海上风电

Nysted海上风电场：项目时间表与前期招标

供稿人：张蓓文；陆斌 供稿时间：2007-6-15

项目时间表

现简单介绍其项目时间表与前期招标情况。

1998年，丹麦同生产商达成协议，实施一个大型海上风力发电示范项目，目的在于调查发展海上风力发电场的经济，技术和环境等问题，并为未来风力发电场选择区域。

1999年，丹麦能源部原则上批准安装，并开始了Horns Rev和Nysted初期调研和设计。 2000年夏天，得到风力发电场的环境影响评估，于2001年批准了发电场建造的申请。

海上风力发电场的基座建设起始于2002年7月末，基座的建造和安装根据时间表执行，始于承包公布的2002年3月，2003年夏天全部完成，并做好了接收风力涡轮机的准备。第一台涡轮机于年5月9日起开始安装，2003年7月12日开始运行。最后一台涡轮机于2003年9月12日安装并电网，试运行在2003年11月1日结束。

前期招标

ENERGI E2为项目准备了一份技术上非常详细的招标书，其中评价了ENERGI E2在丹麦东部传统火和电网建造，策划和运行方面的经历，以及来自海上风力发电场Vindeby（11×450 kW Bonus）Middelgrunden（10 of 20 x 2MW Bonus）的经验。

涡轮机的选择：选择涡轮机的重要参数有：96％可用性；雷电保护；塔架低空气湿度（为防止腐采用单个起重机用于安装大型部件；能完全打开机舱；在所有电力设备采用电弧监测的防火措施等最后丹麦制造商Bonus（现为Siemens）获得了生产涡轮机的合同，涡轮机额定容量为2.3MW（是机组的升级版），是2004年Bonus所能生产的最大容量涡轮机。 风机叶片的选择：Bonus为Nysted的2.3MW涡轮机开发了一种特殊的叶片（不含胶接接头，一片成此前，叶片先在2000年1.3MW涡轮机预先检测过，运行一年后被拆卸进行全面观察。此外，Bon专门成立队伍从生产线随机抽取叶片来检测，检测内容包括20年的寿命测试和叶片的断裂测试。基座的选择：海上风机基座设计需要考虑Nysted风力发电场的工作负载、环境负载、水文地理条地质条件。基座适用性包括涡轮机尺寸、土壤条件、水深、浪高、结冰情况等多个技术要素。水力可用于冲刷保护和起重机驳船安装基座的操作研究。基座面积大约为45000m2，占发电场总面积0.2％。水力模型研究包括各项可能的极端事件，如：波浪扰动的数值模拟和海浪，水流和冰受力算。由于Nysted海底石头较多，单桩式基座不可行，重力式基座较为合适。图1： Nysted 风电用的重力型基座，基座运载和安装的过程要求混凝土基座尽可能轻质。为此，该项目的基座采用带个开孔、单杆、顶部冰锥形的六边形底部结构，底部直径15米，最大高度16.25米，单个基座在中重量低于1300吨，适合海上操作。EIDE V号起重机船从运输码头把基座运载过去。然后，通过孔内添加重物和单杆为基座又增加了500吨重量，这些重量可保持基座的稳定性，防止滑移和倾覆刷保护分为两层结构，包括石头外层和一过滤层，材料由驳船上的液力挖掘机放置。

塔架要求：每个塔架有69米高，比陆上涡轮机的塔架低大约10％，这是由于陆上风切高于海上，只要采用较低的塔架就可获得相同的发电量。

电网联接：为使165MW Nysted海上风力发电场顺利入网，计算整个电网的安全性和负载潮流，分果表明有必要扩容现存电网。SEAS Distribution公司实施了所有电网扩容活动，从电网技术和经面进行分析，内容包括风力发电场连接电网采用交流还是高压直流；瞬态电网稳定性——需要动态补偿；静态电网问题——扩容Falster 和Lolland 132kV 跨海电缆等方面。

最后制定的电网扩容工程：包括海上风机连接采用总长48km的33kV电缆，以及效益成本比最高流技术接入电网；还包括一个33/132kV海上变电站，一条11km132kV海上到陆地的电缆和一条通Radsted的18km132kV陆上电缆；岸上电网需要加装动态无功补偿设备，Radsted现有的132kV变必须添加40MVAr电抗器和母线保护，此外必须安装包括65MVAr感应器和80.2MVAr电容器的动态器；现存的132kV陆上电网也需要扩容，包括Guldborg Sund地区的2km 132kV海下电缆和StorstrSound地区的8km 132kV海下电缆。整个电网扩容工程的建设历时4年。 实施该工程的主要障碍：（1）缺乏经验，Nysted是SEAS 和ENERGI E2建成的第一座海上风力发（2）原定的变电站采用直升机甲板和员工休息室的设计，直接影响到投资成本；（3）Lolland海然保护要求较高。SEAS成功地克服了上述障碍，他们花了1.5到2年时间来定义所有的概念，遵“控制成本且尽可能简化所有事情”的战略。最后提出的方案是所有风力发电场电缆直线形，不造基于非常有利的气象数据，SEAS决定不再建造直升机甲板和员工休息室。Nysted每年80％时间可船来进出变电站，时间上有所保证。这个决定对该项目非常重要，大大降低了成本。同北海的Hor海上风力发电场相比，Nysted变电站投资成本仅仅是它的50％。

Scroby Sands海上风电场：安装与运行 2007-12-06 21:42

Scroby Sands海上风电场：安装与运行

供稿人：张蓓文；陆斌

安装和联网

基座建造：承包商认为重力式基座不适合Scroby Sands发电场，所以采用了单桩式基座。技术人动力分析的方法决定桩体的厚度和深度，分析时考虑了波浪和风负荷可能引起桩体摇摆。设计中要体在运行周期内抵抗最大暴风雨和疲劳载荷。码头采用J型接驳平台，并在设计时考虑该位置的波水流情况。码头设有两个接驳梯子来容纳不同方向的船只进出。桩体在其接近顶部的位置设有工作桩体直径为4.2米，通过法兰的焊接将桩基与塔架连接。安装桩基采用纯打桩方法，码头和接驳平打桩后直接安装，这种高效设计是第一次在Scroby Sands上应用。自升式驳船把200吨桩体和钢运输到建造地点，也减少了海上操作的工序。整个基座建造时间约为24小时。

冲刷保护：Scroby Sands风力发电场位于受大型潮汐影响而成的多沙地带，潮差有3米，潮汐速达1.5m/s。30年来，海床深度改变了8米（该数据由英国海军部在过去50年测得）。巨大海床沉可达6到8米深的冲刷坑使得冲刷保护显得非常必要，尤其是它对电缆的保护。冲刷保护材料由石成，利用侧卸式驳船倾倒石头，组成冲刷保护层。为了在桩体周围均匀分布石料，驳船从离桩基米的六个不同方向倾倒，之后一边倾倒一边离开桩基。

打桩工序：Mammoet Van Oord公司采用“JUMPING JACK”号自升式驳船完成基座安装工程。工程了30个单桩式基座安装，直径4米的桩基采用纯打桩工艺来安装，IHC S1200型液压打桩锤直接

在桩体顶部焊接的法兰上。

塔架、涡轮机、风轮叶片安装：A2SEA公司和Seacore公司使用“MV OCEAN ADY”号和“Excali号自升式驳船安装了30个机组。“MV OCEAN ADY”号采用了自带一个450吨的，可在海上平稳操起重机，并可实现海上快速运输的独特设计。Seacore公司设计和建造的“Excalibur”号自升式可同时运载二个完整的风力发电机，毂高为60m。A2SEA A/S公司在深水区安装了24台涡轮机（年3月26日到2004年5月14日），Seacore公司在浅水区安装了6台涡轮机（为期12天，最后完成于2004年7月1日）。

电缆安装：海下铺设电缆很费时。气象数据往往不足以确定开工时间，在铺设海底三条电缆过程不得不因为其中一条铺设的打断而中断。洋流数据有时也不够充分，潜水员活动受制于强潮汐流物流方面：涡轮机安装工作由Vestas在Campeltown的工厂完成，涡轮机和叶片由Vestas Celt司在SLP Engineering公司的Lowestoft码头预装配。其它物流工作通过Great Yarmouth港务局图：堆放在码头的机组部件/满载机组部件的船舶驶离Lowestoft港

Scroby Sands海上风电场属英国第一批已建海上风电场，于2004年投入运行，由英国E.ON UK Renewables Offshore Wind Ltd （EROWL）公司所有。笔者在“Scroby Sands海上风电场：项目表与前期技术论证”一文中已经就该海上风电场的基本情况作了概要介绍，本文将对该电场的安装网，以及电场运行情况介绍如下。

海上风电场：项目时间表与前期技术论证 2007-12-06 21:40

Scroby Sands海上风电场：项目时间表与前期技术论证

Scroby Sands海上风电场属英国第一批已建海上风电场，于2004年投入运行，由英国E.ON UK Renewables Offshore Wind Ltd （EROWL）公司所有。 该电场基本情况见表1。

表1. 英国Scroby Sands海上风电场基本情况表 发电场名称 Scroby Sands 国家/地区 英国Great Yarmouth, Norfolk 持有者 E.ON UK Renewables Offshore Wind Ltd (EROWL) 开发商 E.ON UK Renewables Offshore Wind Ltd (EROWL) 面积km2 10 水深m 3～12 离岸距离km 2.5 总装机容量MW 60 每年发电量GWh 171 涡轮机数量 30 涡轮机制造商及 Vestas V80 2 额定容量MW 总成本（k欧元） 80,073 正式投入运行时间 2005.3 来源：“Offshore Wind: At a Crossroads” 项目时间表

2002年7月，项目持有者、开发商EROWL公司为项目EPIC（基建、采购、安装和建造）进行招标期6周。最后投标的是Vestas、Mammoet Van Oord、Mayflower Energy/JB Hydrocarbons、A2SSLP/Bouygues和Mowlem/HydroSoil。经分析，EROWL决定将项目建造启动时间从2003年推迟到年，并征询了新的投标。2003年2月Vestas Celtic获得了EPIC所有海上设备的合同。2003年秋装施工启动，2004年7月20日第一台涡轮机开始运转。但当地糟糕的夏季天气给试运行工作造成小的麻烦，直到2004年10月末才完成所有机组的安装工作。此外大风持续影响着工程进度，导致的可靠性测试最终在11月末完成。所有涡轮机在2004年11月31日首次并网。发电场正式运行2005年3月Scroby Sands离岸风电场项目进程时间表如下所示。 1993～1994年 选址评估 1995年 测风杆安装 2002年7月到2003年2月 第一和第二次招标和投标评估 2003年2月末 项目授予 2003年11月到2004年1月 基座安装 2004年4月到2004年4月 岸上电缆铺设 2004年4月到2004年5月 涡轮机安装 2004年4月到2004年8月 Vestas员工培训 2004年5月到2004年8月 铺设交互排列电缆 2004年7月到2004年11月 测试和投运 2004年8月到2004年12月 项目交付 前期技术论证

项目准备阶段曾进行了基础技术论证。论证始于1993～1994年的选址评估期，1995年安装测风杆得风力数据。选址Great Yarmouth的原因在于Great Yarmout具备良好的港口设施和电网分布。论证还包括地震、测海术和钻孔测试，海洋数据收集，输出线路设计，发电场电力构架，详细的基

计等方面。选定Vestas的技术是根据其以往优良的表现和合理的价格。涡轮机成三排分布，但不其位置取决于海床和沙洲的位置。详见图1。 图1： Scroby Sands风电场的风机位置分布

从风电场到变电站，电缆线路须经当地码头管理员、港口当局、渔民和当地市一致通过（线路2）。风电场没有在海上建造变电站，而是通过三根33kV电缆把电力传输到岸上，每根电缆传输涡轮机的发电量，电缆之间在海底以旁通方式相连。

Scroby Sands连接到岸上和涡轮机互连的两种电缆，是由AEI电缆公司提供，分别采用33kV300铠装海缆和33kV240mm2单铠装海缆。陆上电缆由Pirelli电缆公司提供，采用的是33kV单芯500m电缆。

图2：电场至陆上变电站的电缆排布路线