海上风力发电及其关键技术分析
海上风电场运行控制维护关键技术综述

海上风电场运行控制维护关键技术综述海上风电场运行控制维护关键技术综述引言:随着人类对清洁能源需求的不断增加,海上风电场作为一种可再生能源的重要形式,受到了广泛关注。
由于海洋环境的复杂性和恶劣性,海上风电场的运行控制维护面临着许多挑战。
本文将从多个方面综述海上风电场运行控制维护的关键技术,并讨论其未来发展趋势。
一、海上风电场运行控制技术1.遥感监测技术遥感监测技术是海上风电场运行控制的重要手段之一。
通过气象卫星、激光雷达等设备,可以实时监测海上风电场的气象条件、风速、风向等信息,为风电机组的运行提供数据支持。
2.风机控制策略海上风电场中的风机控制策略是确保风机运行平稳和高效的关键。
针对海洋环境的特点,合理调整风机的桨叶角度、风机功率曲线以及抗风能力等参数,可以有效提高风机的发电能力。
3.集中监控系统集中监控系统可以对整个海上风电场的运行情况进行实时监测和控制。
通过传感器网络和数据通信系统,可以及时发现和修复风机故障、预测风电场的出力等,提高运行效率。
二、海上风电场维护关键技术1.风机维护策略风机的维护是确保海上风电场长期稳定运行的重要环节。
制定合理的风机维护策略可以降低运维成本、延长风机寿命,并提高整个风电场的可靠性。
包括定期巡检、预防性维护、故障排除等措施。
2.海上施工与维修技术由于海上施工和维修的复杂性,海上风电场的建设、改造和维护需要针对性的技术支持。
包括风机组装技术、设备调试技术、维修作业工艺等。
维修船只、作业平台的设计和建造也是关键。
3.智能化维护与管理系统智能化维护与管理系统可以实现设备状态监测、维修作业规划、故障诊断和数据管理等功能。
通过人工智能、大数据和云计算等技术,可以实现维护效率的提高和成本的降低。
三、海上风电场运行控制维护技术的未来发展趋势1.新能源技术的应用随着新能源技术的发展,包括储能技术、光伏发电等,未来的海上风电场将更加智能化和可持续。
海上风电场可以与其他形式的新能源相结合,提高整体能源利用效率。
《2024年海上风电场运行控制维护关键技术综述》范文

《海上风电场运行控制维护关键技术综述》篇一一、引言随着全球能源结构调整与环境保护意识的日益增强,海上风电作为清洁、可再生的能源,得到了迅速的发展与推广。
海上风电场作为未来风电发展的重点方向,其运行控制与维护技术的关键性不言而喻。
本文将针对海上风电场的运行控制维护的关键技术进行概述与评价,为进一步的技术研究与工程应用提供参考。
二、海上风电场概述海上风电场具有广阔的资源储备和稳定的发电环境,对于解决沿海地区电力需求具有重要价值。
但同时,海上风电场面临着海洋环境复杂、运行条件恶劣等挑战,其运行控制与维护技术的要求也远高于陆地风电场。
三、运行控制关键技术(一)风电机组控制技术风电机组是海上风电场的核心设备,其控制技术直接关系到风电场的运行效率与安全性。
现代风电机组控制技术采用了先进的控制系统和算法,能够根据风速、风向等环境因素实时调整风机的运行状态,实现最大风能捕获和安全运行。
(二)电网接入与调度控制技术海上风电场的电网接入与调度控制是实现大规模电力输送与利用的关键技术。
该技术包括优化接入方式、保障电力稳定输送和实施电网调度管理等多个环节,以确保电力资源的有效利用和电网的稳定运行。
四、维护技术及其要点(一)日常监测与预警系统为实现对海上风电场的远程管理与故障预警,需要建立日常监测与预警系统。
该系统能够实时监测风电机组的运行状态、海洋环境等因素,对潜在的运行风险进行预警,以便及时采取维护措施。
(二)故障诊断与修复技术针对海上风电设备的复杂性和多样性,需要采用先进的故障诊断与修复技术。
这些技术包括基于传感器的实时监测、基于数据分析的故障诊断和远程修复指导等,能够快速定位故障、减少停机时间并提高维护效率。
(三)远程维护与管理技术由于海上风电场地理位置的特殊性,远程维护与管理技术在确保风电场稳定运行中起着重要作用。
通过远程监控系统,管理人员能够实时掌握风电场的运行情况,及时采取维护措施。
同时,通过建立完善的管理制度和技术标准,能够确保维护工作的有序进行和设备的安全运行。
海上风力发电及其关键技术分析

海上风力发电及其关键技术分析摘要:随着我国社会的不断发展和能源的日益短缺,低碳环保的理念已经引起人们的关注,并被应用到电力企业中,企业越来越重视清洁新能源的开发利用。
本文探讨了海上风力发电及其关键技术。
关键词:海上;风力发电;关键技术引言能量转换技术是现代人类社会生产和生活中最关键的技术之一,而发电技术是影响最深远的技术之一。
因此,利用自然能源最有效的方式是先将这些能源转化为电能,向个人或企业用户提供电能,然后根据具体使用需要将其转化为动能、热能、光能等形式。
1 海上风电的概述虽然一些学者在20世纪70年代提出了使用海上风力发电的假设,但直到上世纪末才真正开始全面的科学探索和具体应用。
这是因为与陆上风力发电技术的研究相比,可以看出海上风力发电面临的繁琐的施工地质条件缺乏成熟的参考工程技术作为基础,对于海水的波浪冲击和风向变化,还不能形成一套实用的计算标准和分析标准。
此外,由于受工程环境和运维技术需要等诸多因素的影响,海上风电场建设缺乏丰富的经验作为参考依据,导致海上风电场建设的规模和回报率存在一定的安全隐患,因此,海上风力发电的商业推广才真正开始于近十年来相关技术的不断成熟。
2 海上风力发电的优势海风比陆风有很大的优势。
首先,当风吹过陆地时,风的大小和方向会发生变化,因为陆地非常粗糙,有许多障碍物。
但由于海面相对平坦,摩擦力小,海洋风速小,风向相对稳定。
其次,由于海风比陆风更稳定、更强,因此无需建造该装置。
塔太高,这降低了风力涡轮机的成本。
据统计,距海岸线10公里的海域风速通常比沿海地区高20%左右,发电量可增加70%。
因此,海上风力发电不仅成本低,而且产量高。
最后,海面上的气流是稳定的,海面是复杂的,海上发电机不需要承受太大的工作强度。
陆上使用寿命为20年,海上发电机组的使用寿命可延长至25至30年。
此外,海上风力发电不受噪音、电磁、鸟类等因素的影响。
3 海上风电与陆上风电的对比及其技术难点3.1 海上风电与陆上风电的对比(1)随着高度的变化,近海风速呈下降趋势。
海上风电场及其关键技术发展现状分析

海上风电场及其关键技术发展现状分析摘要:风力发电属于近些年来世界各国普遍较为关注的一种可再生能源开发方案,这一技术发展速度较快,已经得到了全面落实与开展,而海上风力发电由于干扰较小,并且风力发电量较大,因此广受欢迎与重视。
江苏省具有较长的海岸线,具有良好的风力发电条件。
本文主要针对海上风力发电关键技术进行分析,希望可以起到参考的作用。
关键词:海上;风力发电;关键技术随着现如今非再生能源逐渐稀少,能源问题已经成为人们关注的重点。
能源危机的出现,意味着人们必须要寻找更加合理的能源获取方式,而风力就属于一项较为关键的可再生能源。
通过海上风力发电,可以有效地完成供电,而发展这一类的新能源是我国未来走向可持续化发展的关键途径。
因此,必须要针对海上风力发电技术进行分析讨论,积极优化技术体系,提升工作质量。
一、海上风力发电建设的主要趋势(一)技术整体发展速度较快风力发电不需要消耗非再生能源,同时也不会污染环境,属于一种发展潜力巨大的清洁能源技术,不仅拥有环保效益,同时也具有一定的社会效应。
随着风力发电技术的不断优化与改进,现如今风力发电生产成本也开始逐渐降低,我国各地都开始建设风力发电场。
由于海上风力资源更加丰富,并且风速也更加稳定,因此适合在海上建设大功率风力发电机组,不仅节约用地,同时对环境造成的影响比较小,这意味着现如今我国风力发电技术不断提升与改进。
以江苏省为例,现如今我国江苏省建设了江苏如东海上风力发电场、江苏东台海上风力发电场,都属于主要的海上风力发电场所[1]。
江苏开发风力发电资源具有巨大的优势和好处,可以缓解江苏省一次能源不足、用电荒等问题,更有效的促进地方经济走向发展与改革,因此可以说这一技术属于建设生态大省的一项关键要求。
(二)单机容量提升现如今大型风力发电机组一般都会选择水平轴风力发电设备,这一设备包括风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件。
大型风力发电机组的单机容量越大,意味着发电能力越强,而对于技术的需求也就越高。
《2024年海上风电场运行控制维护关键技术综述》范文

《海上风电场运行控制维护关键技术综述》篇一一、引言随着全球对可再生能源的日益关注和需求增长,海上风电作为清洁、可持续的能源供应方式,正逐渐成为各国重点发展的方向。
而随着海上风电技术的不断发展,如何实现海上风电场的稳定运行和高效维护成为关键技术难题。
本文将全面概述海上风电场运行控制维护的关键技术,为行业技术发展提供参考和借鉴。
二、海上风电场运行控制技术1. 智能监控系统海上风电场的智能监控系统是实现其稳定运行的重要基础。
该系统能够实时收集风机的运行数据,包括风速、发电量、设备状态等,并通过数据分析和处理,对风电设备进行智能调控和预警。
智能监控系统不仅可以提高风电设备的运行效率,还能有效预防设备故障,减少维护成本。
2. 远程控制系统由于海上风电场地理位置偏远,传统的现场维护方式成本高、效率低。
因此,远程控制系统成为海上风电场运行控制的关键技术。
通过卫星通信、光纤网络等手段,实现对风电设备的远程监控和控制,可以快速响应设备故障,提高维护效率。
三、海上风电场维护关键技术1. 定期维护定期维护是保证海上风电场稳定运行的重要手段。
通过对设备的定期检查、清洗、更换磨损部件等操作,可以及时发现并解决潜在的设备问题,延长设备的使用寿命。
2. 故障诊断与预测利用大数据、人工智能等技术,对风电设备的运行数据进行深度分析和挖掘,实现故障诊断与预测。
通过预测设备可能出现的故障,提前进行维护和修复,可以避免设备故障对风电场运行的影响。
四、关键技术的挑战与展望1. 技术挑战尽管海上风电场的运行控制维护技术取得了显著进展,但仍面临诸多挑战。
如如何提高智能监控系统的准确性和可靠性,如何实现远程控制的高效通信等。
此外,海上风电设备的维护成本高、周期长,也是需要解决的问题。
2. 技术展望未来,随着科技的不断发展,海上风电场的运行控制维护技术将更加智能化、高效化。
例如,利用物联网技术实现设备的实时监测和智能调控,利用人工智能技术实现故障的自动诊断和预测等。
《2024年海上风电场运行控制维护关键技术综述》范文

《海上风电场运行控制维护关键技术综述》篇一一、引言随着全球对可再生能源的迫切需求和环保理念的日益加强,海上风电产业在全球范围内迅猛发展。
然而,由于海上环境的特殊性,如何有效地进行风电场的运行控制与维护成为了业界研究的重点。
本文将围绕海上风电场的运行控制与维护展开讨论,探讨其关键技术的现状与发展趋势。
二、海上风电场概述海上风电场是指利用海洋资源,在海上安装多台风力发电机组,通过集电线路和海底电缆将电能输送到陆地或其它电力系统的发电设施。
由于海上环境复杂多变,风电场的运行控制与维护相较于陆地风电场更具挑战性。
三、海上风电场运行控制技术1. 远程监控技术:通过远程监控系统实时收集风电机组的数据,包括风速、风向、发电机转速等,对风电机组进行远程控制与调整。
该技术能够实现对风电场的实时监控,及时发现并处理问题。
2. 预测性维护技术:基于历史数据和算法模型,对风电机组的运行状态进行预测,提前发现潜在故障并进行维护。
该技术能够减少因故障导致的停机时间,提高风电场的运行效率。
3. 智能控制技术:利用人工智能、机器学习等技术对风电场进行智能控制。
通过分析历史数据和实时数据,优化风电机组的运行策略,提高发电效率。
四、海上风电场维护关键技术1. 定期检查与维护:定期对风电机组进行巡检,检查各部件的磨损情况、电气系统的运行状态等,及时发现并处理问题。
2. 故障诊断与修复技术:通过分析风电机组的数据和运行状态,诊断故障原因,采取相应的修复措施。
该技术能够快速恢复风电场的运行。
3. 船舶与吊装技术:由于海上风电场的特殊性,维护过程中需要使用专门的船舶和吊装设备。
高精度的船舶定位和吊装技术是保障维护工作顺利进行的关键。
五、关键技术的发展趋势1. 数字化与智能化:随着数字化和智能化技术的发展,海上风电场的运行控制与维护将更加依赖数据和算法。
通过收集和分析大量数据,实现风电场的智能控制和预测性维护。
2. 远程化与无人化:随着远程监控和无人机技术的发展,未来可以通过远程监控系统和无人机进行风电场的巡检和维护,减少人员投入和成本。
海上风电项目规划与设计关键技术解析
海上风电项目规划与设计关键技术解析随着全球能源需求的不断增长和对可再生能源的追求,海上风电逐渐成为解决能源问题的绿色选择。
海上风电项目规划与设计是确保项目成功实施的关键步骤。
本文将对海上风电项目规划与设计的关键技术进行解析,以帮助读者了解这一领域的发展趋势和挑战。
1. 海上风能资源评估在海上风电项目规划与设计之前,需要对目标海域的风能资源进行评估。
这需要考虑海上风场的风速、风向、气候条件以及海流等因素。
通过数理统计方法、现场测量和模拟计算,可以对海上风能资源进行可靠评估,为项目的选址和设计提供依据。
2. 基础设施工程海上风电项目需要建设坚固可靠的基础设施来支撑风力发电机组。
这包括浮式平台、钢管桩等海上基础设施,以及海底电缆敷设和连接站建设等陆上和海底设施。
基础设施的规划和设计需要考虑环境条件、海洋工程技术和安全可靠性等因素。
3. 风力发电机组选择与布局选择适合的风力发电机组是海上风电项目成功的关键。
考虑到风速、风向、水深等因素,需要选择合适的风轮直径、发电机容量和轮毂高度等技术参数。
同时,风力发电机组的布局也需要合理规划,以确保最大化利用风能资源并确保相互之间的安全距离。
4. 电力系统设计海上风电项目的电力系统设计需要考虑到电缆敷设、变流器、变压器、输电线路和配电网等因素。
这些设备需要耐受海洋环境的腐蚀和恶劣气候条件,同时确保电力系统的可靠性和稳定性。
此外,与陆上风电项目相比,海上风电项目的电网连接和运维更加复杂,需要综合考虑传输损耗、电气可靠性和网络安全等问题。
5. 运维与维护技术海上风电项目的运维与维护是确保项目长期投产和稳定运行的关键环节。
这需要建立健全的远程监测与控制系统,以实时监测风机运行状态和故障诊断。
此外,海上风电项目的维护需要考虑到设备的日常维护、定期检修和备件供应等方面。
6. 环境与生态保护海上风电项目的规划与设计还需要充分考虑到环境和生态保护。
这包括项目的环境影响评估、鸟类和海洋生态的保护和监测,以及项目建设和运营过程中的环境监管等方面。
海上风力发电的关键技术
海上风力发电的关键技术1、概述随着海上风电场建设的推进,一些关键技术左右了海上风电场建设的施工周期,掌握了这些关键技术,就能够高质量地完成海上风电场的建设。
海上风电涉及诸多关键技术,以及开发运营、环境和市场潜力。
海上风能项目评估,涉及环境评估、风能评估等。
2、关键技术(1)基础结构由于风电机组的基础往往会承受水动力、空气动力双重载荷作用,因此,需要综合考虑风及波浪载荷、支撑结构和风电机组机头的动力学特性以及风电机组控制系统的响应等因素。
海上风电机组的安装与维护成本远远高于陆上风电机组,这就对其可靠性提出了较高的要求。
风电机组的基础是决定风电机组可靠性的重要因素之一,基础是否稳定对于海上风电机组而言起着至关重要的作用。
常用的基础形式有:①单桩固定式基础;②三脚架固定式基础;③重力固定式基础;④漂浮式基础等。
其中,漂浮式海上风电机组依赖漂浮式基础,由于能够较大程度地利用深海的风能资源,成为深海风能利用的主要方式,目前已有多个国家建立或者正在规划建设漂浮式海上风电场。
相对固定式风电机组,漂浮式风电机组增加了浮式基础和锚泊系统,其外界载荷条件比固定式风电机组复杂,除了受通常的风浪载荷以外,还因漂浮式风电机组本身由于基础漂浮不固定,其漂浮特性对风电机组发电性能也有较大影响,需要考虑漂浮特性对风电机组的影响,如低频响下的漂浮式风电机组塔架的动态响应,漂浮式风电机组叶片和塔架的长周期极限载荷,漂浮式基础的波浪载荷计算和锚泊系统建模,并通过建立漂浮式风电机组的性能分析模型,研究漂浮特性对风电机组发电性能的影响。
分析结果表明,漂浮特性对风电机组的发电性能影响较大,需要针对漂浮式风电机组进行改进设计。
下表所示为某5MW漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数。
5MW漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数(2)场址选择场址选择需要综合考虑多种因素,如:①风资源情况;②项目建设许可;③获得的场址海域使用权;④附近电网基本情况,包括陆地变电站位置、电压等级、可接入的最大容量以及电网规划等;⑤场址基本情况,包括范围、水深、风能资源以及海底地质条件;⑥环境制约,包括当地旅游业、水中生物、鸟类、航道、渔业和海防等负面影响等。
海上风电场运行控制维护关键技术综述
海上风电场运行控制维护关键技术综述海上风电场运行控制维护关键技术综述随着对可再生能源的需求不断增加,海上风电场的建设和规模不断扩大。
海上风电场相比陆上风电场具有风能资源更为丰富、环境影响更小等优势,正逐渐成为风电发展的重要领域之一。
然而,由于海上环境的复杂性和恶劣条件,海上风电场的运行控制和维护面临着一系列关键技术挑战。
本文将对海上风电场运行控制维护的关键技术进行综述,以期提供参考和指导。
一、海上风电场运行控制技术1. 风电机组运行控制技术风电机组是海上风电场的核心设备,其运行控制技术直接影响海上风电场的发电效能和运行稳定性。
对于风电机组来说,一方面,对于不同海上风场,需要根据风速、海况等条件进行合理的运行控制策略,包括最大功率点跟踪、保护控制等;另一方面,需要考虑多个风电机组之间的协调控制,以确保整个风电场的平稳运行。
2. 电力系统运行控制技术海上风电场的电力系统由多个风电机组、变压器和海缆等组成,需要对其进行统一的运行控制。
其中,电力系统的负载管理和电压、频率稳定控制技术是关键。
负载管理需要根据风电场的发电和负荷情况,合理安排发电机组的出力和负载的接入,以保证电力系统的平衡。
而电压、频率稳定控制技术则需要通过合理的调节控制手段,保证电力系统中的电压和频率在正常范围内。
3. 海缆故障检测与保护技术海缆是连接风电机组和陆地电网的重要纽带,其正常运行对于海上风电场的稳定运行至关重要。
海上风电场运行时,海缆可能会受到海洋环境因素、重物压力、电气应力等影响,出现故障。
因此,实时监测和检测海缆的状态并及时进行故障预警和保护,对于保障风电场的运行安全和可靠性具有重要作用。
二、海上风电场维护技术1. 风机维护技术海上风电场的风机维护是维护工作的重要组成部分。
海上风机运行受到海上气候、海水侵蚀等因素影响,容易出现磨损、腐蚀等问题。
因此,风机的定期巡检、润滑、更换损坏部件等维护工作至关重要。
2. 海缆维护技术海缆是海上风电场的重要组成部分,因其直接暴露在海水中,容易受到外界环境的影响,例如腐蚀、损伤等。
海上风电基础形式及关键技术综述
海上风电基础形式及关键技术综述海上风电是指将风力发电机组安装在海上平台上,利用海上的高风速和稳定的风能资源发电的一种新能源。
相比于陆上风电,海上风电具有风速更高、风能资源更为丰富、发电量更大等优点,因此被视为未来风能发电的重要发展方向之一、本文旨在综述海上风电的基础形式和关键技术。
一、基础形式1.海上浅水沉箱式基础:采用沉箱式基础是目前应用最广泛的海上风电基础形式之一、它采用钢质沉箱作为支撑结构,通过将沉箱沉入海底然后灌注混凝土的方式固定在海底。
它的优点是施工简单方便、成本较低,但仅适用于水深在30米以内的海区。
2.海上钢桩式基础:钢桩式基础是适用于水深较深的海区的一种海上风电基础形式。
它采用钢制桩或者预制混凝土桩作为主要支撑结构,通过将桩固定在海底的方式支撑风力发电机组。
它的优点是适用于水深在30米以上的海区,能够承受较大的浪涌和冲击力。
3.海上浮式基础:浮式基础是一种新型的海上风电基础形式,它采用浮式平台作为主要支撑结构,通过浮力来支撑风力发电机组。
浮式基础的优点是可以适用于任意水深的海区,同时可以进行动态调整和定位,适应更为复杂的海洋环境。
二、关键技术1.海洋环境适应性:海上风电基础需要能够承受较大的海浪冲击、潮汐流速以及海水腐蚀等海洋环境的影响。
因此,要保证海上风电基础的耐腐蚀性和结构强度,选择合适的材料和表面处理技术,同时进行充分的结构设计和计算分析。
2.抗风性能:风是驱动风力发电机组工作的关键因素,因此海上风电基础需要具备良好的抗风能力。
这涉及到基础的结构形式选择、基础的稳定性和刚度设计等方面。
同时,需要进行合理的排布和间距设置,以减小风力发电机组之间的相互影响。
3.施工与维护技术:海上风电基础的施工和维护需要考虑到海上工作环境的恶劣性。
因此,需要开发高效的施工技术和维护技术,采用合适的船舶和设备,使得基础的建设和维护能够在复杂的海洋环境中进行。
4.高效发电技术:海上风电的发电效率对于经济可行性和环境效益至关重要。
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海上风力发电及其关键技术分析
发表时间:2019-04-17T10:00:32.630Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第35期作者:张旭明
[导读] 由于人类社会生产和生活方式的发展,电能是使用技术最为成熟和应用最为广泛的能源。
因此对天然能源最有效的利用方式是将这些能源首先转化为电能,将电力能源供应给个人或者企业用户之后,再根据具体使用需要将其转变成动能、热能以及光能等形式
张旭明
中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广东广州 510663
摘要:由于人类社会生产和生活方式的发展,电能是使用技术最为成熟和应用最为广泛的能源。
因此对天然能源最有效的利用方式是将这些能源首先转化为电能,将电力能源供应给个人或者企业用户之后,再根据具体使用需要将其转变成动能、热能以及光能等形式。
因此能量的转换技术是现代人类社会生产和生活中应用的最关键的技术之一,而发电技术是其中影响最深远的一种。
关键词:海上风力发电;关键技术;分析
1导言
我国风力资源储量十分丰富。
近年来,我国陆地风电产业发展十分迅速,但是存在建设用地、电网条件以及环保等问题,极大地制约了陆地风电的发展。
同时,我国的海岸线较长,风能资源十分丰富。
有关调查表明,海上的风速要比陆地高出20%以上,单位面积可增加70%以上的发电量。
因此,研究分析海上风力发电及其关键技术具有重要的现实意义。
2海上风力发电技术概述
与传统能源的开采利用相比,扑捉和利用海上风力资源面临空前的技术难题。
这些技术问题涵盖了能量转换设备的设计研发、发电设备的安装施工、海上风力发电电能的传输和供电网络的建设以及海上风力电场的运维管理等方面。
因此尽管早在二十世纪的七十年代就有人提出了利用海上风力发电的设想,但是全面的科学研究和实践应用到上个世纪末才真正的全面展开。
这由于与陆地风力发电技术的研究相比,海上风力发电面临的复杂施工地质环境缺乏成熟和可借鉴的工程技术做为基础,针对海水的波浪冲击、海冰影响、海水腐蚀以及海上风力和风向变化也没有系统的荷载计算和分析标准。
另一方面因为特殊的工程环境和施工、运输以及运维技术需要等因素,造成海上风力发电场建设缺少足够的成熟经验做为参考,导致建设海上风力发电场的投资规模和回报率具有很多不确定性,因而海上风力发的商用推广近十年才随着相关技术的日渐成熟真正展开。
3海上风电与陆上风电的对比及其技术难点
3.1海上风电与陆上风电的对比
(1)随着高度的变化,海上风速呈现下降趋势,因此在海上实现风力发电可以有效利用塔架,降低海上风湍流的强度,使主导风向处于稳定状态,有效避免风力发电机组因疲劳负荷出现故障,延长风力发电机组的使用寿命。
一般情况下,它将会比在陆地的使用寿命高2.5~3倍。
(2)由于海面上障碍物较少且海平面粗糙度较低,相对而言风速的大小和方向都不会产生较大变化,风况好于陆地。
(3)通常情况下,海上的风速要比陆地上高25%,且不会受到噪音影响。
因此,基于相同发电设备的基础上,在海上风力发电要比陆地上增加25%以上的发电量。
3.2海上风电的技术难点
(1)在海面上,风力发电设备需要面临大风和海浪的冲击。
在进行风电机组安装和建设过程中,它的支撑结构(塔架、基础和连接等)的施工质量要求较高,不仅需要能够应对各种恶劣的海上气候环境,还需要具有较高的防腐蚀性能。
(2)很多风力资源分布在5~50km的海岸,这些区域大多水深超过50m,给海上风力发电场的施工带来了巨大影响。
一般情况下,常采用贯穿桩结构进行基础的海底固定,如重力基础、多脚架基础等,但是这些建设成本都较高。
4海上风力发电基础形式及其关键技术原理简析
4.1海上风力发电基础设计分类概述
设置在海上的风力发电的主要设备需要有具有一定承重能力和稳定性的基础,才能够稳定可靠的捕捉和转化海上的风能,因此基础的设计主要需要考虑其承重能力和在复杂的海上环境与风电设备运转带来的荷载下工作的稳定性。
根据基础与海床之间的相对关系,目前的设计基本可以分为固定式和悬浮式两种。
其中悬浮式的基础设计是针对海水深度大于五十米的情况,参照海上石油天然气开采平台的建设技术而研究的,目前还没有具体的实践应用。
而因海床工程地质条件和海水深度的不同,固定式基础的具体结构又分为多种形式。
4.2重力式基础原理及其技术要点
重力式的海上风力发电基础设计是在传统的船坞和码头工程技术的基础上,根据风电设备的运行和安装需要改进而成,因此基础的设计、预制、运输和安装技术都比较成熟。
其原理是利用基础自身材料的和所承载的风电设备的重力,实现整个发电设施在海床上的稳定运行,因此在具体的技术参数的设计中的关键是计算风电设施的运转和环境带来的荷载[3]。
目前重力式基础的应用主要受到海床工程地质条件、海水深度和经济性的限制,首先由于重力式基础的稳定性要求海床天然结构比较坚实,并且在预制的基础沉入海底之前需要对海床进行预处理,而在我国很多近海海床存在软土层,导致预处理所需要耗费的成本比较可观;其次由于技术条件和经济性所限,目前重力式基础的使用仅限于海水深度小于10m的海域。
4.3桩基式基础技术原理及其应用
在目前已经建成的海上风力发电场当中,桩式基础的应用占有最大的比例,尤其是其中的单桩式基础,是海上风电大国丹麦海上电场建设的主要基础形式。
这一方面是因为这一设计形式的施工技术相对简单和经济,另一方面与丹麦沿海的海床工程地质条件有关。
单桩式基础的材料采用大径空心柱形钢管,利用大功率的打桩设备直接嵌入海床,为了实现风电设施在海上的可靠稳定运行,单体式的钢管直径最大可达六米,能够适用的海水最大深度为30m。
但是由于来自海水、海风和风机运行荷载的承载形式所限,这种风电设施基础形式对海床工程地质的要求相对较高,而且由于目前海上风力发电机组的单机容量越来越大,单桩的直径过大导致其经济性变差和面临施工技术瓶颈。
因此在实践应用过程中又演化出了单立柱三桩、导管架式以及多桩承台式等多种桩基式基础,通过复杂的结构形式来增强基础的稳
定性和对施工地质条件、荷载变化规律的适应性[4]。
其中的导管架式基础由于良好的经济性和广泛的适用性而获得了较多应用,而多桩承台式基础在海上石油和天然气开采平台建设中有着广泛应用,因此在我国有着比较丰富的设计使用经验和施工技术资源,因此在国内的海上风力发电场建设中有所应用。
4.4负压式基础设计原理及其关键技术分析
鉴于重力式基础在预制和运输方面所受到的限制,科研人员基于运用外力将整个风电设施与海床之间进行固定的考虑,设计了桶式结构的基础,并且在安装就位之后在桶式基础的空腔内制造负压,让基础依靠负压的作用吸附在海床之上[5]。
这一设计形式的实践应用的关键制约因素是海床附近海水的冲刷和海水的腐蚀作用,因为利用负压固定在海床上的基础一旦因外力作用受到损坏,立即会影响风电设施的稳定性,因此这种基础形式目前还没有在海上风电场建设中应用的案例。
4.5悬浮式基础设计原理及其关键技术
悬浮式基础设计研究的出发点是开发利用远海和深水海域上的风力资源,这项技术的研究也建立在已有的海上油气开采平台建设技术的基础上,目前美国和日本在这一方面都取得了实质性的进展,但是碍于远海和深水区域风电场建设、运营和维护的经济性和相关技术的不成熟,目前也还处于探索的阶段。
5结语
综上所述,随着各行各业对能源需求量的不断增大,新能源的工程建设项目越来越多,尤其是海上风力发电工程,一定程度上缓解了电力资源不足的问题。
但是,由于海洋环境的复杂性和特殊性,在进行海上风电建设过程中,必须重视关键技术的合理应用,确保项目的安全性和稳定性。
参考文献
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[2]袁雅琳.风力发电技术与功率控制策略[J].电子技术与软件工程,2018(21):208.
[3]王迪,常山,杨龙.海上风力发电液力调速控制系统分析[J].舰船科学技术,2018,40(21):82-87.
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