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海上風力發電前景( 二 )

海上生活百科


(1)常用的混凝土基礎
丹麥的第一個引航工程采用混凝土引力沉箱基礎 。顧名思義，引力基礎主要依靠地球引力使渦輪機保持在垂直的位置 。
保Vindeby和Tunoe Knob海上風電場基礎就采用了這種傳統技術 。在這兩個風場附近的碼頭用鋼筋混凝土將沉箱基礎建起來，然后使其漂到安裝位置，并用沙礫裝滿以獲得必要的重量，繼而將其沉人海底，這個原理更像傳統的橋梁建筑 。
兩個風場的基礎呈圓錐形，可以起到攔截海上浮冰的作用 。這項工作很有必要，因為在寒冷的冬天，在波羅的海和卡特加特海峽可以一覽無遺地看到堅硬的冰塊 。
在混凝土基礎技術中，整個基礎的投資大約與水深的平方成比例 。Vindeby和Tunoe Knob的水深變化范圍在2.5～7.5米之間，說明每個混凝土基礎的平均重量為1050噸 。根據這個二次方規則，在水深10米以上的這些混凝土平臺，因受其重量和投資的限制，混凝土基礎往往被禁止采用 。因此，為了突破這種投資障礙，有必要發展新的技術 。
(2)重力+鋼筋基礎
現有的大多數海上風電場采用重力基礎，新技術提供了一種類似于鋼筋混凝土重力沉箱的方法 。該方法用圓柱鋼管取代鋼筋混凝土，將其嵌入到海床的扁鋼箱里 。
(3)單樁基礎
單樁是一種簡單的結構，由一個直徑在3.5米到4.5米之間的鋼樁構成 。鋼樁安裝在海床下10米到20米的地方，其深度由海床地面的類型決定 。單樁基礎有力地將風塔伸到水下及海床內 。這種基礎一個重要的優點是不需整理海床 。但是，它需要重型打樁設備，而且對于海床內有很多大漂石的位置采用這種基礎類型不太適合 。如果在打樁過程中遇到一塊大漂石，一般可能在石頭上鉆孔，然后用爆破物將之炸開，繼而打成小石頭 。
4)三腳架基礎
三腳架基礎吸取了石油工業中的一些經驗，采用了重量輕價格合算的三腳鋼套管 。
風塔下面的鋼樁分布著一些鋼架，這些框架分掉了塔架對于三個鋼樁的壓力 。由于土壤條件和冰凍負荷，這三個鋼樁被埋置于海床下10～20米的地方 。
三、海上風電場的并網
1.電網
丹麥輸電網1998年總發電量共計10吉瓦 。在建或未建的海上風電場共計4.1吉瓦 。丹麥西部和東部電網沒有直接并網，而是采用AC(交流輸電線)方式并入德國和瑞典的輸電系統 。其它風電場與瑞典、挪威和德國的聯網方式采用直流方式 。
海上風電場的并網本身并不是一個主要技術問題，該技術人所共知 。但是為確保經濟合理性，對偏遠海上風電場的并網技術進行優化非常重要 。
丹麥第一批商用海上風電場位于距離海岸15～40千米的海域，水深5～10或15米，風電場裝機在120到150兆瓦之間 。第一批風電場(2002年)使用1.5兆瓦的風力發電機，該機型需在陸地上試運行5年 。
2.敷設海底電纜
海上風電場通過敷設海底電纜與主電網并聯，此種技術眾所周知 。為了減少由于捕魚工具、錨等對海底電纜造成破壞的風險，海底電纜必須埋起來 。如果底部條件允許的話，用水沖海床(使用高壓噴水)，然后使電纜置人海床而不是將電纜掘進或投入海床，這樣做是最經濟的 。
3.電壓
丹麥規劃的120-150兆瓦的大風電場可能與30～33千伏的電壓等級相聯 。每個風電場中，會有一個30～150千伏變電站的平臺和許多維修設備 。與大陸的聯結采用150千伏電壓等級 。
4.無功功率，高壓直流輸電
無功功率和交流電相位改變相關，相位的改變使能量通過電網傳輸更加困難 。海底電纜有一個大電容，它有助于為風電場提供無功功率 。這種在系統中建立可能是最佳的可變無功功率補償方式決定于準確的電網配置 。如果風電場距離主電網很遠，高壓直流輸電(HVDC)聯網也是一個可取的方法 。
5.遠程監控
顯然，海上風電場遠程監控要比陸地遠程監控更重要一些，Tunoe Knob和Vindeby海上風電場采用遠程監控已達數年 。
人們預測這些風電場用1.5兆瓦的大機組，在每件設備上安裝一些特別的***，以用來連續地分析***在設備磨損后改變工作模式而產生的細微振動，這樣可能會帶來一定的經濟效益 。同樣地，為了確保機器得到適當的檢修，工業中一些產業也需要對這項技術非常了解 。
6.定期檢修
在天氣條件比較惡劣的情況下，維修人員很難接近風機，風機得不到正常檢修和維護，造成安全隱患 。所以，確保海上風機高可靠性顯得尤其重要 。對于一些偏遠的海上風電場，應合理設計風機的定期檢修程序 。

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