第一情报 ---装备制造业

欧洲海上风电场建设经验谈

供稿人:ISTIS  供稿时间:2005-12-27   关键字:海上风电场  建设  经验  
海上风电场的建设对于风电行业的新发展而言是一个重要阶段,可以吸引大量项目资金的筹集。目前为止,欧洲地区有十三座离岸距离1km开外的风电场成功投入运行,详见下列图表。海上风能利用的经验仍然较为有限,已经建成的真正意义上的海上风电场仅5个,分别是Horns Hev,Nysted,North Hoyle,Arklow Bank和Scroby Sands,这些风电场方可视作未来海上风电场的代表。
 
但若能从之前的运行经验中有所收获,则对该行业的建设和发展更为专业化。我们发现:花费在陆上规划、设计、工程中的细节制造等方面的工作,对确保海上电场的高效运行而言是一项非常重要的投资。而对股东和合作方的早期管理也有助于项目进程,同样很有必要。
 
表:欧洲地区离岸距离1公里开外的海上风电场的建设和运行指标
 
地点
建成年份
风机(容量)
离岸距离
水深
轮毂高度
地基类型
电力输出
kWh/m2/y(kWh/y)
丹麦Vindeby
1991
11 Bonus
 (5MW)
1.5-3 km
2.5-5 m
37.5 m
混凝土沉箱式
1,130
(11,200,000)
丹麦TunØ Knob
1995
10 Vestas V39
(5MW)
6 km
3-5 m
40.5 m
混凝土沉箱式
1,046
(12,500,000)
瑞典Bockstigen
1998
5 Wind World 37
(2.8MW)
4 km
6 m
 
单桩基座式
1,544
(8,300,000)
瑞典Utgrundon
2000
7 Enron Wind 70
(10.5MW)
12 km
7-10 m
 
单桩基座式
1,370
(36,900,000)
英国Blyth
2000
2 Vestas V66
(4 MW)
1 km
6 m
58 m
单桩基座式
1,754
(12,000,000)
丹麦Middelgrunden
2001
20 Bonus 76
(40MW)
2-3 km
2-6 m
60 m
混凝土沉箱式
1,100
(99,000,000)
瑞典Yttre Stengrund
2001
5 NEG-Micon 72
(10 MW)
5 km
8 m
60 m
单桩基座式
1,475
(30,000,000)
丹麦Homs Rev
2002
80 Vestas V80
(160MW)
14-20 km
6-14 m
70 m
单桩基座式
1,493
(600,000,000)
丹麦Samso
2003
10 Bonus 82
 (23 MW)
3.5 km
11-18 m
61 m
单桩基座式
1,480
(78,000,000)
丹麦Nysted
2003
72 Bonus 82
(165.6 MW)
9 km
6-10 m
70 m
重力基座式e
1,600
(595,000,000)
爱尔兰Arklow Bank
2003
7 GE 3.6
(25 MW)
7-12 km
5 m
74 m
单桩基座式
1,600
(95,000,000)
英国North Hoyle
2003
30 Vestas V80
(60 MW)
7-8 km
12 m
67 m
单桩基座式
1,600
(240,000,000)
英国Scroby Sands
2004
31 Vestas V80
(60 MW)
2.3 km
 
 
单桩基座式
 
出处:风电场运行商
 
图:欧洲地区运行中的海上风电场地理分布图
初始调研专业化:提供科学数据,匡算初步成本
在项目初始阶段,力争获得相关职权部门的同意,最大的挑战在于确定调研应该进行至何种深度,尤其是调研初期就应该决定。这个阶段的调研主要包括地球物理学、地球技术勘探,分析海床及其土壤状况,协助完成这些工作的交通工具应该采用当地的舰船。尤其在地球技术勘测过程中,包括海床50米深处凿样洞,需要备齐相关设备。
 
从目前的经验来看,良好的地球物理学、地球技术勘探工作可以提供必要的数据,为获得申请的全面赞成、设计过程的数据信息和地基建设的低成本提供信息支撑。
 
地基设计对于所有工程而言都是一个重要环节,对采购成本有直接影响,尤其是现在的钢材价格昂贵,以及建设和安装的过程中主要部件的成本。地基设计的选择取决于标准,随着海上项目的进程逐步深入,水深将高于20米,目前应用最为常见单基桩的设计将会被其它设计替代,如三角架式结构和大型重力基座式结构。
岸上装配高效化:开发新技术,关注进度与成本
现在海上风电场的安装方法主要沿用了陆上电场的安装技术和方法,仅针对海上风电场的建设为相关船只和设备做了一些基本的调整。这种情况将发生改变,因为目前发展中的方法是:在岸上(力求在离海上风电场工程现场最近的港口)对风机进行装配和试运行。对于施工建设用船只,在潮汐来临的各个阶段都会需要深水通道,同样,叶片、塔架、机舱也会需要坚固的沉积区域。但在岸边装配风机,甚至执行大部分的试运行工作,都能够大大紧缩离岸建设的时间,对工程成本的降低有重要影响力。
 
接电方面,目前正在开发新的电缆技术,这反映了风电行业的特殊需求并为更远更大型的离岸风电场提供成本优化的方案。至于电缆材料的选择应该在现场测量的早期确定,离岸变电站的确定和布局规划即可随之进行。电缆填埋深度地正确评估则可依据正确的由航行测量出据的风险评估。
 
在建设阶段,应主要关注日程进度和主要设备的成本。雇用大型施工用船只的花费接近于150,000欧元/天,与此相反的是,机组试运行期间掌握离岸风机的运行技术的人工成本趋于跌落。这些“被人们遗忘的时间”通常具有很大的影响力,如,试运行的延后会使项目联网和缴税起始的日程安排受到影响。但缩短这些时间的战略很重要,并且应该特别关注设备维护通道的需求。
设备维护通道安全化:维护风机运行,保障人身安全
设备维护通道由于牵涉到风电场离岸建设的方方面面而显得至关重要。初期测量工作期间,天气条件会影响到通道,同时水深、海浪、潮汐会影响到通向工程现场的通道,从而影响项目建设和整个工程寿命。为了应对这种需求,维护用船只方面的设计已经作了重要改进,从只能在相对平静的条件下运行,发展至目前新建的船只可以应对高至2米的海浪。其实,最重要的因素即是从船只通向风机阶梯的重要短通道中的技术人员的人身安全。同时,在施工建设和试运行完毕后,所设计的用于设备运行和维护的通道有助于加强风机的实用性。
 
注:本文编译自《Wind directions》双月刊杂志(September/October 2004)中的《Offshore Construction:Learning from Experience》一文。

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