渤海海上风力发电示范工程的电气设计
海上风电送出系统及工程技术
海上风电送出系统及工程技术本章概括性地介绍海上风电场的发电系统构成和主要设备，重点介绍了其送电系统构成、主要设备和功能特性，以及海上风电送出工程的系统并网技术、海上变电站、换流站技术和海底电缆线路技术。
2.1 海上风力发电系统简介2.1.1 系统构成目前，海上风力发电系统的典型接线图如图2-1所示。
图2-1 海上风力发电系统典型接线图从图2-1可以看出，风力发电机由风能驱动，发出电能，是海上风力发电系统最为重要的系统构件。
电能通过在机舱或基座内的变压器将电压抬升（如690V/35kV）之后汇入海底集电系统。
海底集电系统是连接各风电机组形成的电气系统，主要由连接各风电机组的海底电缆及开关设备构成，其作用是汇集各风电机组发出的电能，输送至陆上或海上升压站。
2.1.2 主要设备及功能特性据前文所述，海上风力发电系统包括海上风电机组及海底集电系统两个部分。
风电机组由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础、升压设备等组成，典型结构如图2-2所示。
海底集电系统由连接各风电机组的海底集电电缆、开关设备等组成。
（1）风轮。
由叶片和轮毂、滑环组成，是风电机组获取风能的关键部件，叶片是由复合材料制成的薄壳结构，分为根部、外壳、龙骨三个部分；轮毂固定在主轴上，内装有变桨系统，与机舱经滑环连接；滑环为旋转部件（叶片和轮毂）与固定部件（机舱）提供电气连接。
（2）传动系统。
由主轴、齿轮箱和联轴节组成（直驱式除外），主轴连接轮毂与齿轮箱，承受很大力矩和载荷；齿轮箱连接主轴与发电机，叶轮转速一般为15～25r/min，发电机（非直驱式）额定转速一般为1500～1800r/min，齿轮箱增速比通常为1∶100左右。
（3）偏航系统。
由风向标传感器、偏航电动机、偏航轴承和齿轮等组成。
偏航轴承连接机舱底架与塔筒齿轮环内齿，并与偏航电机啮合实现机舱偏航对风；偏航电动机驱动机舱转动对风，偏航速度一般为1°/s，通常有3～5台，通过减速箱或变频器降速。
海上风电基础型式与设计选型
海上风电基础型式与设计选型作者：辛硕来源：《科学与财富》2016年第13期摘要：随着陆上风电的飞速发展，我国海上风电场建设也逐步拉开了帷幕。
出于建设条件的难度考虑，海上风电基础结构设计不光要考虑结构自身的稳定度和经济性，更多要综合考虑现场实际施工的难易。
本文对常见的基础类型进行了对比分析，并对其施工工艺予以阐述，旨在为海上风电基础设计提供理论支持与实践指导。
关键词：海上风电；基础设计；结构选型；施工技术1 概述风力发电是当前建设作为广泛的可再生清洁能源之一，2015年上半年，我国共有270座风电场项目开工吊装，新增装机5474台，但海上风电仅有50台。
海上储存了相当丰富的风能资源，许多发达国家的海上风电技术已经相当成熟，根据国外的建设经验来看，海上风电基础造价约占风电场总成本的两到三成，本文将来探讨海上风电基础结构选型这个问题，以期降低建设成本，推动我国海上风电技术的发展。
2 专业研究现状一般意义来讲海上风电的基础结构形式通过属性、配置、安装方法、外形和材料的不同分类为四种常见形式，包括：重力式基础（水深0～10m）、桶基单立柱结构基础水深（0～25m）、单立柱结构（单桩或三桩）（水深0～30m）、三或四腿导管架基础（水深大于20m）、浮式结构基础（水深大于50m）。
与陆上风电相比海域地质条件变化更为复杂，同一区域很多都不能固定设计为单一的某种结构形式，混合设计是接近实际、节约成本的最佳选择。
根据2000～2006对国外海上风电场基础结构形式的抽样调查不完全统计，其中如英国（Blyth工程、North Hoyle工程、Scroby Sands工程、 Kentish Flants工程、 Barrow工程、Breatrice工程等），瑞典（Yttre Stengrunden工程、Utgrunden工程等），丹麦（Homs Rev工程、Samso工程、Nysted工程等），爱尔兰Arklow Bank工程均采用单桩基础结构；丹麦Middelgrunden工程采用的重力式基础结构；丹麦Frederkshavn工程采用的吸力式基础结构；英国Breatrice工程采用多桩基础结构……综合设计施工技术、海域条件、船机设备等多方面来看，桩基式、重力式、桶式为常用的基础结构形式，单桩基础应用最为广泛。
风力发电在海洋石油平台上的应用
风力发电在海洋石油平台上的应用作者：姜帆孟繁菊来源：《城市建设理论研究》2013年第20期摘要：近年来，我国的风力发电事业发展十分迅猛，加强风力发电在海洋石油平台上的应用研究是十分必要的。
本文作者结合多年来的工作经验，对风力发电在海洋石油平台上的应用进行了研究，具有重要的参考意义。
关键词：风力发电;海洋环境;电气设计中图分类号：F406文献标识码： A 文章编号：目前，风力发电是风能利用的主要形式，受到各国的高度重视，并且正在飞速发展。
其与热力发电设施有所区别，风力发电不需冷却水，使用风力发电可使公用水系统用水减少17%，等价于不需在建设80GW新的燃煤电厂。
风力发电无需燃烧燃料，更不会产生辐射和空气污染；从经济的角度讲，风力仪器要比太阳能仪器便宜90%多。
我国风能储量相当大，分布面广，甚至比水能还丰富。
合理利用风能，既能解决目前能源短缺的压力，又能解决环境污染问题。
风能还是极为清洁高效的能源。
每10MW风电入网可节约3.73t煤炭，同时减少排放粉尘0.498t、CO29.35t、NOX 0.049t和上SO2 0.078t。
例如，2000年，我国风力发电9.65亿千瓦时，共节煤35万t；2002年德国风力发电170千瓦时，节煤442万t，减少CO2排放1428万t。
我国能源资源虽然丰富但是人均资源相对匮乏，远低于世界平均水平。
2000年全国人均煤，石油，天然气可采储量与人均水电资源占世界平均值的55.4%、11.1%、4.3%和70%。
随着我国经济的快速发展，能源瓶颈对经济发展的制约越来越明显。
预计我国国内能源供应的缺口量，在21世纪初期将超过100Mt标准煤，2030年为250Mt标准煤，到2050年为460Mt标准煤，大约占年供应需求量了10%，因此未来我国能源供应形势不容乐观。
正是这种能源短缺的局面给风力发电带来了前所未有的机遇与挑战。
1渤海海上风电示范项目简介本项目选址于绥中36一1油田(简称SZ36-1油田).该油田位于渤海辽东湾南部海域，水深为30m～3lm。
风电工程电气设计PPT
风电工程电气设计的重要性
提高风电场效率和可靠性
保障人员和设备安全
合理的电气设计能够提高风电场的发 电效率和可靠性，确保风电场能够稳 定、连续地供电。
合理的电气设计能够保障风电场人员 和设备的安全，避免因电气故障或设 计不当引起的安全事故。
降低建设和运营成本
合理的电气设计能够优化风电场的布 局和设备选型，降低建设和运营成本， 提高经济效益。
04
风电工程电气设计中的 常见问题与解决方案
常见问题一：电气系统稳定性问题
总结词
电气系统稳定性问题在风电工程中较为常见，主要表现在电压波动、频率不稳 等方面。
详细描述
由于风电发电的特性，其输出功率受风速影响较大，导致电压和频率波动较大， 对电网的稳定性产生影响。此外，风电并网也会对电网的稳定性产生影响，如 谐波污染、电压波动等。
绿色环保理念
随着全球环境问题的日益严重， 风电工程电气设计越来越注重绿 色环保理念。通过优化设计，降 低风电工程对环境的影响，实现
可持续发展。
环保材料应用
采用环保材料和可再生资源，减 少对传统能源的依赖，降低碳排
放和环境污染。
环保监测与评估
建立环保监测与评估体系，对风 电工程的环保性能进行实时监测 和评估，确保风电工程的绿色环
详细描述
在电气设备选型时，应充分考虑风电机组的特性、电网条件、环境因素等多个方面，选 择性能优良、可靠性高的设备。同时，应注重设备的维护和保养，定期进行检查和维修，
确保设备的正常运行。
解决方案三：完善电气系统安全防护措施
要点一
总结词
要点二
详细描述
加强电气系统安全防护措施，提高其抵御自然灾害的能力 。
智能化监控系统
海上风电施工简介(经典)
海上风电施工简介目录1 海上风电场主要单项工程施工方案 (1)1.1 风机基础施工方案 (1)1.2 风机安装施工方案 (13)1.3 海底电缆施工方案 (19)1.4海上升压站施工方案 (23)2 国内主要海上施工企业以及施工能力调研 (35)2.1 中铁大桥局 (35)2.2 中交系统下企业 (41)2.3 中石（海）油工程公司 (46)2.4 龙源振华工程公司 (48)3 国内海洋开发建设领域施工业绩 (52)3.1 跨海大桥工程 (52)3.2 港口设施工程 (55)3.3 海洋石油工程 (55)3.4 海上风电场工程 (58)4 结语 (59)1 海上风电场主要单项工程施工方案1.1 风机基础施工方案国外海上风电起步较早，上世纪九十年代起就开始研究和建设海上试验风电场，2000年后，随风力发电机组技术的发展，单机容量逐步加大，机组可靠性进一步提高，大型海上风电场开始逐步出现。
国外海上风机基础一般有单桩、重力式、导管架、吸力式、漂浮式等基础型式，其中单桩、重力式和导管架基础这三种基础型式已经有了较成熟的应用经验，而吸力式和漂浮式基础尚处于试验阶段。
舟山风电发展迅速。
目前国内海上风机基础尚处于探索阶段，已建成的四个海上风电项目，除渤海绥中一台机利用了原石油平台外，上海东海大桥海上风电场和响水近海试验风电场均采用混凝土高桩承台基础，江苏如东潮间带风电场则采用了混凝土低桩承台、导管架及单桩三种基础型式。
图1.1-1 重力式基础型式图1.1-2 多桩导管架基础型式图1.1-3 四桩桁架式导管架基础型式图1.1-4单桩基础型式图1.1-5 高桩混凝土承台基础型式图1.1-6低桩承台基础型式基于国内外海上、滩涂区域风电场的建设经验，结合普陀6号海上风电场2区工程的特点及国内海洋工程、港口工程施工设备、施工能力，可研阶段重点考察桩式基础，并针对5.0MW风电机组拟定五桩导管架基础、高桩混凝土承台基础和四桩桁架式导管架基础作为代表方案进行设计、分析比较。
海上风场电力系统
Passive but project specific
风机
Wind turbines
不变但是不影响 项目技术规范
Active but not project specific
2. 电力收集系统
Electrical collection system
电力收集系统－布局
Electrical collection system - layouts
If the project is small, c. 100MW or less
接近海岸， 例如，15km以内
…and close to shore, c. 15km or less
按收集电压连接电网，例如：33kV
…and connecting to the grid at collection voltage, e.g. 33kV
电力收集系统－电缆保护
Electrical collection systems – cable protection
埋设成本和可行性决 定于土壤条件
Burial cost and feasibility depends on soil conditions
其他方式包括堆石覆 盖、沙袋覆盖、和管 道
Alternately can rock dump, mattress, pipe.
调查
Survey !
其他危险，例如：沉 船、管线
Also other hazards, e.g. wrecks, pipelines
电力收集系统－成本
Electrical collection systems – costs
岸上Onshore 4. 岸上分电站（和岸上电缆）Onshore substation (and onshore cables)
渤海海上风力发电示范工程的电气设计
状况 ，可以采取 自身系统联网，增大发电机储备容量；或将海上 电网与陆地 电网并网，使弱电网变为 强电网。这些均可使风电的比例得到增加。就本工程而言，风电机组容量 １０ｋ 与平台电网容量 ５０Ｗ
机 并联运 行 ，１台备用 。
拟利用该油田闲置的单点系泊系统导管架作为风电机组的结构基础 ， 通过约 ５ｍ海底电缆与 Ｃ Ｐ ｋ Ｅ 平可实现平稳运行，为油田供电。 Ｅ
２ 风 电机 组基本情况
风 电机组采用金风公司提供的直驱式永磁同步发电机。 发电机的转子装有永久磁铁， 定子不直接
产 的 ７／５ ０ 风力 发 电机 组 （ ０１０ 型 以下简 称风 电机 组 ） ，这 是 首台 国产 风 电机组 在海上 安装使 用 。 Ｓ ３． 油 田二 期 电网为 小型孤 立 电网 ，供 电电源 为位 于 中心 平 台 （ Ｅ Ｚ ６１ Ｃ Ｐ）的 ４台 １ＭＷ 透平 发 ０
电机组。其负荷分别位于 Ｃ Ｐ及 ６ Ｅ 座井 口平台 （ Ｐ～ Ｐ ）上。机组的正常运行方式为 ３ ＷＨ ＩＷＨ ６ 台发电
到一点借鉴作用。
关 键 词 ：风力发电；海洋环境；电气设计
１ 渤海海上风 电示范项 目简介
本项 目选 址于 绥 中 ３． 油 田 （ 称 Ｓ ３ ． 田） ６１ 简 Ｚ ６１油 。该油 田位 于渤海 辽 东湾 南部海 域 ，水深 为 ３ ０
ｍ ３ｍ。 ５ ｍ ７ｍ离地高度上，油田风速介于 ６ ｍ ｓ ５ ｍ ｓ ～ ｌ 在 ０ ～０ ， ／ｑ． ／之间。 ５ ，８ 采用一台新疆金风科技公司生
海上风电海缆保护装置结构设计
大连理工大学大学生创新创业训练计划项目开题报告项目编号：2019101419806010923项目名称：海上风电海缆保护装置结构设计项目级别：项目负责人：陈立昆项目类型：创新训练指导教师：卢青针所在学部学院：海洋科学与技术学院大连理工大学2019 年3 月海上风电海缆保护装置结构设计1 项目来源及研究目的和意义风能作为一种无污染、可再生的高效清洁新能源日益受到重视。
海上风能资源是一种清洁的永续能源，各国都在积极开发海上风电技术。
但海上风能开发的主要问题在于成本过高。
风电海缆的更换是其成本过高的主要原因之一。
风电海缆在安装过程中受到弯曲、拉伸以及挤压的影响导致表皮容易发生断裂。
风电海缆在运行中一般需要承受风、波浪和海流的动力作用，产生复杂的响应，作用在海缆的顶端，使得海缆发生往复运动，有可能导致海缆顶端与平台连接处的疲劳损伤。
电缆是海上风电场的生命线，确保电缆的安全十分的重要。
因此海缆的外部保护装置尤为重要，保护装置的目的在于提高电缆强度，避免电缆产生过度弯曲，同时提升电缆的散热性能以降低老化速度。
该保护装置将大大降低更换电缆的频率以达到降低成本的目的。
本文针对桩基附近的海缆，进行保护装置的结构设计。
2 国内外研究概况保护装置的主要应用形式J形管和限弯器。
限弯器是由连续且尺寸相同的圆锥形构件通过锁扣锁合在一起，每个零件间有一定的角度余量，当管道弯曲超过角度余量时限弯器就会变成刚性结构组织管道的进一步弯曲，从而对达到保护目的。
目前国内海洋石油工程使用的限弯器大多来源于国外，这势必造成采购周期长，更换成本高等一系列问题。
这就迫使我国对限弯器进行自主研发。
限弯器的应用历史有几十年。
最早Deruntz提出了基于细长梁理论。
为其制造提供了理论基础。
国外各大海洋石油工程公司都有各自成熟的产品。
Balmoral Offshore Engineering 公司最早专注于聚合物加工，该公司拥有系统的材料测试，因而在限弯器的材料选择上最为专业。