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海上风电平价之路 从基础优化开始

北极星风力发电网  来源:欧美大地仪器    2020/8/5 11:12:48  我要投稿  

北极星风力发电网讯:在经过十年的迅猛发展后,中国风力发电即将进入调整期,截止2019年底,我国海上风电已招标未建设项目共计2132.5万千瓦,预计至少800万千瓦项目将结转至2021年之后。而随着国家发展改革委发布《关于完善风电上网电价政策的通知》,“风电平价上网”成了关注的重点。

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平价时代的到来意味着海上风电要与已经具备平价能力的陆上风电、光伏、特高压等电源竞争,面临更为残酷的市场,度电成本将成为关键。我国海上风电经过十多年的发展,造价已在逐步下降,相较于2010年23700元/千瓦左右的造价,目前造价约为15700元/千瓦左右,但想要达到平价的标准,仍然任重而道远。如何降低整体成本和风险,是技术探索与创新的重点。

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就海上风电成本的构成来看,风电机组成本约占总成本的40%左右。整机成本降低需要产品的技术突破和大部件国产化等多方面的技术支持,同时大容量机组也逐渐成为主流,5MW或将成未来门槛级配置。由此来看,短时期内风电机组的成本很难做到大幅降低。

除风电机组外,其次便是约占20%~30%的风机基础成本。相对于其他建设项目,海上风电支撑结构和基础的建设条件比较复杂,调整和优化的空间较大,是降本增效的重要一环。近些年,我国也在开发和应用多种风电基础,以适应复杂的建设条件并降低成本,但技术的研发和成熟需要长期探索实践。短期内主要是对设计和施工过程的优化,尽可能降低试错成本,提高设计可靠性和施工合格率,以达到施工周期最优化,充分利用施工窗口期,降低成本提高效率。

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钢管桩

目前我国海上风电基础多采用单桩基础,单桩基础中多为大直径钢管桩,仅是钢管桩本身成本就极高,以4兆瓦机组为例,单桩基础造价就可达900到1300万元,部分地质条件复杂的地区,造价甚至可高达2000万元。因此,单桩基础施工的成败以及施工过程监控就尤为重要。

单桩基础在设计和施工过程中通常会比较关注以下问题:

1

打桩过程中是否会出现溜桩

2

打桩过程中桩身应力

3

打桩至预定标高时的承载力

设计过程优化

之前我们曾介绍过,使用打桩模拟软件GRLWEAP,在正式施工之前,来对打桩过程进行可打性分析,预测打桩过程中的一系列参数,包括:桩身应力,贯入度,承载力,以及打桩能量等,通过对这些参数的解读,来分析设计桩型,在已知地层中,使用选定的打桩锤是否可以顺利施工。具体内容可以参考仅需一步,解决海上打入桩设计难题。

该软件主要适用人群有两类,设计方和施工方。设计人员可借助该分析来优化其设计方案,例如在合理锤击能量下,桩身应力过大,则可能需要考虑修改桩身参数,如加大壁厚等;施工方则可借助该软件分析来帮助选锤,根据设计方提供的桩身设计参数和已知的地质参数,选择合适的锤型,保证顺利把桩打入到指定标高。无论是哪一方,都可以在该软件的帮助下,以极低的成本,甚至无成本试错,拿出最经济合理的方案,减少不必要的经济损失。

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不过GRLWEAP软件的可打性分析只是一个模拟,所得出的参数的可靠性很大程度上取决于地质参数的准确性。因此对于海上风电单桩基础,在施工过程中进行高应变测试可以得到很多有用的真实数据,对于单桩基础施工过程的控制很有意义。

施工过程监测

高应变动测用于海上钢管桩测试是非常理想的,一来海上钢管桩的施工方式为高应变测试提供了理想的条件:

桩身材质均匀稳定,非常契合高应变测试的理论基础;

锤击条件好,海上钢管桩施工多使用液压锤或柴油锤,锤击能量大,居中好。

二来高应变检测也能够为海上钢管桩施工提供很多有用的参数:

确定承载力

监测打桩应力

检查桩的完整性

确定锤的性能

海上高应变测试一般有两种目的:一种是承载力验证,一种是打桩过程监控。

无线高应变测试

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