發(fā)布時(shí)間：2020-06-29所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：伴隨風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的日趨擴(kuò)大，由此引發(fā)的事故隱患也不容忽視。從當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電廠各個(gè)階段的危險(xiǎn)源辨識(shí)著手，積極探討風(fēng)力發(fā)電安全問題的有效對策顯得尤為迫切。本文對海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)施工管理進(jìn)行探討。 關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電場;施工建設(shè);施工管理 一
摘要：伴隨風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的日趨擴(kuò)大，由此引發(fā)的事故隱患也不容忽視。從當(dāng)前風(fēng)力發(fā)電廠各個(gè)階段的危險(xiǎn)源辨識(shí)著手，積極探討風(fēng)力發(fā)電安全問題的有效對策顯得尤為迫切。本文對海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)施工管理進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電場;施工建設(shè);施工管理
一、海上風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展
1、海上風(fēng)力發(fā)電國外的發(fā)展
風(fēng)能發(fā)電占可再生資源發(fā)電量的16%，在全球倡導(dǎo)低碳生活的大環(huán)境下，海上風(fēng)電在可再生能源電力發(fā)展中有極大潛質(zhì)。盡管海上風(fēng)電開發(fā)時(shí)間短，但依靠其穩(wěn)定與大發(fā)電功率的優(yōu)點(diǎn)，海上風(fēng)電近年來正在各國迅猛發(fā)展。在陸上風(fēng)電已經(jīng)在成本上能夠與傳統(tǒng)電源技術(shù)進(jìn)行競爭的環(huán)境下，海上風(fēng)電有著高度依賴技術(shù)驅(qū)動(dòng)的特質(zhì)，具有作為核心電源去推動(dòng)未來全球低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的條件。由于2016年首臺(tái)8MW風(fēng)機(jī)已在海上并網(wǎng)，歐洲海上風(fēng)機(jī)平均容量從2015年的4.2MW提高到4.8MW，并網(wǎng)海上風(fēng)電場平均規(guī)模為380MW，相比2015年增加了12.3%。2016年海上風(fēng)電場的平均水深從2015年的27.2m增加到29.2m，平均離岸距離為43.5km，比2015年增加了0.2km。歐洲國家仍在致力于完善海上風(fēng)電行業(yè)發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，促使其保持穩(wěn)定的速度發(fā)展，預(yù)計(jì)到2024年，歐洲國家海上風(fēng)電裝機(jī)總量預(yù)計(jì)達(dá)37890兆瓦，英國在2022年計(jì)劃投產(chǎn)全世界最大的海上風(fēng)電場-ProjectRound3。同時(shí)，芬蘭、意大利、葡萄牙等國家也會(huì)加入到海上風(fēng)電行業(yè)發(fā)展行列中。
2、海上風(fēng)力發(fā)電國內(nèi)的發(fā)展
調(diào)查顯示我國5至25米水深線以內(nèi)近海區(qū)域、海平面以上50米高度范圍內(nèi)，風(fēng)電可裝機(jī)容量約2億千瓦時(shí)，說明海上風(fēng)電發(fā)展前景可觀。到2015年末，海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)為103萬千瓦，遠(yuǎn)低于計(jì)劃目標(biāo)，原因是技術(shù)不完善和海上安裝高成本。“十三五”后，海上風(fēng)電政策支持力度加大，設(shè)備與安裝成本降低以及配套產(chǎn)業(yè)逐漸成熟，迎來了快速發(fā)展期。根據(jù)我國《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，截至2020年，我國海上風(fēng)電開工建設(shè)目標(biāo)規(guī)模10GW，確保并網(wǎng)5GW，2017-2020年海上風(fēng)電機(jī)并網(wǎng)容量復(fù)合增長率將達(dá)到32%。2017年5月4日，國家發(fā)改委聯(lián)合國家能源局發(fā)布《全國海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十三五”規(guī)劃(公開版)》，提出了要因地制宜、合理規(guī)劃設(shè)計(jì)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，支持在深遠(yuǎn)海建設(shè)離岸式海上風(fēng)電場，調(diào)整風(fēng)電并網(wǎng)政策，完善發(fā)展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系以及用海標(biāo)準(zhǔn)。隨著政府一系列政策的出臺(tái)落地、經(jīng)驗(yàn)的積累和經(jīng)濟(jì)性的凸顯，我國海上風(fēng)電持續(xù)推進(jìn)，有望在“十三五”期間迎來黃金時(shí)代。
二、海上風(fēng)力發(fā)電管理存在的問題
1、計(jì)劃缺乏科學(xué)性與合理性
氣象部門負(fù)責(zé)風(fēng)資源基礎(chǔ)資料，海上可觀測區(qū)域小，海上風(fēng)資源狀況反饋少，通過數(shù)據(jù)推算和模型模擬的方法得出的計(jì)算結(jié)果有偏差。海底地形地貌大范圍調(diào)查進(jìn)行困難，缺少最新的地形資料和工程地質(zhì)資料。登陸點(diǎn)間隔遠(yuǎn)、海底電纜間隔距離不夠標(biāo)準(zhǔn)。有工程實(shí)踐表明，風(fēng)電場區(qū)具有排他性，無法同其他活動(dòng)并容。海上開發(fā)活動(dòng)類型眾多，如今海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，交通運(yùn)輸、油氣開發(fā)、臨港工業(yè)、旅游、保護(hù)區(qū)等各行業(yè)的用海需求逐漸增加，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖、捕撈等行業(yè)用海仍需保存，將有限海洋空間資源既能合理規(guī)劃，又要滿足各行業(yè)的用海需求，這本身就是個(gè)難題，海上風(fēng)電場規(guī)劃面積過大，必將擠占其他行業(yè)的海上發(fā)展空間。
2、成本高且監(jiān)管力度薄弱
經(jīng)濟(jì)是限制海上風(fēng)電發(fā)展的重要原因，對比化石能源電力，海上風(fēng)電的發(fā)電成本高，項(xiàng)目單位千瓦投資2萬元。現(xiàn)在我國近海風(fēng)電統(tǒng)一電價(jià)0.85元/千瓦時(shí)，一些海域預(yù)期投資收益不理想。海上風(fēng)電對設(shè)備和施工技術(shù)要求嚴(yán)格，海上風(fēng)電機(jī)組要克服臺(tái)風(fēng)、鹽霧腐蝕問題，且施工需要專業(yè)施工隊(duì)伍和施工船舶。除此，有的海上設(shè)施壽命短，以及停止使用后的拆除與續(xù)期的問題都不可避免。海底電纜審批和海域論證審批的分離加大了企業(yè)成本，事中事后監(jiān)管不足，相關(guān)配套政策的缺失也加大了建設(shè)與運(yùn)營維護(hù)的難度。
3、相應(yīng)機(jī)制建立不完善
2010年8月和2011年7月，國家能源局與國家海洋局聯(lián)合頒發(fā)《海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)管理暫行辦法》和《海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)管理暫行辦法實(shí)施細(xì)則》。目的在規(guī)范并改進(jìn)海上風(fēng)電建設(shè)管理，加快海上風(fēng)電平穩(wěn)發(fā)展。文件提出，海上風(fēng)電場原則上應(yīng)在距岸大于10km、灘涂寬度大于10km時(shí)海域水深高于10m的海域布局。“雙十”原則明確了我國海上風(fēng)電的發(fā)展方向，滿足各行業(yè)用海需求，確保海上風(fēng)電順利發(fā)展。但目前海上風(fēng)電場工程建設(shè)中，海上風(fēng)電開發(fā)不能適應(yīng)管理制度，缺少實(shí)踐，制度跟不上形勢發(fā)展，有待完善與創(chuàng)新。
三、海上風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)的分析
1、海上風(fēng)力發(fā)電場選址問題
海上風(fēng)力發(fā)電場的選址不僅重要而且十分復(fù)雜，選擇的地質(zhì)不符合要求不僅會(huì)延誤工期還會(huì)導(dǎo)致海上風(fēng)力項(xiàng)目的失敗。在進(jìn)行選址時(shí)需要認(rèn)真考慮以下基本問題。第一，要考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)的類型，頻率和周期，海底的深度和最高波浪級別以及海床的地質(zhì)結(jié)構(gòu);第二，要避開相關(guān)航線，選擇接近陸地的地方，這樣方便基礎(chǔ)工程的建設(shè);第三，要接近主要電網(wǎng)的中心，便于將產(chǎn)生的電能輸送;第四，要考慮臺(tái)風(fēng)、雷暴等極端天氣的應(yīng)對措施等。除此以外，還需要考慮一些人文因素，例如建設(shè)海上風(fēng)力發(fā)電場對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、水中生物以及旅游產(chǎn)業(yè)造成的影響等。
2、海上風(fēng)力重力式基礎(chǔ)原理及其技術(shù)要點(diǎn)
重力式的海上風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是在傳統(tǒng)的船塢和碼頭工程技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)風(fēng)電設(shè)備的運(yùn)行和安裝需要改進(jìn)而成，因此基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、預(yù)制、運(yùn)輸和安裝技術(shù)都比較成熟。其原理是利用基礎(chǔ)自身材料和所承載的風(fēng)電設(shè)備的重力，實(shí)現(xiàn)整個(gè)發(fā)電設(shè)施在海床上的穩(wěn)定運(yùn)行，因此在具體的技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵是計(jì)算風(fēng)電設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)和環(huán)境帶來的荷載。目前重力式基礎(chǔ)的應(yīng)用主要受到海床工程地質(zhì)條件、海水深度和經(jīng)濟(jì)性的限制，首先由于重力式基礎(chǔ)的穩(wěn)定性要求海床天然結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)實(shí)，并且在預(yù)制的基礎(chǔ)沉入海底之前需要對海床進(jìn)行預(yù)處理，而我國很多近海海床存在軟土層，導(dǎo)致預(yù)處理所需要耗費(fèi)的成本較高;其次由于技術(shù)條件和經(jīng)濟(jì)性所限，目前重力式基礎(chǔ)的使用僅限于海水深度小于10m的海域。
3、海上風(fēng)力負(fù)壓式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原理及其關(guān)鍵技術(shù)分析
鑒于重力式基礎(chǔ)在預(yù)制和運(yùn)輸方面所受到的限制，科研人員基于運(yùn)用外力將整個(gè)風(fēng)電設(shè)施與海床之間進(jìn)行固定的考慮，設(shè)計(jì)了桶式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，并且在安裝就位之后在桶式基礎(chǔ)的空腔內(nèi)制造負(fù)壓，讓基礎(chǔ)依靠負(fù)壓的作用吸附在海床之上。這一設(shè)計(jì)形式的實(shí)踐應(yīng)用的關(guān)鍵制約因素是海床附近海水的沖刷和海水的腐蝕作用，因?yàn)槔秘?fù)壓固定在海床上的基礎(chǔ)一旦因外力作用受到損壞，立即會(huì)影響風(fēng)電設(shè)施的穩(wěn)定性，因此這種基礎(chǔ)形式目前還沒有在海上風(fēng)電場建設(shè)中應(yīng)用的案例。
4、海上風(fēng)電的并網(wǎng)技術(shù)
在海上進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電過程中，受到環(huán)境、風(fēng)速等因素的影響，造成發(fā)電的輸出功率呈現(xiàn)浮動(dòng)變化，具有隨機(jī)波動(dòng)性。當(dāng)并入電力系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏差、電壓波動(dòng)、閃變等問題。現(xiàn)階段，常采用的并網(wǎng)方式是MMC-HVDC并網(wǎng)方式，優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。同兩電平VSC-HVDC一樣，具備可以對無源負(fù)載提供電能，可以進(jìn)行有功和無功的獨(dú)立調(diào)節(jié)功能;在MMC-HVDC中，可以隨意調(diào)整MMC的子模塊數(shù)量，系統(tǒng)的功率范圍較大，可以實(shí)現(xiàn)高壓大功率能量傳輸;在工程研發(fā)、建設(shè)以及運(yùn)輸過程中，消耗的時(shí)間較少且并網(wǎng)成本較低，并網(wǎng)穩(wěn)定性較高;通過降低MMC-HVDC器件的開關(guān)頻率，可以實(shí)現(xiàn)功耗的降低，有效提升并網(wǎng)的效率。
結(jié)束語
作為項(xiàng)目施工環(huán)境與效益的重要保障，安全問題至關(guān)重要，我們需要從項(xiàng)目建設(shè)的進(jìn)度及施工程序出發(fā)，密切關(guān)注每一個(gè)環(huán)節(jié)中的安全問題這在提高風(fēng)力發(fā)電施工流暢性與安全性的同時(shí)也是風(fēng)力發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益的必然保障。——論文作者：司呈士
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