❶ 風電塔大小投資
目前風電行業用的風電塔,通常用鋼材Q345D或Q345E製造。其中Q345E用於高寒地帶,最低溫度大約可承受零下35°左右。結構上通常為上小下大的圓錐形狀,因此叫做塔筒。
為了製造和運輸的方便,塔筒一般製造成為3段或4段,兩兩之間用法蘭連接。不同風電機組的額定發電功率不同,發電機組風輪輪轂高度不同,所以塔筒總高度也不同。目前一般塔筒高度也就是60米到80米高,對於典型的1.5MW~3MW風電機組,頂端直徑約3米多,底端直徑約4.5米左右。總重量約150噸上下。製造價格大約每噸1.1萬元。
但是風電塔也要包括地基基礎和基礎內的預埋基礎環等,目前陸地風機通常採用擴展式鋼筋混凝土基礎,該基礎大約500個立方米左右,製作價格總計約80萬元。所以總的來說,每個風電塔的投資大約二三百萬元,機組不同,塔的價格就有不同,不能一概而論。
以上是我的一點小經驗,希望對你有用。
❷ 風電機組地基基礎設計規定介紹
現階段,我國對風電機組地基基礎設計有什麼規定?基本情況怎麼樣?以談判下是中達咨詢小編梳理風電機組地基基礎設計規定專業建築術語相關內容,基本情況如下:
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風電機組地基基礎設計規定基本概況:
風電機組地基基礎設計規定的編制歷時兩年,在編制過程中,對已建和在建風電場、設計單位、生產廠家進行了實地及信函調研;收集了國內外規程規范、已建祥侍鋒和在建風電場工程的設計資料;開展了試設計,並與《建築謹晌地基基礎設計規范》GB 50007和《建築樁基技術規范》JGJ 94進行了對比分析;開展了地震作用對地基基礎的影響和擴展基礎設計方法等專題研究;以GB 50007為基礎,並借鑒了建築、電力等行業的相關設計規范,經廣泛徵求意見和反復修改完善,經審查形成了本標准。
風電機組地基基礎設計規定基本信息:
書 名 風電機組地基基礎設計規定
ISBN 155084569
頁 數 143
出版時間 2008-1-1
裝 幀 平裝
開 本 大16開
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❸ 風電基礎和輸電系統組成
風電機組基礎結構的主要作用是固定風機,其有四種基本形式:陸地基礎、單樁基礎、基腳架基礎和浮式基礎,其使用范圍和具體結構如下圖:
目前建成的海上風電場大多採用高壓交流輸電系統(HVAC),其由以下幾部分組成:交流集電線路,海上升壓站和無功補償設備,海底電纜,陸上變壓站和無功補償設備。通過交流集電線路將各個風力發電機產生的電收集起來,再通過海上升壓站將電壓升高,然後通過海底電纜將電輸送到岸上變壓站。此外,基於電網換相換流器(LCC)的直流輸電系統被廣泛應用於陸上長距離輸電和海底電纜等領域,技術較為成熟,也可用於海上風電輸電領域。
所謂集電線路,即是匯集風機所發電量並輸送至升壓站的輸電系統,海上風電場集電線路主要由海纜、海纜終端頭、海纜連接頭、風機環網櫃組成。
集電線路的布置(也稱集電線路拓撲)需要考慮風場的規模、風機單機容量、海纜電壓等級、冗餘度或可靠性要求、工程造價,甚至開發商風險承擔能力等各種因素。因此,集電線路設計是一個權衡博弈的過程,沒有最優的方案,只有最合適的選擇。
與陸上風電場常用的連接方式相同,風機採用普通鏈式串接方式。
優點:系統結構最簡單,通過海纜變徑方式可有效降低成本。
缺點:系統可靠性差,當升壓站與組串首台風機之間的電纜故障時,則整條迴路退出。
典型案例:
Belwind 1:比利時,165MW,55台V90-3.0MW(Vestas)
Nobelwind:比利時,165MW,50台V112-3.3MW(Vestas)
Nysted 1:丹麥,165.6MW,72台SWT-2.3-82(Siemens)
Nysted 2:丹麥,207MW,90台SWT-2.3-92(Siemens)
Sheringham Shoal:英國,316.8MW,88台SWT-3.6-107(Siemens)
Dudgeon:英國,402MW,67台SWT-6.0-154(Siemens)
Gemini:荷蘭,600MW,150台SWT-4.0-130(Siemens)
Neart Na Gaoithe(建設中):英國,448MW,54台SG 8.0-167 DD(SG)
類似前一種星型鏈式結構,但允許在風機處引出分支。
優點:系統結構較簡單,通過海纜變徑方式成本將更低。
缺點:系統可靠性較差,與星型鏈式結構存在同樣問題;當採用66kV集電線路時,風機環網櫃及海纜引入段的設計可能會影響該方案的採用。
典型案例:
Borkum Riffgrund 1:德國,312MW,78台SWT-4.0-120(Siemens)
Horns Rev 1:丹麥,160MW,80台V80-2.0MW(Vestas)
Gwynt-Y-Mor:英國,576MW,160台SWT-3.6-107(Siemens)
Walney 2:英國,183.6MW,51台SWT-3.6-120(Siemens)
Gode Wind 1&2:德國,582MW,97台SWT-6.0-154(Siemens)
Galloper(建設中):英國,353MW,56台SWT-6.3-154(Siemens)
在首台風機採用樹狀結構,之後為星型鏈式結構。
典型案例:
Anholt:丹麥,399.6MW,111台SWT-3.6-120(Siemens)
Horns Rev 2:丹麥,209.3MW,91台2.3MW SWT-2.3-93(Siemens)
Bard 1:德國,400MW,80台Bard 5.0(Bard)
Walney 1:英國,183.6MW,SWT-3.6-107(Siemens)
Westermost Rough:英國,210MW,35台SWT-6.0-154(Siemens)
Race Bank:英國,573.3MW,91台SWT-6.3-154(Siemens)
Walney Ex. 1&2:英國,659MW,40台V164-8.25MW(MVOW)和47台SWT-7.0-154(Siemens)
為獲得更高的可靠性及冗餘度,將星型鏈式結構的兩台組串末端風機用海纜連接起來的形式。
優點:系統可靠性、冗餘度高。
缺點:海纜輸送容量考慮額外的冗餘度,截面增加導致成本上升。
典型案例:
Alpha Ventus:德國,60MW,6台5M(Senvion)和6台M5-116(Adwen)
Amrumbank West:德國,302MW,80台SWT-3.6-120(Siemens)
Butendiek:德國,288MW,80台SWT-3.6-120(Siemens)
En Baltic 2:德國,288MW,80台SWT-3.6-120(Siemens)
Meerwind:德國,288MW,80台SWT-3.6-120(Siemens)
London Array:英國,630MW,175台SWT-3.6-120(Siemens)
將星型鏈式、樹狀鏈式和環網結構結合起來的鏈接方式,形成更靈活的網狀矩陣式系統。
優點:系統可靠性、冗餘度更高。
缺點:系統結構復雜,成本較高。
典型案例:
Dan Tysk:德國,288MW,80台SWT-3.6-120(Siemens)
Global Tech I:德國,400MW,80台AD 5-116(Adwen)
Riffgat:德國,108MW,30台SWT-3.6-120(Siemens)
Merkur OWF(建設中):德國,396MW,66台Haliade 150-6MW(GE)
海纜的種類可以從四個方面來簡單劃分。從結構上看,主要分為三芯海纜和單芯海纜,中低壓線路使用三芯海纜居多,高壓線路使用單芯海纜居多;從功能上看,半個世紀前,海纜只有單純的電能傳輸功能,現在的海纜集成了兩種功能,有效地實現了電能和信號在同一根纜線上傳送,這種結構節約了大量的傳輸通道和物料成本;從絕緣組成看,分為充油絕緣海纜和擠出塑料絕緣海纜,最早得到發展的是充油海纜,但維護成本高,環境不友好,隨著技術的發展,輕型、環境相對友好、易生產和維護的擠出塑料絕緣海纜走進了歷史舞台,逐漸占據了全球市場;從負荷類型看,分為直流海纜和交流海纜,直流海纜特點是損耗小,易於實現長距離輸電,但直流海纜的應用經驗並不豐富,直流換流站等配套建設費用高昂,交流海纜損耗大,但運維技術成熟,配套建設費用小,因此海纜線路設計者們通常要進行技術和經濟上的權衡,實現效益最大化。
對於深度小於200米的淺海區,通常採用埋設,對於深度大於200米的深海區,通常採用敷設,主要涉及三個階段:勘察清理,海纜敷設和沖埋保護。首先,敷設船從海纜製造廠裝載著成盤的海纜來到岸邊,在海纜上每隔一段距離綁一個「救生圈」,將海纜浮起,陸地上的牽引機將海纜牽引上岸,電纜上岸後拆除「救生圈」,電纜就下沉至海底,敷設船沿設計線路「邊走邊放」,同時利用水下監控設備反饋工況,控制敷設船的前進速度、方向和敷設速度,繞開凹凸地面和岩石等不良工況,避免損傷電纜。海纜敷設示意如下圖所示
海纜的絕緣結構和陸地電纜基本一致,但是由於海纜的應用環境比陸地復雜很多,因此設計者們給它多穿了一套「軟蝟甲」,保護海纜免受損傷。典型的海纜結構如下圖所示。
最外層是PP繩和瀝青,用來抵禦海水腐蝕、下一層是鋼絲鎧裝,用來加強海纜的機械強度,防止外力破壞、鉛護套用來抵禦海水腐蝕和強大的水壓、阻水層可以阻止當鉛護套損壞時,海水滲入鉛護套並沿軸向擴散、海纜絕緣層和陸纜絕緣層沒有區別,用來傳送能量、內外屏蔽層用來均勻電場分布,提高絕緣壽命、基於阻水考慮,採用緊壓導體引導能量傳輸。正是這些獨特的機械和電氣設計,海纜才可以「安心」地躺在海底工作。
風電場主要的能量傳遞和轉換設備是變壓器。 風力發電機出口側的低電壓(690~900伏不等,隨型號不同有差異) , 經內部的升壓單元升至35千伏, 由35千伏海纜將能量送至 海上升壓站,再升至220千伏後,向陸地輸送。 這樣一系列的升壓過程可以有效地減少能量於傳輸過程中在電纜上的損耗。
根據風電場選址,針對不同的施工水平及環境條件,形成了兩種模式的海上升壓站結構—— 模塊裝配式海上升壓站結構 和 整體式海上升壓站結構 。模塊裝配式海上升壓站是將升壓站分為若干個模塊,如變壓器模塊、高壓模塊、中壓模塊、站用電模塊、輔助系統模塊、控制模塊等, 每個模塊都採用鋼結構,在陸上組裝廠製作, 在陸上完成模塊內的設備安裝調試,然後各模塊單獨運至現場起吊並就位,各模塊安裝完成後現場再進行各模塊之間的連接。整體式海上升壓站是將整個升壓站上部結構作為一個整體,在陸上組裝廠完成整個升壓站的製造、設備安裝和調試,然後整體運至現場,採用大型起重船安裝。選擇何種方式取決於工程的實際施工、運輸條件和能力。
海上升壓站一般**分為無人操作的海上升壓站(A類)、臨時或者長期有人操作駐守的海上升壓站(B類)以及有無人操作的海上升壓站平台加一個生活平台(C類)。通常情況下,離岸距離近一些的中小型交流海上升壓站選擇A類,離岸距離近一些的大型交流海上升壓站或者直流海上升壓站選擇B類,海上風電場連續分期建設時可選擇C類。
海上升壓站結構設計包括上部結構、下部支撐結構設計。 以220 kV海上升壓站為例,目前國內建成的或者是在建的項目,220 kV海上升壓站均由上部組塊和下部基礎(單樁或導管架基礎)組成。
1)上部結構布置
一層(甲板層)主要作為電纜層及結構轉換層,主要布置有 事故油池、救生裝置、樓梯間 等。
二層為整個海上升壓站主要核心區域,布置 主變、主變散熱器、開關室、接地變室、低壓配電室、應急配電室、GIS室(體絕緣組合電器設備)以及水泵房等輔助房間。
三層為主變室和GIS室上部挑空,同時布置蓄電池室、通信繼保室、避難室、柴油機房及暖通機房等。
頂層一般布置懸臂吊、空調外機、通信天線、氣象側風雷達、避雷針;另外,可根據實際需要,布置直升機懸停區。
2)下部結構布置
海上升壓站的基礎形式根據地質條件、水深條件、上部結構尺寸重量等條件,可以考慮單樁基礎、多樁基礎、導管架基礎或高樁承台基礎。 導管架基礎的適用范圍較廣,對於水深較深的區域採用導管架基礎。
3)防腐設計
海上風力發電機的使用壽命一般為25年,海上升壓站考慮在正常維護的情況下,其防腐設計年限也應不小於25年。 大氣區宜採用滿足****C5-M****腐蝕性環境要求的防腐塗層進行保護 ,在浪濺區、水位變動區、水下區宜採用滿足Im2(浸於海水或含鹽水中)腐蝕性環境要求的防腐塗層結合犧牲陽極進行防護,在泥下區宜採用犧牲陽極進行防護。
2.3電氣設計方案
按照目前的廠址規劃方案和項目開展情況,300 MW是一個海上風電場項目較為常見的裝機容量。本文擬在此容量的基礎上考慮電氣設計方案,為以後的項目設計提供參考。
目前投產或者已經在建的 海上升壓站,風電場均採用二級升壓方式 ,機組升壓變高壓側選擇35 kV電壓等級,場內集電線路採用35 kV海底電纜方案,風電場經過海上升壓站升壓到220 kV後,通過海底電纜送至陸上集控中心,轉架空線後接入系統。 兩級升壓的方案能快速升壓,減少升壓環節,減少損耗。
2.3.1主要電氣設備選型(電氣一次)
總結歐洲海上風電場的運行經驗, 海上升壓站設備宜布置在全密封、微正壓的屋內結構物中,並配置帶有海風處理裝置的暖通空調 系統。另一方面,電氣設備和其他設備本身的防腐能力要加強和提高,防腐等級符合ISO 14922,達到相應的C4級或C5級要求。
1. 220 kV主變壓器
海上升壓站主變採用 三相、低壓雙分裂、自然油循環自冷卻型,油浸式、有載調壓升壓式電力變壓器。 海上升壓站選址一般位於潮濕、重鹽霧的地區,所以電氣設計方案一般採用主變、散熱器分體布置,高壓側採用戶內 GIS(開關站/高壓配電裝置) ,低壓側採用戶內SF 6 氣體絕緣金屬封閉開關櫃。本體戶內布置,散熱器戶外布置,以控制海上腐蝕環境對設備的影響。
2. 220 kV主變中性點設備
主變220 kV側中性點採用經隔離開關接地方式,配置一套中性點成套設備。
3. 220 kV配電裝置
採用GIS實現。
2.3.2 35 kV配電裝置
35 kV配電裝置主 要涉及40.5 kV開關櫃、站用變兼接地變壓器以及35 kV中性點設備 。海上升壓站40.5 kV配電裝置採用SF 6 充氣絕緣型,為箱式型式,戶內單列布置,主變35 kV進線及接地變出線均採用電纜方式。35 kV系統採用小電阻接地,每段35 kV母線配置一台接地變(其中兩台兼場變)及一面接地電阻櫃。
2.3.3 0.4 kV配電裝置
0.4 kV配電裝置主要包括柴油機及0.4 kV低壓配電屏 。
海上升壓站採用柴油發電機作為站用電源的應急備用電源,當全站停電時,需啟動柴油機,供重要負荷運行。海上升壓站內通信電源、遠動電源、監控電源、事故照明及事故通風、消防火災系統、導航設備等為一級負荷,設備操作電源為二級負荷,其他均為三級負荷。 海上升壓站中,所有一、二級負荷設計有兩回線路供電。
低壓配電屏配置分工作配電屏和應急配電屏,採用戶內單列布置。
2.3.4電氣二次
海上升壓站和陸上集控中心統一配置計算機監控系統,設備配置和功能要求按照海上升壓站「無人值守」方案設計。通過海底電纜中的復合光纖,由陸上集控中心實現對海上升壓站目標及海上風機的實時遠程監控,最大限度地優化了海上升壓站整體運行方式。
2.4安全系統設計
2.4.1防雷接地設計
為了保證升壓站設備的安全運行和值班人員的人身安全,結合海上升壓站平台的特點,遵照IEEE std.80標准《IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding》和國家標准GB/T50065—2011《交流電氣裝置的接地設計規范》、GB 50169—2006《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》等規定的原則,依照大電流接地系統的方式進行設計。
2.4.2直擊雷保護
海上升壓站內需要進行直擊雷保護的設備有頂部 平台甲板、VAST天線(衛星通信)、氣象站、VHF天線(高頻波段信號)、GPS天線、NAVTEX天線(航行警告接收機)、暖通室外設備、空調室外機、變壓器戶外散熱器。
根據設備布置及吊機上避雷針位置,海上升壓站頂部需設置一定數量的針式接閃器,與吊機避雷針形成聯合保護,主要保護VAST天線、氣象站、VHF天線、GPS天線、NAVTEX天線、通信天線、暖通室外設備、空調室外機。頂部平台甲板和變壓器戶外散熱器通過針式接閃器、避雷針、保護圍欄聯合保護。
2.4.3配電裝置的侵入雷電波保護
在配電裝置的適當部位配置氧化鋅避雷器,以防止雷電侵入波對電氣設備的損害。海上升壓站的220 kV GIS與海底電纜連接處、與主變連接處, 35 kV進出線處均設置氧化鋅避雷器,以保護站內設備。400 V低壓配電系統裝設防浪涌保護器 。
2.4.4接地網布置
海上升壓站 以4根基礎大鋼管樁作為自然接地體 ,平台內所有接地裝置最終均連接至鋼管樁上。 鋼結構平台應焊接成整體,形成完好的電氣通路。
海上升壓站內各層設置接地網,主接地網沿房間牆壁明敷布置,支線接地網沿地面明敷布置。不同層之間通過結構鋼立柱形成電氣聯系 ,至少保證主網和2根不同立柱可靠連接。
所有電氣設備均應進行接地,電氣設備每個接地部分應以單獨的接地線與接地干線相連,嚴禁在一個接地線中串聯幾個需要接地的部分。
2.4.5給排水和暖通方案
海上升壓站上主變壓器、柴油發電機等容易引發B類火災的設備及其設置場所均採用高壓細水霧滅火系統。400 V主配電盤、應急配電盤、蓄電池、繼電保護裝置、40.5 kV高壓開關櫃、電阻櫃等櫃室設備中使用火探管式氣體滅火系統。應急避難室、暖通用房、GIS室、40.5 kV開關室等設備用房及所有電氣用房架空地板下採用高壓細水霧系統進行保護。
2.4.6建造施工原則
海上升壓站施工建造應遵循 「先陸上後海上」 、 「先水上後水下」 的原則。建造過程中,應根據結構、電氣、暖通、管系、舾裝各專業特點,合理制定施工工序,減少各專業之間的交叉及相互干擾。
海上升壓站上部組塊宜在陸上完成全部設備安裝、調試後,整體吊裝裝船,發運至海上升壓站站址安裝就位。
2.5無功補償設備
無功功率補償 Reactive power compensation,簡稱無功補償,在電力 供電系統 中起 提高 電網 的 功率因數 的作 用,降低供電 變壓器 及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環境 。所以 無功功率補償 裝置在電力 供電系統 中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置,可以做到最大限度的減少電網的損耗,使 電網 質量提高。反之,如選擇或使用不當,可能造成供電系統,電壓波動, 諧波 增大等諸多因素。
2.6陸上變電站