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一文看懂:海上升压站

01 初步认识海上升压站

整体式海上升压站

模块式海上升压站

海上升压站是整个风电场的核心,所有的风机发出的电能在此汇集,是将海上风电场各风电机发出电能汇集、升压并送出的海上设施。下面将从海上升压站的特点,风险管控分析两个角度进行分析。

海上升压站的特点

1.环境特点:

海上升压站所处海上环境有海上的防盐雾、防湿热、防生物霉菌“三防”要求,有些地方还有抗强台风和狂浪的要求,以及对付高紫外线辐射的问题,这些对海上风电场电气设备提出了很严格的防护要求。防腐以及密封与散热的处理是主要问题。

2.运行维护特点:

海上风电场远离大陆,采用远程监控、设备状态监测和“无人值守”的运行值班方式。出海交通较为不便,有时海上气侯条件十分糟糕,根本就无法出海巡视或检修。配置专用的运行维护船或专用的运行维护直升机,费用昂贵。

3.安装运输特点:

由于海上环境恶劣、海洋水文地质复杂、海洋气象多变,海上升压站设备的施工安装方法、施工时机掌握、施工安装器具是三大难题。为了保证施工安全,需要采用专用的大型海上运输、安装和起吊船舶,施工费用较高。

02 勘察设计风险分析及控制

2.1 总体要求

海上风电场存在台风、盐雾腐蚀、雷击、巨浪、风暴潮等复杂恶劣的海洋环境,涉及海洋、航运等多方面的敏感因素,存在较大的风险。因此,为确保项目安全顺利推进,进行风险管控显得尤为重要。

2.1 勘察设计技术风险及管控

经过近几年海上风电事业的发展,海上升压站的勘察设计技术有了一定的积累和提升,但由于海上升压站所处的海洋环境的特殊性,仍存在一定的勘察设计技术风险:

2.2 钻孔布置的风险及控制

钻孔布置风险:

海上升压站的定位是风电场总体布局确定的内容之一,通常根据风机总体布置、海床水文条件等,进行经济性比较后综合确定。海上升压站的位置确定之后,施工图阶段的勘察钻孔有时为节约成本,仅在升压站的导管架基础中心位置布置钻孔,若钻孔揭露的中微风岩面较深,导管架的四个基桩设计为非嵌岩桩基,后续的基桩施工则按照后桩法进行打桩作业。但实际上,海底岩面起伏较大,个别基桩位置的实际中微风岩面可能较浅,则此时该基桩的设计必须改为嵌 岩做法,相应的施工方案和措施也须进行调整,此时往往引起工期和费用的大幅增加。

控制措施:

应认真分析前期阶段地质资料,若海上风场中微风化岩面起伏较大,建议施工图勘察阶段 在海上升压站每个基桩位置单独布置一个钻孔。

2.3土力学参数确定风险及控制

土力学参数确定风险:

在海上进行勘察作业,海况( 如海浪大小等) 直接影响海上取土和静力触探等现场操作的质量。在海况较好的时候,也就是风平浪静的时候,现场勘测获取的土样较好,实验室实测出来的侧阻力、端阻力以及剪切强度等力学参数较为准确,能够较好反映实际土层的力学性能; 在海况较差的时候,也就是风浪较大的时候,现场勘察获取土样较差,后续试验的结果跟实际偏差较大。

控制措施:

对于不同海况下获得的勘测成果,应进行客观分析,建议参考同一片海域已有的土层参数成果,综合评价海洋土的力学性能。

03 基础施工风险识别及控制

3.1 沉桩的风险及控制

沉桩的风险:

海上升压站的桩基施工有先桩法和后桩法两种施工方法,采用先桩法施工则事先应设置导向架平台,如上图所示。后桩法施工则利用导管架自身的固定作用,无须设置导向架,可在船舶上直接施打基桩。整体上来说,先桩法的施工费用较高、工期较长。目前国内已施工或正在施工的海上升压站基本采用后桩法施工。

控制措施:

不管先桩法还是后桩法施工,可能由于海床地质条件与地勘资料存在偏差导致钢管桩沉入标高与设计标高不符的风险,此时应结合入土深度及贯入度综合判定是否加长桩长来满足原设计的承载力要求。

3.2 海况施工窗口风险及控制

海上施工经常面对的是强风及波浪,一般只有在一定的海况条件下才可以进行桩基施工。平均每个月少于三分之一的时间,有些项目甚至更少,如果在此时段投入大量的船只和人员,势必造成极大的误工经济损失,若强行施工,则存在人身安全和设备损坏的风险。

因此,务必根据各个项目本身的海况,分析有效的施工窗口期,合理安排人力、物力及施工进度,避免造成经济和人员损失

04 运输风险识别及控制

4.1 运输风险识别及控制

整体式海上升压站运输

海上升压站上部钢结构的组装方式,一般有两种: 模块装配式和整体式,模块化是各个模块( 变压器模块、高压模块等等) 在陆上组装调试完成,然后再到现场起吊就位,整体式是将整个升压站上部结构作为一个整体,陆上完成组装调试后到现场整体安装,目前海上风电场通常采用整体式组装方式,如上图所示。

运输风险:

海上运输条件复杂,容易出现延误、设备倾覆等现象,导致延误的风险来源可能是恶劣的天气、不合理的运输路径或者不切实际的运输计划。

控制措施:

可通过事先了解天气和海况、探明运输路径上的海水深度和运输障碍,选择较好的天气、避让不利航运的路径、制定切合实际的运输计划来规避。同时为应对各种突发事件,也建议事先做好各种应对措施,比如尽量避免经过恶劣海况的海域,必要时停船靠港。

05 安装风险及管控

5.1 运输风险识别及控

整体升压站上部结构作为一个整体,体型高大,运输过程中受天气、海况等影响较大,存在出现整体倾覆的风险。规避此类风险,首先应选择有效宽度大于升压站整体边界的船舶,使升压站底部4 根立柱能够在船舶上进行有效固定,其次在进行绑扎设计时,应考虑极端工况,最后在解释放固定的时候,尤其是剩下最后一个固定点未释放的时候,应做好临时固定措施。

来源:海油新能源

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