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探索全球首个大功率海上风电样机试验风场

福建是我国海上风电资源最好、利用价值最高、开发潜力最大的省份之一。而福清兴化湾所在的海域受台湾海峡“狭管效应”的影响,风能资源丰富,经济性较好,其年代表平均风速可达8~9米/秒,可利用小时数可达3500~4000小时,高于中国其他沿海地区,同时风电场在海湾内,常年涌浪小有助于风机安装与后期运维。

福建兴化湾海上风电场位于福建省福清市江阴半岛东南侧和牛头尾西北侧,处于兴化湾北部。该项目共计安装59台不同机型风机,装机总容量357.4兆瓦。

这里有全球首个大功率海上风电样机试验风场,共安装8家风机厂商的14台5兆瓦以上海上风机;这里有单机容量亚太地区最大、全球第二大的10兆瓦风电机组;这里有全球首创大直径嵌岩直桩风机基础;这里有国内首座将SVG动态无功补偿装置设置在海上的升压站;这里是海上风电高桩承台施工的百科全书。

兴化湾海上风电场从设计、制造、运输、安装、海缆敷设到并网调试等所有工作,由三峡集团联合国内各参建单位共同建设完成,这是三峡集团落实习近平总书记提出的“大国重器必须掌握在我们自己手里”的具体实践,也是贯彻落实习近平总书记“坚持新发展理念勇攀科技新高峰,努力打造精品工程更好造福人民”的重要指示精神所呈交的高质量答卷。

项目建设都遇到了哪些难点?

难点1:项目场址平均水深5-15米,局部机位水深在落潮时不足1米,不能满足大型施工船舶的吃水要求,极大地增加了施工难度,影响施工效率。
难点2:项目场址潮差大,地质复杂且局部存在暗礁,部分机位海底地表岩石裸露(有的地方岩石面是倾斜的,而且常有孤石),同一机位几十米范围内海底地层分布极其不均,海床面冲刷明显,部分机位有较厚的软弱夹层,平台船面临插拔困难、冲刺、坐滩等重大安全风险。
难点3:项目场址地质条件十分复杂,岩基面起伏较大,部分机位海床面地质为黏土层,部分机位为砂土层,还有部分直接属于强风化岩层,钢管桩在强风化岩层中沉桩阻力较大,一般难以一次性沉桩到位,增加沉桩难度。

解决方案

项目团队结合国内外海上风电的建设经验,充分考虑施工工期、本工程的地质条件、现有的施工技术水平等因素,经多次讨论与研究,综合采用了六斜桩嵌岩、八斜摩擦桩、四直四斜桩嵌岩、四植四斜植入桩、六直桩嵌岩等多种基础型式,以适应各种不同的地质条件,为后续其他海上风电项目不同地质条件的桩基处理提供了有益借鉴和参考。

经过反复的演练、讨论,建设团队采用了全球首创大直径嵌岩直桩风机基础工艺,能适应各种地质条件,具备较高承载力与抗倾覆性能力;桩芯混凝土采取优化分层浇筑,在保证设计强度的基础上节省了混凝土浇筑方量;承台钢筋绑扎通过陆上预制,模块化安装的方式,极大节省了海上作业时间,缩短工期。

项目团队首创临时辅助施工平台(分为履带吊作业区、钻孔区及靠船设施3部分),在海上风力达8级以上仍能保证海上交通船只靠泊、施工作业人员进场、施工工序的正常进行,有效增大了施工窗口期;研发了整套浮态吊装(动-静)条件下的海上风机吊装新工艺和新装置,成功使用起重船在浮态条件下完成了海上风机塔筒与机舱的吊装,开创了国内首次浮态吊装大容量风机设备的先例,为紧张的风机安装船资源现状,提供了新的施工方案和技术思路,整体提高风电场风机安装效率。

生态效益

项目整体投运后,年上网电量将达14.3亿千瓦时,可满足约71.5万户三口之家的家庭电量需求,与同等规模的燃煤电厂相比,每年可节约标准燃煤约46万吨、减排二氧化碳约120万吨,节能减排效益显著。

在国家明确“碳达峰、碳中和”各项工作部署后,三峡集团积极响应,已明确力争2023年实现“碳达峰”,2040年实现“碳中和”,并将新能源业务作为核心主业进行打造,大力发展清洁能源、可再生能源和绿色环保产业,增强发展的可持续性。

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