《近海风力发电简介.ppt

近海风电技术简介 国华能源有限公司 近海风电发展现状 近海风电技术－测风 测风塔（50－80米高，单桩基础） 浮标测风设备（10米高） 超声波雷达测风仪或激光雷达测风仪 近海风电技术－现场勘查（1） 采用声纳计全面测量场址和拟定送出电缆路线等区域的水深，绘制等水深地图，为微观选址和送出路线的设计提供依据。 收集场址海底表层土壤数据。 近海风电技术－现场勘查（2） 选择若干具有代表性的地点，进行海底钻孔勘查，一般钻探深度为20－40米，全面了解海底的地质情况。 近海风电技术－现场勘查（3） 现场测量波浪、潮汐和海流等数据，用于计算基础等水下建筑物的水动力学载荷。 重力基础 最常见的形式是钢筋混凝土重力沉箱。通常在海上场址附近的码头用钢筋混凝土建造沉箱基础，然后将其漂到安装位置，并用沙砾、混凝土、岩石或铁矿石等装满以获得必要的重量，最后使用特殊驳船将其沉人海底。 单桩基础 结构简单，易于安装，是目前最常用的基础形式。单桩基础由焊接钢管组成。单桩基础由液压锤撞击入海床。单桩基础的长度与土壤强度有关。 多脚架基础 广泛地应用在海洋石油工业中。采用标准的多脚支撑结构，由圆柱钢管构成。每个脚的底部分别通过各自钢柱基础被固定在海床上，其中心轴提供了塔筒的基本支撑，同时增强了周围结构的刚度和强度。 近海风电技术－基础（4） 浮动平台基础 美国等国家正在研究浮动平台基础，可适用于50米以上的水深，但目前还处于试验阶段。 近海风电技术－风电机组 单机容量为2-5MW，采用变桨变速技术。目前正在研制5-8MW的风电机组。 在原有陆地风机进行了少许改动，以适应海上条件或增加发电量，如： 在同等额定功率下，采用更大风轮直径 轮毂高度低 叶尖速比高 提高防腐保护的标准 开发海上风电专用的风电机组结构形式，其可能的技术方向为： 采用二叶片、下风向、柔性叶片 采用高压发电机和高压输电，由直流取代交流 近海风电技术－吊装（1） 吊装步骤 近海风电技术－吊装（2） 吊装船－五月花“决意”号 近海风电技术－吊装（3） 整体安装方法－REpower 5MW安装在英国Beatrice 风电场 近海风电技术－电气系统（1） 丹麦Horns Rev风电场－80台2MW风机 在安装时，风电场内部以及送出电缆均由铺设船放入海底，用水冲海床（使用高压喷水），然后使电缆埋入海床下1米深处。如果海底表面为坚硬岩石，可在电缆上铺设石头或砂砾层。 近海风电技术－电气系统（2） Nysted风电场的升压站 随着近海风电场规模的不断扩大，场址距离陆地的主电网越来越远，未来很可能采用高压直流输电(HVDC)联网，以改善电能质量和对电网的冲击。 近海风电发展中存在的问题（1） 单位投资成本高 超过2万元/kW 投资成本的构成，图中风机、基础和电气系统均包含安装费用。 近海风电发展中存在的问题（2） 建设中的问题 海底土壤条件比预期复杂，从而造成完工延迟。应进行更细致的前期工作，研究现场勘查的专业化和科学化方法。 天气等客观原因也是影响工期的一个重要因素。在Scroby Sands项目中，由于没有掌握好潮汐周期，有些风电机组地点在正常潮位时水深过浅，吊装船无法靠近，只能等到涨潮期进行吊装作业。在North Hoyle项目建设时，大型吊装船只出现问题，大部分的吊装任务只能由小型船只完成。由此造成工程延误，第一台风电机组试运行推至11月21日，而此时正是一年中该海域天气最恶劣的时期，突如其来的暴风雨损坏了安装机械，大大增加了施工的难度。到2003年底，30台风电机组中的27台完成了安装，而剩下的3台直至2004年3月中旬才竣工。 Horns Rev风电场在建设过程中，由于送出电缆损坏，不得不更换一段新电缆，长度150米，由此造成了一定的工期延误。 近海风电发展中存在的问题（3） 运行中的问题（1）：多数近海风电场运行良好，但还是存在一些问题，主要问题是设备的故障率高。 Horns Rev风电场的发电机和变压器出现了大面积的故障，主要原因是制造缺陷，海水进入这些电气设备，最终全部80个机舱不得不被运回陆地工厂修复。 在Samso风电场，变压器和连接电缆出现了问题，电缆端部套管和绝缘损坏，发生发热冒烟事故，至少出现了两台变压器的损坏。 在Nysted风电场，风机齿轮箱的高速轴承和中间轴承出现损坏，目前已有13台齿轮箱出现过故障。 近海风电发展中存在的问题（4） 运行中的问题（2）：维护管理难度大，Horns Rev风电场采用直升飞机将维护人员运至风电机组机舱上，其它风电场均采用工作艇接送维护人员。海上环境气候恶劣，天气情况、海浪、潮汐等因素都会造成维护人员无法达到设备地点，因此在机组设计中应考虑部件的免维护性和增加状态监测系统，以及做必要