海上风力发电项目建设施工管理

发布时间：2020-06-29所属分类：电工职称论文浏览：1次

摘 要： 摘要：伴随风力发电规模的日趋扩大，由此引发的事故隐患也不容忽视。从当前风力发电厂各个阶段的危险源辨识着手，积极探讨风力发电安全问题的有效对策显得尤为迫切。本文对海上风力发电项目建设施工管理进行探讨。 关键词：风力发电场;施工建设;施工管理 一

　　摘要：伴随风力发电规模的日趋扩大，由此引发的事故隐患也不容忽视。从当前风力发电厂各个阶段的危险源辨识着手，积极探讨风力发电安全问题的有效对策显得尤为迫切。本文对海上风力发电项目建设施工管理进行探讨。

　　关键词：风力发电场;施工建设;施工管理

　　一、海上风力发电的发展

　　1、海上风力发电国外的发展

　　风能发电占可再生资源发电量的16%，在全球倡导低碳生活的大环境下，海上风电在可再生能源电力发展中有极大潜质。尽管海上风电开发时间短，但依靠其稳定与大发电功率的优点，海上风电近年来正在各国迅猛发展。在陆上风电已经在成本上能够与传统电源技术进行竞争的环境下，海上风电有着高度依赖技术驱动的特质，具有作为核心电源去推动未来全球低碳经济发展的条件。由于2016年首台8MW风机已在海上并网，欧洲海上风机平均容量从2015年的4.2MW提高到4.8MW，并网海上风电场平均规模为380MW，相比2015年增加了12.3%。2016年海上风电场的平均水深从2015年的27.2m增加到29.2m，平均离岸距离为43.5km，比2015年增加了0.2km。欧洲国家仍在致力于完善海上风电行业发展标准，促使其保持稳定的速度发展，预计到2024年，欧洲国家海上风电装机总量预计达37890兆瓦，英国在2022年计划投产全世界最大的海上风电场-ProjectRound3。同时，芬兰、意大利、葡萄牙等国家也会加入到海上风电行业发展行列中。

　　2、海上风力发电国内的发展

　　调查显示我国5至25米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度范围内，风电可装机容量约2亿千瓦时，说明海上风电发展前景可观。到2015年末，海上风电累计装机为103万千瓦，远低于计划目标，原因是技术不完善和海上安装高成本。“十三五”后，海上风电政策支持力度加大，设备与安装成本降低以及配套产业逐渐成熟，迎来了快速发展期。根据我国《可再生能源发展“十三五”规划》，截至2020年，我国海上风电开工建设目标规模10GW，确保并网5GW，2017-2020年海上风电机并网容量复合增长率将达到32%。2017年5月4日，国家发改委联合国家能源局发布《全国海洋经济发展“十三五”规划(公开版)》，提出了要因地制宜、合理规划设计海上风电产业，支持在深远海建设离岸式海上风电场，调整风电并网政策，完善发展海上风电产业技术标准体系以及用海标准。随着政府一系列政策的出台落地、经验的积累和经济性的凸显，我国海上风电持续推进，有望在“十三五”期间迎来黄金时代。

　　二、海上风力发电管理存在的问题

　　1、计划缺乏科学性与合理性

　　气象部门负责风资源基础资料，海上可观测区域小，海上风资源状况反馈少，通过数据推算和模型模拟的方法得出的计算结果有偏差。海底地形地貌大范围调查进行困难，缺少最新的地形资料和工程地质资料。登陆点间隔远、海底电缆间隔距离不够标准。有工程实践表明，风电场区具有排他性，无法同其他活动并容。海上开发活动类型众多，如今海洋经济发展迅速，交通运输、油气开发、临港工业、旅游、保护区等各行业的用海需求逐渐增加，传统的养殖、捕捞等行业用海仍需保存，将有限海洋空间资源既能合理规划，又要满足各行业的用海需求，这本身就是个难题，海上风电场规划面积过大，必将挤占其他行业的海上发展空间。

　　2、成本高且监管力度薄弱

　　经济是限制海上风电发展的重要原因，对比化石能源电力，海上风电的发电成本高，项目单位千瓦投资2万元。现在我国近海风电统一电价0.85元/千瓦时，一些海域预期投资收益不理想。海上风电对设备和施工技术要求严格，海上风电机组要克服台风、盐雾腐蚀问题，且施工需要专业施工队伍和施工船舶。除此，有的海上设施寿命短，以及停止使用后的拆除与续期的问题都不可避免。海底电缆审批和海域论证审批的分离加大了企业成本，事中事后监管不足，相关配套政策的缺失也加大了建设与运营维护的难度。

　　3、相应机制建立不完善

　　2010年8月和2011年7月，国家能源局与国家海洋局联合颁发《海上风电开发建设管理暂行办法》和《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》。目的在规范并改进海上风电建设管理，加快海上风电平稳发展。文件提出，海上风电场原则上应在距岸大于10km、滩涂宽度大于10km时海域水深高于10m的海域布局。“双十”原则明确了我国海上风电的发展方向，满足各行业用海需求，确保海上风电顺利发展。但目前海上风电场工程建设中，海上风电开发不能适应管理制度，缺少实践，制度跟不上形势发展，有待完善与创新。

　　三、海上风力发电控制技术的分析

　　1、海上风力发电场选址问题

　　海上风力发电场的选址不仅重要而且十分复杂，选择的地质不符合要求不仅会延误工期还会导致海上风力项目的失败。在进行选址时需要认真考虑以下基本问题。第一，要考虑当地风的类型，频率和周期，海底的深度和最高波浪级别以及海床的地质结构;第二，要避开相关航线，选择接近陆地的地方，这样方便基础工程的建设;第三，要接近主要电网的中心，便于将产生的电能输送;第四，要考虑台风、雷暴等极端天气的应对措施等。除此以外，还需要考虑一些人文因素，例如建设海上风力发电场对当地生态环境、水中生物以及旅游产业造成的影响等。

　　2、海上风力重力式基础原理及其技术要点

　　重力式的海上风力发电基础设计是在传统的船坞和码头工程技术的基础上，根据风电设备的运行和安裝需要改进而成，因此基础的设计、预制、运输和安装技术都比较成熟。其原理是利用基础自身材料和所承载的风电设备的重力，实现整个发电设施在海床上的稳定运行，因此在具体的技术参数的设计中的关键是计算风电设施的运转和环境带来的荷载。目前重力式基础的应用主要受到海床工程地质条件、海水深度和经济性的限制，首先由于重力式基础的稳定性要求海床天然结构比较坚实，并且在预制的基础沉入海底之前需要对海床进行预处理，而我国很多近海海床存在软土层，导致预处理所需要耗费的成本较高;其次由于技术条件和经济性所限，目前重力式基础的使用仅限于海水深度小于10m的海域。

　　3、海上风力负压式基础设计原理及其关键技术分析

　　鉴于重力式基础在预制和运输方面所受到的限制，科研人员基于运用外力将整个风电设施与海床之间进行固定的考虑，设计了桶式结构的基础，并且在安装就位之后在桶式基础的空腔内制造负压，让基础依靠负压的作用吸附在海床之上。这一设计形式的实践应用的关键制约因素是海床附近海水的冲刷和海水的腐蚀作用，因为利用负压固定在海床上的基础一旦因外力作用受到损坏，立即会影响风电设施的稳定性，因此这种基础形式目前还没有在海上风电场建设中应用的案例。

　　4、海上风电的并网技术

　　在海上进行风力发电过程中，受到环境、风速等因素的影响，造成发电的输出功率呈现浮动变化，具有随机波动性。当并入电力系统时，可能会导致电网频率出现偏差、电压波动、闪变等问题。现阶段，常采用的并网方式是MMC-HVDC并网方式，优点体现在以下几个方面。同两电平VSC-HVDC一样，具备可以对无源负载提供电能，可以进行有功和无功的独立调节功能;在MMC-HVDC中，可以随意调整MMC的子模块数量，系统的功率范围较大，可以实现高压大功率能量传输;在工程研发、建设以及运输过程中，消耗的时间较少且并网成本较低，并网稳定性较高;通过降低MMC-HVDC器件的开关频率，可以实现功耗的降低，有效提升并网的效率。

　　结束语

　　作为项目施工环境与效益的重要保障，安全问题至关重要，我们需要从项目建设的进度及施工程序出发，密切关注每一个环节中的安全问题这在提高风力发电施工流畅性与安全性的同时也是风力发电经济效益的必然保障。——论文作者：司呈士

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