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风从海上来 | 走进国内首个商业化运营海上风电场

北极星风力发电网  来源:三峡能源    2021/6/21 15:03:43  我要投稿  

北极星风力发电网讯:能源是人类文明进步的基础和动力。能源领域的每一小步变革,都会对社会经济发展产生深刻影响,更关系着全人类生存和发展。当前,我国已明确“碳达峰、碳中和”目标,三峡集团作为我国最大的清洁集团,高度重视新能源业务发展,三峡能源作为三峡集团新能源业务的战略实施主体,正迎来巨大发展机遇期。

三峡能源响水近海风电场是我国首个商业化运营的海上风电项目,也是三峡集团首个海上风电项目,于2014年开工建设,2016年并网发电。

项目位于江苏响水县灌东盐场、三圩盐场外侧海域,离岸距离约10公里,沿海岸线方向长约13.4公里,涉海面积约34.7平方公里,场区水深8-12米。项目总装机容量202兆瓦,共安装37台单机容量为4兆瓦的风电机组和18台单机容量为3兆瓦的风电机组。

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项目建设过程中,建设团队在全面强化质量、安全管控,探索积累海上风电开发建设经验的同时,建成使用了亚洲首座220千伏电压等级海上升压站,创造了国内首次使用220千伏三芯海缆,首次实现西门子4兆瓦风机整体吊装,首次采用反向平衡法兰技术,首次实现复合筒型基础带风机一步式安装等多项国内外第一。

建成国内首座220千伏电压等级海上升压站

随着海上风电向更大规模、更远海域发展,海上升压站作为海上风电场电能汇集、升压、配电和控制中心,成为海上风电场必备的配套设施。项目建设准备期间,国内尚没有海上升压站的建设经验,为了提高国内海上升压站建造水平,引导重要装备国产化,三峡集团瞄准国际最高水平,提出建设国产220千伏电压等级海上升压站,实现建造完全由我国自行设计、自行建造、自行安装调试的、具有我国自主知识产权的海上升压站。

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投运国内首条220千伏电压等级三芯海缆

三芯220千伏光纤复合海底电缆满足了长距离、大功率传输的需求,使电力和通信传输“二缆合一”,具有费用低、运行维护方便等优点,而且大大节约了海底路由资源,具有广阔的发展应用前景。本项目招标阶段,国内尚无220千伏三芯海缆投运。由于海缆成本包括远距离运输,如采购国外海底电缆,费用高昂,且采购周期难以把控。因此,本项目选择国内设计生产制造的220千伏海缆,投运了国内首条220千伏三芯海缆,并首次应用国内自主研发制造的中心夹具和弯曲限制器,有效提高海缆在J型管位置的使用寿命。

首次实现复合筒型基础带风机一步式安装

为探索海上风电建设低成本、高效率的新出路,响水项目旨在建成一种新型基础形式,可实现陆地批量预制、海上一体化安装、建造快速、成本低且安全性高、耐久性好。复合筒基础适合软粘土和粉砂等软弱地基,该类型地基在我国海域分布非常广泛,因此该类基础具有很广泛的适用性。复合筒型基础及风机一步式安装包括了一类新型的风机基础结构、一部全新的施工工法、一套完整的施工装备,构成了具有完全自主知识产权的、国内首创的海上风电系列化工程技术。将传统的海上风电施工步骤和作业面转化为陆地完成风机拼装,与基础一起负压沉放并调平作业,无冲击荷载,为绿色环保施工技术。

多样的风机基础形式

响水项目作为第一批满足双十标准的海上风电项目,设计、施工工艺等都处于探索阶段,选择多样的风机基础能对比不同的基础形式的造价、施工效率等,为未来的海上风电建设提供经验与参考。

本项目共采用3种基础结构形式(单桩基础、多桩承台基础、复合筒基础),为国内当期基础形式涵盖最广的海上风电项目,不同的基础形式对管桩制作、运输条件、施工工艺等提出了不同的要求,在海上大体积混凝土施工及温控措施、海工钢结构及混凝土防腐体系研究、复合筒基础设计及施工等方面积累了较多的经验。

高桩承台基础二期混凝土浇筑为大体积混凝土施工,由于外海作业环境,通常采用的外部保温以降低内外温差的措施难以实现。本项目采用配合比优化、水泥品种选择、胶凝材料选择、钢套箱加设保温层、混凝土入模温度控制、埋设循环冷却水管、延长拆模时间等多种措施,有效防止混凝土产生裂缝。本项目单桩基础为无过渡段设计,创新采用定位平台稳桩工艺,利用两层钢桁架作为导向架来控制单桩沉桩垂直度。

较为全面的风机安装方式

本项目4兆瓦风机采用码头拼装、整体运输吊装的安装方式,为西门子4兆瓦风机首次实现整体吊装。整体吊装具有海上工序少、海上安装作业时间短、作业面可充分利用、陆域组装和整体吊装可同时进行等优势。安装工艺成熟后,可实现5天完成两台风机陆地拼装、1天完成两台风机海上吊装。整体吊装方式将海上施工转化为陆域施工,改善了作业环境,在项目工期控制、安全控制方面具有较大优势。

本项目共20台风电机组采用分体安装,但由于基础结构、风机机型、对接方式、安装主船等不同,具体的工艺方案多种多样,几乎涵盖了目前国内外海上风机分体安装涉及到的各类工艺。

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除上述技术亮点,响水海上升压站建设中实现国产灌浆料在外海环境中的首次应用,建设3兆瓦风机时实现反向平衡法兰的大规模应用,敷设海缆时实现国产海缆保护装置的首次大规模应用。

在风电场运维管理过程中,运维团队充分分析海上风电运维的特点和难点,成立区域集控中心和运维公司,采用“远程集中监控、现场少人值守、区域检修维护、统一规范管理”的新运维模式,以响水近海风电场为创新试点,开展检修作业规范化,设备管理精细化,备品备件定制化等多元高效运维管理,准确判断设备运行工况,综合风况、海况等信息合理安排计划,努力提高检修效率,确保设备始终保持最佳运行状态。

生态效益

项目建成后,已累计发电达23.5亿度电,每年上网电量为50669万千瓦时,每年可节约标准煤17.2万吨,减少二氧化碳排放7.38万吨,减少灰渣4.35万吨,减少烟尘0.25万吨,减少其他废气排放达2000吨,节能减排效益显著。

当前,能源行业步入高质量发展阶段,绿色低碳能源发展将成为主流,以风电、光伏为代表的新能源是实现“碳达峰、碳中和”目标的具体路径,必将在新时代生态文明建设中发挥巨大作用。近年来,三峡能源积极发展陆上风电、光伏发电,大力开发海上风电,6月10日,三峡能源正式在沪市主板上市,是国内电力行业历史上规模最大IPO。三峡能源正努力打造产业结构合理、资产质量优良、经济效益显著、管理水平先进的世界一流新能源公司,为服务国家"3060"目标贡献智慧和力量。

原标题:风从海上来 | 走进国内首个商业化运营海上风电场

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