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随着国内海上风电的不断发展,海上风场的输电技术逐渐成为国内研究的热点,海上变电站是海上风场输电的关键设备,它的可靠性关系到整个风场的可靠性,欧洲海上风电经过二十年左右的发展积累大量的工程经验,从整体结构布局来看,从刚开始的敞开式的变电站,到后来的半敞开式的变电站,再到现在的全封闭式的变电站;从基础形式来看,有重力基础、导管架基础、单桩基础、以及自升式、半潜式的基础形式;从输电形式来看,小容量、离岸距离近的采用交流输电,大容量、离岸距离远的采用柔性直流输电。各种形式的变电站正是随着技术的不断升级与风场规模发展的要求想对应。国内目前还没有建成的海上风场离岸变电站,能够参考和借鉴的经验较少,科研院所的研究也比较少,对国外案例的研究可以帮助我们少走弯路,减少海上风电复杂工程项目的实施风险。
本文详细介绍了欧洲海上变电站设计的一些案例分析以及从中获取的经验分享,通过对对国外案例的研究,对我国今后的研究有一定的借鉴意义。
作者:李常 吕学山 赵云 庞文彦(中国能建集团装备有限公司南京技术中心)
一、Barrow海上变电站
Barrow海上风场项目是英国第一个设置海上变电站的项目,该项目由AREVA T&D负责设计、组装、调试和平台交付,变电站尺寸为23×15×10米,重440吨,水深20米,28千米海缆连接至陆上电网。变电站的设计采用敞开式的设计思路,各设备模块采用封闭形式,平台的布局比较简单,直观明了。
图1 Barrow海上风场单桩基础变电站
Barrow变电站topside部分于2005年装运,因为安装的窗口期较好,之后不久就成功吊装与海上单桩基础上。只要海缆安装完毕,整个工作可以在2006年春季完成,但是天气因素影响,整个风场的调试到2006年六月才完成。经过几年的运行,AREVA T&D工程技术人员在一直跟踪项目的运行情况,获得了一些宝贵的经验,分享如下。
1.涂装系统
变压器箱体的外层油漆涂料剥落,部分地方进行了重新加工。还有一些容易受环境影响的地方,比如散热片的边缘部分,总体来说防腐系统的效果是可靠的。
经验分享:尽管涂装的规范与箱体材料选择是合理的,而且供应商也采取了有效的手段给出了合理的涂装解决方案,但是还是需要投入更多的精力到涂装的实施工艺上面,不仅仅是关注环境温度和湿度条件。这方面积累的经验较少,需要花较长时间去验证。
2.材料选择
项目所处的海洋环境很具挑战性,而且材料选择必须要适应环境的要求,尽管项目组在事前做了很多的准备工作和头脑风暴,但是最后还是出现了一些问题。
未对紧固件材料进行指定,比如低碳钢螺栓,或者是不锈钢的螺母和螺栓。一些辅助设备不能适应环境要求,比如手动阀门,窥视镜。
经验分享:除了按照正确的材料规范采购外,最好能到供应商的生产基地进行考察,在最后安装的之前也需要重新检验。或者指定第三方的监理机构全程协助检验材料的合格性。
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