮式基础。浮式基础不固定在海床上而是直接漂浮在海中，通过缆绳—基础（筒形基础/鱼雷锚/平板锚等）系统固定在一定的位置，常见的为柱形浮筒式、张力腿式（TLP）和半潜式，如图1-6所示。它适合在海底基础难以作业的深海应用，目前对其研究尚处于初步阶段。其优点在于建设及安装方法灵活，可移动、易拆除。其缺点在于这种基础不稳定，只适合风浪小的海域，另外齿轮箱及发电机等旋转运动的机械长期处于巨大的加速度力量下，潜在地增加安装失败的危险及降低预期使用寿命。荷兰的Blue H Technologies公司用离岸油井的技术开发出世界第一座浮式风电机组，应用于意大利南部Puglia外海的风电场。世界上第二台浮式基础海上风电机组在2009年挪威Karmoy海域安装完成，命名为Hywind，如图1-7所示。该项目是由挪威、丹麦、德国、英国和荷兰等多国参与的国际合作项目，容量2.3MW，水下浮标长约100m，叶片直径82m，轮毂高度65m，通过3根锚索固定在海面下大约220m深处。Hywind风电机组将试运行两年并进行测试和研究，其关键技术在于：尽可能地令其“苗条”，以在海上保持相对平稳；具备足够强度，能经受住海上相当恶劣的天气；使发电机机箱下移，降低风机重心。综合来看，浮式基础真正实现应用还有很长的路要走。
图1-7 浮式风电机组
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