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福清兴化湾海上风电场一期(样机试验风场)项目可行性研究报告

发布时间:2020-05-07 浏览次数:98

完成单位:上海勘测设计研究院有限公司

该项目获2019年度上海市优秀工程咨询成果咨询一等水平

一、项目情况

为积极响应国家调整能源结构,壮大清洁能源发展的绿色发展新理念,同时助力福建省“绿色福建,清新福建”发展目标的实现,中国长江三峡集团公司依托福建省科技创新平台,立项建设福建省福清市兴化湾样机试验风场工程,上海勘测设计研究院有限公司负责试验风场建设全过程咨询、设计工作。

福清兴化湾样机试验风场是国内外首个采用多家整机厂商大功率风电机组的海上样机试验风场,也是目前国内唯一一个大功率风电机组海上风机竞技平台。项目可为集中连片规模化开发福建地区海上风电遴选出最优机型,同时通过技术、经济和效益指标的对比,将技术先进、具备发展潜力的风机厂家引进福建三峡海上风电产业园,打造国际海上风电场产业园,带动产业链上下游发展,充分发挥福建海上风电产业的辐射、带动功能,以优势产业链为纽带,积极发展关联性强、集约水平高的产业集群。

试验风场位于福清兴化湾内沙埔镇牛头尾村西北侧和三山镇前薛村东南侧之间海域,场址中心距岸线约3 km,最近机位离岸2 km,场址泥面高程(1985国家高程)-16 m ~-5m,风场内共安装14台8个厂家的5~6.7MW海上风电机组,总装机容量为77.4MW。试验风场于2017年3月通过核准,2017年7月完成首台风机吊装,2018年7月全部建成投产发电。

二、成果工作过程

2016年3月,受海峡发电有限责任公司委托,上海勘测设计研究院有限公司负责编制样机试验风场可行性研究报告。 2016年8月,项目可行性研究报告通过审查。

三、成果特点

1、风资源评估难度大,成果合理可靠

本工程作为海上风电场项目,场址位于湾内,离岸距离近,周边岛屿众多,岸线曲折,测风情况受周边环境因素影响较大,场内风资源的评估及其合理性、可靠性对风电场的建设起到至关重要的作用。根据中尺度、气象站以及周边岛屿风资源数据对风资源进行推算和验证,引入WRF气象模式对场址区域进行台风特性分析,准确推算了场址区域内风资源分布及台风影响情况,风能资源评估成果合理可靠。

2、机型选择、风机布置合理

本报告在对国内外主要风机设备厂家机型的设计、研发、生产进度安排等情况进行充分调研的基础上,为发展我国海上风电设备制造技术,为福建三峡海上风电产业园的建设遴选机型,本场址为国内及国际首个采用了多个厂家多种大容量机型(5MW及以上)的海上风电场。针对8个厂家5MW~6.7MW机型,轮毂高度不同(85m~105m)、叶轮直径不同(128m~154m)的情况,重点分析不同轮毂高度、不同叶轮直径风机前后尾流影响,以及标准间距对不同轮毂高度、不同叶轮直径风机尾流影响等,分析总结出样机试验风场的排布原则,结合部分风机在样机试验风场测试、认证的需求、风机供货的进度要求等,进行发电量最优、尾流最小的排布,提高了年上网电量。

3、国内先进的电气设计

本工程建设周期紧,总体遵循安全可靠、经济实用、节约能源的思路,陆上升压站特别采用预制舱型式。预制舱及舱内设备最大程度实现在工厂内生产、集成、调试,缩减了现场设备安装、调试周期、土建施工周期及工程量。

4、国际首创的浅覆盖层大直径-直桩嵌岩高桩承台基础设计

风机基础设计难点:场址区域台风频发,极端风速大,风机荷载大,对基础的强度和刚度要求高;场址属于浅覆盖层地区,覆盖层厚度分布不均,且地震基本烈度为Ⅶ度,对沉桩和基础选型要求高;单机容量都在5MW以上,且底节塔筒直径都在5.8m以上,没有单桩基础适合替打和嵌岩设备;风电机组厂家共8家,各家荷载、尺寸不同,影响基础造价。

根据以上设计难点,结合工期和安全要求,对基础形式进行对比,提出了一种浅覆盖层大直径-直桩嵌岩高桩承台基础。该方案考虑采用4根钢管桩作为基桩,在进入散体状强风化花岗岩层一定深度后,下部采用灌注嵌岩桩的形式,提高了基础设计的安全性和降低了施工难度。风电机组类型众多,叶轮尺寸、轮毂高度各有不同,采用高桩承台结构形式,提出了基础的模块化应用与施工,降低了施工组织难度。

5、施工组织精心设计

本工程场区水深条件差异较大,进行分区域施工,根据平均低潮位时水深将场址分为两个区域,对其分别采取不同的船机设备和施工方案。浅水区采用充水式半潜驳赶潮进场,退潮底座施工;深水区,采用支腿式平台船进行施工。针对不同的施工方式需要配备不同的大型船机设备及辅助交通运输船舶,结合本风场建设条件,本报告采取在路上完成部分部件预拼装后再运输到海上风机安装点进行施工的方案,以减少海上作业环节和时间,极大缩短了工期。

四、项目示范意义

本样机试验风场的建成是“绿色福建、清新福建”发展目标的冲锋号,风场预计未来将提供年发电量达2.2亿度的清洁能源,相当于每年节约燃煤7万吨,每年减排二氧化碳19万吨。

本样机试验风场工程,为国内外大容量海上风电机组提供了实验、检测和改进提升的平台,为海上风电机组的大功率发展趋势和风电场集中连片规模化开发需求遴选出了最适合福建地区海况风况的最优机型,为整个福建区域乃至全国海上风电产业的发展奠定了坚实的基础。


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