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Nysted海上风电场:项目时间表与前期招标

供稿人:张蓓文;陆斌  供稿时间:2007-6-15   关键字:Nysted  海上风电场  建设  
1995年,丹麦能源部的一个工作组指出丹麦领海中有四个地区适合建造海上风电场,随后能源部和两个丹麦重点企业Elsam和Elkraft(后来合并为ENERGI E2)签署了一项协议,建造总装机容量为750MW的五个示范项目。Nysted海上风电场是ENERGI E2开发完成的第二个项目,政策上得到丹麦政府的大力支持。offshore-power.net网站2006年公布了“Case Study:European Offshore Wind Farms-A Survey for the Analysis of the Experiencesand Lessons Learnt by Developers of Offshore Wind Farms”报告,现简单介绍其项目时间表与前期招标情况。
 
项目时间表
1998年,丹麦政府同生产商达成协议,实施一个大型海上风力发电示范项目,目的在于调查发展大型海上风力发电场的经济,技术和环境等问题,并为未来风力发电场选择区域。
 
1999年,丹麦能源部原则上批准安装,并开始了Horns Rev和Nysted初期调研和设计。
 
2000年夏天,政府得到风力发电场的环境影响评估,于2001年批准了发电场建造的申请。
 
海上风力发电场的基座建设起始于2002年7月末,基座的建造和安装根据时间表执行,始于承包合同公布的2002年3月,2003年夏天全部完成,并做好了接收风力涡轮机的准备。第一台涡轮机于2003年5月9日起开始安装,2003年7月12日开始运行。最后一台涡轮机于2003年9月12日安装并接入电网,试运行在2003年11月1日结束。
 
前期招标
ENERGI E2为项目准备了一份技术上非常详细的招标书,其中评价了ENERGI E2在丹麦东部传统火电站和电网建造,策划和运行方面的经历,以及来自海上风力发电场Vindeby(11×450 kW Bonus)和Middelgrunden(10 of 20 x 2MW Bonus)的经验。
 
涡轮机的选择:选择涡轮机的重要参数有:96%可用性;雷电保护;塔架低空气湿度(为防止腐蚀);采用单个起重机用于安装大型部件;能完全打开机舱;在所有电力设备采用电弧监测的防火措施等内容。最后丹麦制造商Bonus(现为Siemens)获得了生产涡轮机的合同,涡轮机额定容量为2.3MW(是2.0MW机组的升级版),是2004年Bonus所能生产的最大容量涡轮机。
 
风机叶片的选择:Bonus为Nysted的2.3MW涡轮机开发了一种特殊的叶片(不含胶接接头,一片成型)。此前,叶片先在2000年1.3MW涡轮机预先检测过,运行一年后被拆卸进行全面观察。此外,Bonus A/S专门成立队伍从生产线随机抽取叶片来检测,检测内容包括20年的寿命测试和叶片的断裂测试。
 
基座的选择:海上风机基座设计需要考虑Nysted风力发电场的工作负载、环境负载、水文地理条件和地质条件。基座适用性包括涡轮机尺寸、土壤条件、水深、浪高、结冰情况等多个技术要素。水力模型可用于冲刷保护和起重机驳船安装基座的操作研究。基座面积大约为45000m2,占发电场总面积的0.2%。水力模型研究包括各项可能的极端事件,如:波浪扰动的数值模拟和海浪,水流和冰受力的计算。由于Nysted海底石头较多,单桩式基座不可行,重力式基座较为合适。
 
图1: Nysted 风电场采用的重力型基座
 
基座运载和安装的过程要求混凝土基座尽可能轻质。为此,该项目的基座采用带有六个开孔、单杆、顶部冰锥形的六边形底部结构,底部直径15米,最大高度16.25米,单个基座在空气中重量低于1300吨,适合海上操作。EIDE V号起重机船从运输码头把基座运载过去。然后,通过在开孔内添加重物和单杆为基座又增加了500吨重量,这些重量可保持基座的稳定性,防止滑移和倾覆。冲刷保护分为两层结构,包括石头外层和一过滤层,材料由驳船上的液力挖掘机放置。
 
塔架要求:每个塔架有69米高,比陆上涡轮机的塔架低大约10%,这是由于陆上风切高于海上,因此只要采用较低的塔架就可获得相同的发电量。
 
电网联接:为使165MW Nysted海上风力发电场顺利入网,计算整个电网的安全性和负载潮流,分析结果表明有必要扩容现存电网。SEAS Distribution公司实施了所有电网扩容活动,从电网技术和经济方面进行分析,内容包括风力发电场连接电网采用交流还是高压直流;瞬态电网稳定性——需要动态无功补偿;静态电网问题——扩容Falster 和Lolland 132kV 跨海电缆等方面。
 
最后制定的电网扩容工程:包括海上风机连接采用总长48km的33kV电缆,以及效益成本比最高的交流技术接入电网;还包括一个33/132kV海上变电站,一条11km132kV海上到陆地的电缆和一条通往Radsted的18km132kV陆上电缆;岸上电网需要加装动态无功补偿设备,Radsted现有的132kV变电站必须添加40MVAr电抗器和母线保护,此外必须安装包括65MVAr感应器和80.2MVAr电容器的动态补偿器;现存的132kV陆上电网也需要扩容,包括Guldborg Sund地区的2km 132kV海下电缆和Storstrømmen Sound地区的8km 132kV海下电缆。整个电网扩容工程的建设历时4年。
 
实施该工程的主要障碍:(1)缺乏经验,Nysted是SEAS 和ENERGI E2建成的第一座海上风力发电场;(2)原定的变电站采用直升机甲板和员工休息室的设计,直接影响到投资成本;(3)Lolland海岸自然保护要求较高。SEAS成功地克服了上述障碍,他们花了1.5到2年时间来定义所有的概念,遵循着“控制成本且尽可能简化所有事情”的战略。最后提出的方案是所有风力发电场电缆直线形,不造旁路。基于非常有利的气象数据,SEAS决定不再建造直升机甲板和员工休息室。Nysted每年80%时间可以用船来进出变电站,时间上有所保证。这个决定对该项目非常重要,大大降低了成本。同北海的Horns Rev海上风力发电场相比,Nysted变电站投资成本仅仅是它的50%。

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