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聚焦世界首座大型风电场Horns Rev:基本建设状况

供稿人:ISTIS  供稿时间:2005-10-17   关键字:海上风电场  Horns  Rev  
21世纪初,欧洲国家率先兴建了大型海上风电场,如丹麦的Horns Rev和Nysted,英国的North Hoyle,许多国家正在推进更大的海上风能开发计划。Horns Rev海上风电场自2001年起,由丹麦的两个公司Elsam(风场所有者)和Eltra(电网经营商)在北海日德兰半岛(Jutland)开始建设,该电场离岸14-20km(至Blåvands Huk的距离将近14km),水深6.5-13.5m,当地风速9.7m/s,风电场占用面积约20km2,是世界上首座真正的大型海上风电场。
 
图1  Horns Rev海上风电场概貌
 
Horns Rev海上风电场,安装80台Vestas公司提供的海上风电机组,单机容量2MW,机组容量160MW。2002年12月,Vestas成功完成了风电场的验收,2003年,风电场进行了一些最后试验,随后,风电机组将为丹麦的150,000家庭提供足够的电力。风电场主要包括以下主要部件:
风机
80台风机联网,每个风力机之间的距离是560m。为了确保海上风电场具有一个谐调的机组,风机需要遵循下列标准:
  • 塔架必须是筒形塔架;
  • 旋转方向是沿风向顺时针方向;
  • 轮毂高度在60到70米之间;
  • 叶轮直径在66至80米之间;
  • 所有的风机必须具有相同的颜色(深灰色);
  • 风机叶轮应迎风向,具有3个叶片。
风机叶片所能达到的最大高度为110m。单机最小输出功率为1.8WM,风电场150MW的规模需要至少80台风力机,若单机输出功率高于1.8MW,则所需的单机数目可减少。风机联网运行可以最佳利用风能,更能提供和谐的视觉效果。
 
风机安装于打入海床的地基之上,建造之前曾设计了大量的方案使地基达到“单桩”的效果,如:打入海床的钢管单桩直径在3.4至4.0m之间,打入海床25m深。风机在水面上9m处与地基连接,并在这个高度设有一个平台。为了避免地基底部的材料由于当地强流而受到冲刷,应采用橡胶或混凝土锥来保护地基。风机上被标注光亮剂以避开海上或空中的交通事故。风机的防腐蚀(主要是防锈)保护,需要结合多种方案,如油漆和橡胶覆层。
 
在建造海上风电场之时,一些主要的部件需要在陆上准备好且运至现场,平台或驳船运载的地基经打桩安插进海床。对于某些型号的风机,可以完整的运至安装现场并安装于地基之上。风机、地基、电缆的整个建设周期是6个月左右。
 
海上风电场的内部电缆和变电站
 
Horns Rev采用35kV电缆将风电场内部各风机相连,南北向线性排列形式,所有的内部电缆与位于海上风电场东北向的变电站相连。
 
风电场产生的能源由变电站收集,并通过电缆传输至陆上。此外,变电站也可起到直升机停机坪等功能。变电站由三根直径1-2m的地基桩所支撑的平台之上,地基桩采用同风力机地基相同的方法打入海床,平台由20*28m的钢结构搭建而成,高7m,置于海平面上14m处。
 
风电场的电缆可以由缆船运载,电缆固定于海床上或嵌入海床下1m深处。用水冲海床(使用高压喷水),然后使电缆置入海床而不是将电缆掘进或投入海床,这样的做法最为经济。铺设海底电缆时,为降低捕鱼工具、锚等对海底电缆造成破坏的风险,未经铺设的海底电缆最好埋起来。
 
 
图2  Horns Rev海上风电场变电站模型
岸边电缆
Horns Rev采用150kV的海底电缆连接变电站和陆上总网络,将风电场产生的能源传递至陆上整个电网。岸边电缆始于变电站,止于岸上Hvidbjerg Strand或Sadding Strand。
 
电缆采用用水冲海床(使用高压喷水)的方法嵌于海床下1m深处,以防鱼类和锚的触碰,风电场离Hvidbjerg Strand岸距离是19.5km,离Sadding Strand距离是36km。应根据具体情况在不同形式的电缆中做出选择。由于电缆由缆船运载,故海水深度至少为4m,电缆的铺设必须在较好的天气条件下进行,且需要两个有效的工作日。在风电场周围应确定200m的电缆保护区域,禁止鱼类和锚进入。
 
参考文献
1.All at sea ,IEE Review v 49 n 5 May 2003. p 34-38
 
 

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