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中国陆地70米高度3级及3级以上风能可开发量超过26亿千瓦
浏览: 发布日期:2019-01-24

  主要参与单位:上海东海风力发电有限公司、上海电力大学、中交第三航务工程局有限公司、上海勘测设计研究院有限公司、华锐风电科技(集团)股份有限公司、国网上海市电力公司、上海交通大学

  项目简介:上海东海大桥海上风电场是我国首个大型海上风电场,项目对海上风机、风机基础、风机安装、海上电气系统等关键问题进行系统创新与先行先试,解决了海上大风浪、急洋流、强腐蚀等共性难题,攻克了我国海域强台风、软地基、通航需求等特殊难题。项目投运以来运行稳定,成果应用至10多个海上风电场,经济社会效益显著。综合技术为国内首创,打破国外垄断,显著促进行业科技进步,助推我国能源转型。

  海风吹来之时,不仅带来了海龙王的传说、老船长的歌唱,更带来了清洁的能源。日前,由国网上海市电力公司牵头组织申报的成果“我国首座大型海上风电场关键技术及示范应用”获得2018年度国家科技进步二等奖。这不仅为我国深入开发近海风电资源提供了可参考、可复制的成功样本,也有效推动了节能环保和美丽中国建设。

  我国是风能资源大国,风能资源包括陆上和海上风能。根据发改委能源研究所探测计算,中国陆地70米高度3级及3级以上风能可开发量超过26亿千瓦,在现有风电技术条件下实际可装机容量将超过10亿千瓦。此外,我国东南沿海及其附近岛屿还蕴含着丰富的海上风能资源,水深不超过50米的近海海域风电实际可装机容量约为5亿千瓦。

  1988年,我国最早的陆上风电场新疆达坂城风力发电场一期工程正式投运。此后30年间,陆上风电场逐步兴建,成为继传统火力发电、水力发电之后的新型发电形式。

  1991年,世界上第一座海上风电场在丹麦投运。早期仅欧洲少数国家掌握海上风电技术,却对我国实行技术封锁与价格垄断,我国迟迟无法开发利用丰富的海上风电资源。此外,与欧洲相比,我国海上风电开发难度更大:我国海域夏秋季节常受台风冲击,最大风力可达17级,极具破坏力;与欧洲硬土地基不同,我国沿海分布有大范围淤泥质软土地基,地基承载力极低;我国海上风电场内具有独特通航需求,安全问题更突出。这些问题都使我国一度对发展海上风电心有余而力不足。

  历经10年攻关,我国首座海上风电场东海大桥10万千瓦海上风电示范工程于2010年破茧而出,正式揭开我国海上风电开发利用的大幕。“我国首座大型海上风电场关键技术及示范应用”正是对这一工程的技术总结。

  虽然海上风电场从外观上看与陆上风电场似乎别无二致,但正是建设地点的特殊,决定了海上风电场建设的“步步惊心”。而经过科研技术人员的长期攻关,制约建设的核心问题最终被攻克。

  东海大桥海上风电场首创多桩混凝土-钢组合式海上风机基础,首次建立了软土条件下的风机基础流体动力计算模型,揭示了淤泥地质中风机基础受力分布规律;首创了多桩混凝土-钢组合式基础结构,基础可承受的压拔承载力提高了20%、最大安全水平位移范围提高了9%;发明了适用海洋淤泥地质环境下高耸结构的混凝土-钢联合承载技术,风机基础撞击承载性能提高了8倍。

  此外,该风电场还首创大型海上风机整体安装技术,发明了初定位、软着陆与精定位的一体化整体安装技术,将单座风机安装的海上作业时间由3天缩短至1天,解决海上有效作业时间短的难题,提高了安装效率与安全性。

  建设难题的破解,秒速赛车计划赋予了东海大桥海上风电场雄壮的“形”,而为风电场量身度制的我国首台国产海上风机,则为风电场激活了一颗激荡的“心”。已实现产业化的国产海上风机,创建了动态气、液、固三耦合风机载荷计算模型,发明紧凑型传动链与载荷分流技术,实现风机有害载荷与有效载荷的高效分流,确保风机最大可承受17级风力的冲击;首创大部件单元自维修系统,首次实现风机自身具备35吨的吊装能力,解决风机在海上孤立环境、有限空间下的大型设备维修问题,降低了海上风机成本61.54%,保证平均可用率高于97%。

  不仅要建设好,更要运维好海上风电场。运维团队创建了大型海上风电场电气系统优化技术,融合海洋地理信息,构建基于超网络理论的大型海上风电场电气系统全寿命周期优化模型,提出柔性边界技术,攻克了大型海上风电场电气系统动态规划多离散变量、强非线性等难题,解决海洋功能区复杂交错的约束难题。与常规方法相比,上述技术节约示范工程电气投资16%,可靠性提高47%。

  2010年6月,东海大桥海上风电场一期工程投运,34台国产3000千瓦风电机组扎根于距上海南汇嘴海岸线千米的东海海域,在我国风力发电史上留下了浓墨重彩的一笔。

  今天,当你驾车行驶于连接上海芦潮港和洋山深水港的东海大桥时,目光一定会被大桥两侧成片的海上风力发电机吸引。在2010年一期工程投运之后,东海大桥海上风电场二期工程于2014年年底投运,两期工程总装机20.42万千瓦。

  整个项目获授权专利71项(发明40项),发表论文152篇(SCI/EI收录101篇),制定标准17项。项目年平均发电量2.3亿千瓦时,近三年新增产值89.8亿元,新增利润7.3亿元,节约示范工程投资5.6亿元,经济效和环境效益显著。

  一期工程投运以来,项目技术整体应用已逾7年。风电场的成功建设与多年安全稳定运行,为国内海上风电开发提供了成功示范。项目技术已经推广应用至江苏、上海、福建、广东等地13个装机容量共260万千瓦的海上风电项目,约占国内海上风电总装机的60%。

  此外,项目组积极响应“一带一路”倡议,项目成果出口至南非、瑞典、西班牙等国家;项目组成功获得了瑞典K&M项目、南非METROWIND项目及南非BTE等项目合约,先后与巴西、爱尔兰等多个国家签订了风电开发协议。

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