海上风电开发课件.ppt
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1、海 上 风 电 开 发,一、海上风电的发展优势,海上风场 风力强劲,发电量大海上风电场不占用土地,不扰民海上风电场视觉、噪音影响较小海上便于较大型风电设备,有利于提高风电场效益我国海上风电场距电力负荷中心较近,限电少,海上风电发展的提出和发展,欧洲、英国等开发风电较早的国家由于:1)土地所限,陆上难以发展大规模风电;2)地貌改变,引起诸多抱怨;陆上发展受到限制。3)海上风资源优越。选择向海上发展,并大致分三个阶段,为发展海上风电进行了多年的技术、工程和政策准备,海上风电逐步发展起来。,2013年,欧洲新增418台海上风电机组,新建13个海上风电场,价值46亿欧元到64亿欧元,全部并网,新增装机
2、1567MW,同比2012年增长了34%。未并网但是已完成吊装的机组共104台。2013年共完成522台海上风电机组吊装工作,平均每天4.3MW。到2013年底,欧洲海上风电总装机容量6562MW,共2080台海上风电机组,69个风电场分布在欧洲的11个国家。在已建成的海上风电场中,单台机组平均容量4MW,海上风场平均容量485MW,平均水深20米,平均离岸距离30公里。各风电场建设情况见下表,机组基础中,75%的欧洲海上风电机组采用单桩基础,12%的机组选择重力桩,5%的机组选择套管桩,5%的机组选择三桩基础,还有两个漂浮机组,两台样机基础。,迄今为止,海上风电装机大多由英国、德国、比利时和
3、丹麦等国完成英国 London Array Phase 1(194.4 MW)Sheringham Shoal(277.2 MW)Walney Phase 2-II(147.6 MW)比利时 Thornton Bank Phase II(184.5 MW)德国 BARD Offshore 1(80 MW)所使用的机组品牌包括Siemens,Repower,BARD,London Array采用西门子3.6MW-120机型,Thornton Bank 2采用REpower 6.15MW机型,BARD offshore 1采用BARD 5MW机型,2013年底各国海上风电情况,几张海上风电场图片:
4、英国Barrow海上风电厂,丹麦海上风电场,瑞典海上风电厂,二、国外海上风电基础工程施工,1、海上风电基础和施工技术 风电场基础目前使用较广泛的有5大类,分别是重力基础、单基桩基础、导管架基础、吸入沉箱基础和浮式基础。其中在实际中有广泛的应用的三种基础形式见图。,单桩基础 在已建成的海上风电场中广泛应用,单桩基础特别适于浅水及中等水深且具有较好持力层的海域。单桩基础的优点是施工简便、快捷,基础费用较小,并且基础的适应性强。,嵌岩式,过渡段安装,海上风电建设,过渡段灌浆,海上风电建设,单桩基础冲刷防护施工,海上风电建设,过渡段调平,海上风电建设,多桩基础 多桩基础采用3根或以上的钢管桩,钢管桩顶
5、部采用钢桁架与基础段相连,基础段顶部设法兰与塔筒相连。多桩基础在国外已有少量的应用,主要用于单机容量较大、水深较深的风电场。,三桩门架基础,three 90 metre long pylons,which are driven into the ocean bed to support the offshore wind turbines.bove the water surface the turbine stands on a cross piece connected to the pilings,which is accurately levelled using Enerpacs S
6、ynchronous Lifting System.,导管架基础,重力式基础,圆形空腔式重力基础,圆形空腔式重力基础在岸边制作,圆形空腔式重力基础下沉,圆形空腔式重力基础,The C-Power project uses a gravity-based foundation design,They weigh about 3,500 tones empty,and double that full(for 25m water depths).,筏板重力式基础,高桩承台基础,吸力式基础 吸力式基础是靠水压力使基础稳定,目前还没有大规模用于实际工程。,浮式基础,漂浮式海上风电试验,挪威建造的世界上
7、第一个漂浮式风电场,Hywind公司成功解决了漂浮式风电场设计和建造关键技术问题,取得了令人惊叹的成果。这个漂浮式海上风电试验场离岸约30公里,水深220米,安一台Simens 2.3MW风电机组。现场风力强劲,处于满发状态。当时浪高3米,但十分稳固。据介绍所有技术已到实用阶段。目前的主要任务是要减少重量以便减少成本。右图是这台深海风机的示意图。有关具体数据如下:1、海上漂浮式基础,可用于水深120-700 米的深海;2、风机重量 138吨;3.纤绳 100米;4.排水量 5300立方米;5.水线直径 6米;6.钢制塔和钢质水下结构;7.空气动力变桨调节;8.海上组装,适合北海极端环境等等。,
8、海上风电机组基础类型,机组基础中,88%的欧洲海上风电机组采用单桩基础,8.5%的机组选择重力桩,3%的机组选择三桩基础,还有两个漂浮机组,两台样机基础。,三、国外海上风电机组 目前,欧洲海上风电场的主要生产厂商分别是:西门子、维斯塔斯、WinWinD、GE、REpower、Multibrid、Nordex、BRAD和Enercon。根据安装风电机组数量,西门子(386台)和Vestas(349台)为最大的2个制造商。另外在运行的还有18台WinWind风电机组,14台GE风电机组,8台REpower风电机组,6台Multibrid风电机组,2台Nordex风电机组,1台BRAD风电机组,1台
9、Enercon风电机组和43台其他制造商的风电机。,a 300 ton(not counting the rotor),SWT-3.0-101 direct drive wind turbine,Permanent magnet generatorFull scale converter,GE 4.0-110,国外主要厂家海上机组市场份额,3)海上风电设备运输 尺寸大、件数多、形状特别、要求特殊,国外海上风机吊装1.整体式吊装 整体式风机吊装是指在码头上将风电机组全部组装完成,由专用运输船运输至指定位置,由大型浮吊一次性将风电机组整体吊至机位并安装。特点:风机组装条件较好;缩短风机海上吊装作业
10、时间;需要专用风机运输船只,存在风机海上运输风险;对风机吊装设备要求更高;需要码头支持风机拼装。2.分体式吊装 分体式风机吊装是指将塔筒、机舱、轮毂、叶片及零部件运送至机位附件,由风机吊装船分别将风机各组成部分逐步吊至机位安装,最终实现风电机组现场安装。特点:吊装设备要求相对低;运输方便安全;海上安装作业时间较长;安装时受环境影响大。3.兔耳式吊装 兔耳式风机吊装是指将机舱、轮毂和2个叶片在码头上完成组装,其他部件运至现场安装。特点:介于整体、分体吊装之间,兼顾两者优点。,风电机组整体吊装,Beatrice风电场海上整体吊装,国外海上风机安装 整体式吊装,海上风电建设,分体式吊装,风机安装,风
11、机安装,风机安装,兔耳式吊装,Robin Rigg风电场兔耳式吊装,海上风电场分体吊装,国外海上风电安装船只国外海上风电场一般由专用的安装船进行风机安装,著名的安装公司有英国的五月花公司、丹麦的A2Sea公司和荷兰Mammoet公司,欧洲已建成的海上风电场几乎全部由这三家公司负责机组安装,其中A2Sea公司占了70%以上的市场份额。丹麦的A2Sea拥有两艘专用的安装船“M/V Sea Energy号”和“M/V Sea Power号”。,国外海上风电安装船只 Mayflower Resolution号是一艘专门建造用于海上风电场安装的船只,该船属英国的五月花公司,由中国山海关造船厂建造。该船当
12、时专为英国第一个大型海上风电场North Hoyle 风电场建造。“Mayflower Resolution号”船型尺寸130388m,吃水深2.89m,排水量8950t。该船在25.5m起重半径下,最大起重能力300t,有六条可伸缩的支架,可以在水深35m以内作业,适于机组的安装。Jumping Jack号由荷兰公司Mammoet与Van Oord ACZ联合建造,该船只有四条可伸缩的支架,可起重1200t,是一种新型缆索起重驳船,适于海上机组安装,该船在Arklow Bank项目中发挥了重大作用。,国外海上风电安装船只,Svanen双体风电安装船,国外海上风电安装船只,国外海上风电安装船只
13、,非自航自升式起重平台,国外海上风电安装船只,自航自升式风电安装船,四、海上风电送出工程,集电线路连接方式,海上升压站,Lillgrund海上升压站预装及吊装,海上升压站,自安装式海上升压站,海上升压站,海上风电建设,海上升压站,海上风电建设,Concrete bags,Rock dumping,海底电缆敷设 海缆登陆,海缆登陆示意图,海上风电建设,海底电缆敷设 海缆深水区敷埋,海缆深水区敷埋示意图,海上风电建设,海底电缆敷设 海缆深水区敷埋,水力埋设机,海上风电建设,海底电缆敷设 挪威自行式埋设犁,海缆登陆,海上风电的直流送出技术 电网传输包括交流输出(AC)和直流输出(DC)两种。如果海上
14、风电场离岸较远,电网有功功率损失较重,不适宜使用交流输出形式而适宜采用高电压直流(HVDC-High Voltage DC)输出形式。AC和DC电能传输效率对比,海上风电的运行维护 海上风电场的运行和维护成本高于陆地风电场。主要是海上风电常受到恶略的自然环境、复杂的地理位置和困难的交通运输等方面的影响,运行和维护中成本过高。随着不断地向远海海域开发大型风电场,海上风电场的运行和维护成本会不断加大。,五、我国海上风电开发,目前为止,我国风电场建设基本在陆上进行,迄今为止,海上风电装机不及陆上装机的千分之一。但陆上装机的继续发展遭遇电网送出和消纳不畅,配套设施规划建设滞后等的制约。海上风电成为新的
15、发展方向。中国大陆海岸线长18000公里,可利用海域面积300多万平方公里,海上风能资源丰富。,1、海上风电区域 潮间带和潮下带滩涂风电场:多年平均大潮高潮线以下至理论最低潮位以下5m水深内的海域。近海风电场:理论最低潮位以下5m 50m水深内的海域,含无人岛屿及海礁。深海风电场:理论最低潮位以下50m水深的海域,含无人岛屿及海礁。,我国海上风能 资源储量 525米水深、50米高度海上风电开发潜力约2亿千瓦 550米水深、70米高度海上风电开发潜力约5亿千瓦 另外,还有部分潮间带及潮下带滩涂资源,深海风能资源也较为丰富。Water depth 5 25 meters,200 GW of off
16、shore wind energy can be exploited at 50 meters above sea level.Water depth 5 50 meters,500GW of offshore wind energy can be exploited at 70 meters above sea level.Besides,rich offshore wind resources can be exploited in some areas of tidal land.,海上 风能资源及特点冬、春季节受北方冷空气影响,夏、秋季节受热带气旋影响,海上风能资源较为丰富。风能资源自
17、沿海向内陆递减,海岸带地区风速等值线与海岸线走向平行。,2、海上风电规划 海上风电规划:分析风能资源、建设条件和制约因素,初拟风电场场址,范围及装机规模,估算相应海域装机容量;合理安排2010年、2015年和2020年开发的风电场。海上风电输电规划:分析相应地区电网现状和规划,进行电力电量销纳研究。对海上风电进行输电网架规划设计,体出接入电力系统方案。项目预可行性研究:优化选定若干个具备装机1000MW以上的海上风电场址,提出分期建设方案,开展风能资源和海洋水文的观测,海底地质勘查和地形图测量等。沿海各省市积极开展海上风电规划,有些省市已完成并通过了审查。,江苏海上风电规划2015年 装机46
18、0万千瓦。其中,近海200万千瓦,潮间带260万千瓦;2020年 装机945万千瓦。其中,近海655万千瓦,潮间带290万千瓦。,盐城2015年:454万kW2020年:839万kW,盐城2015年:454万kW2020年:839万kW,潮间带2015年:260万kW2020年:290万kW,南通2015年:200万kW2020年:655 万kW,南通2015年:200万kW2020年:655 万kW,南通2015年:200万kW2020年:655 万kW,近海2015年:200万kW2020年:655 万kW,海上风电输电规划海上风电输电规划由国家级电网公司负责统一组织和安排。国网公司和南方
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