基于集约理念的海上风电用海面积控制指标研究

近年来我国沿海地区海上新能源用海、油气用海、交通运输用海等需求显著提高,对海洋空间资源的刚性需求急剧增加,供需矛盾日益紧张。尤其是海上风电用海,受国家宏观战略影响,呈现跨越式发展,装机容量跃居世界第一。大规模海上风电建设对海洋空间资源配置提出更高的要求,如何既保障海上风电用海需求,又协调海上风电与其他行业的用海矛盾,成为亟待解决的重要问题。树立自然资源集约利用理念能够良好解决上述问题,集约利用理念既是全面提高海洋空间资源利用效率的内在要求以及协调保护与利用显著矛盾的需要,更是协调保护与发展关系的关键。基于此,文章系统分析现有海上风电场外缘边线包络海域面积、确权海域面积等数据,采用集约化的空间资源开发理念,从项目选址与海缆路由、风电场设计与技术要求、用海范围及确权面积控制等方面完善海上风电用海面积控制指标体系,以期提高海上风电项目用海集约水平。     

我国海上风电发展的主要问题及对策建议

随着陆上风电资源的大规模开发利用,海上风电作为我国高度重视的新能源产业,已进入发展的关键时期。文章从海域使用的角度分析风电用海的基本特点,研究海上风电在用海面积、规划编制、管理制度、资源环境影响等方面存在的问题,并据此提出"完善海上风电规划、创新管理制度、规范风电场选址和风机布置、加强海上风电资源环境影响评价"的海上风电发展对策建议。分析表明:风电用海具有确权用海面积小、实际占用海域面积大的特点,且风电用海具有排他性、容易造成海洋空间的破碎化;另外,目前海上风电存在规划面积和布局不合理、挤压其他行业用海空间,风电项目预可研阶段缺乏海洋管理部门的先期介入,风电建设对海洋资源环境的影响研究甚少等问题。在此基础上,提出我国海上风电发展的对策建议,以期促进中国海上风电产业平稳可持续发展。     

广东省实施海洋牧场与海上风电融合发展的可行性分析

海洋牧场是修复海洋生态环境和涵养近海渔业资源的新模式,海上风电是我国新的清洁能源产业,本文在分析广东省海上风电场建设的基础上,建议积极推进海上风电和海洋牧场融合发展.分析了马尾藻藻礁建设在海洋风电场的适宜性和投放条件,探讨了在广东省开展以人工藻礁场+海上风电场为特点的融合发展模式的可行性,以及对于生态用海、生态管海和海...     

“双碳”背景下福建海上风电的挑战与机遇

福建具有丰富的海上风能资源,是我国海上风电重点布局区域之一,其海上风电发展也是我国海上风电发展的缩影。文章在“双碳”背景下,采用SWOT分析法综合分析福建海上风电的发展优势,以及其面临的平价上网、走向深远海、项目用海和碳减排等挑战与机遇,并提出考虑海底电缆与生态红线的兼容、海上风电的产业协同、统筹协调各部门关系以及调整单机用海面积范围等相应的管理对策,旨在更好地在“双碳”背景下抓住机遇,尽早实现福建的“双碳”目标,同时为福建乃至全国海上风电的发展和管理提供决策参考。     

广东省实施海洋牧场与海上风电融合发展的可行性分析

海洋牧场是修复海洋生态环境和涵养近海渔业资源的新模式, 而海上风电是我国新的清洁能源产业。本文在分析广 东省海上风电场建设的基础上, 分析了马尾藻藻礁建设在海洋风电场的适宜性和投放条件, 探讨了在广东省开展以人工藻礁 场 ＋ 海上风电场为特点的融合发展模式的可行性, 以及对于生态用海 、生态管海和海域资源集约节约利用的必要性。研究 认为“海洋牧场 ＋ 海上风电”的发展模式将成为未来提高海域综合利用水平的重要发展方向。     

江苏省海上风电用海项目调查

为加强对海上风电项目的用海管理,规范海上风电产业的用海活动,促进海域空间资源的科学合理开发利用,文章采用海上风电用海权属、风机遥感影像解译和海上风电用海项目核查的数据,以2016年年底为时间节点,对江苏省海上风电用海项目的确权管理、疑似疑点疑区、项目承担企业和项目运营情况进行调查,并根据调查结果提出存在的问题和建议。研究结果表明:江苏省共确权海上风电用海项目44个,已建设40个,总建设面积为6 712.91hm~2;疑似疑点疑区海上风电用海项目有26个;项目承担企业主要包括华能国际电力股份有限公司等;已建成投产并网的海上风电用海项目有29个,总投资额近293亿元,年发电量约50kW·h,年产出额近34亿元;目前海上风电用海项目主要存在未取得海域证、部分风机偏离原批复界址范围和规划布局不合理的问题,未来应坚持保护优先和适度开发原则、规范项目管理、优化规划布局以及加强动态监测。     

0903号台风对我国海上风力发电的影响

基于CCMP(cross-calibrated multi-platform)再分析风场数据,研究了0903号台风经过前后21天对我国东部5个海上风电场的影响。发现:风机的输出功率受其所处台风场的相对位置影响,台风北进过程中前沿(后沿)在2009年6月18—19(27—28)日使得风机输出功率显著增加,而6月22—23日,台风中心进入东海时, 5个站位风机输出功率最低。唐山市海港区S1站单机运营能力最低(64.3%)且额定容量最低(0);嘉兴市平湖县S4站单机运营能力最高(88.1%);南通市如东县S3站单机额定容量最大(13.1%)。0903号台风过境整个过程中,风速未超过风机的切出风速,对我国东部海洋风力发电场,提高了发电量。     

海上风机整体吊装技术在舟山海域的应用

海上风机整体吊装技术已在多个海上风电场成功应用,但随着海上风电场深海化发展的趋势,海况条件越来越复杂,整体吊装技术的应用需要解决一些新的技术难题,文章结合国电舟山普陀6号海上风电场项目实例,通过对整体吊装现有工艺和现场海况条件进行分析对比,提出改进措施,并得到实践验证,保证了项目的顺利进行。     

基于非定常面元法的海上浮式风机气动性能研究

对于海上浮式风机而言,由于受到剪切风、塔影效应、浮式基础运动等因素的共同影响,其气动载荷会更加复杂,因此如何准确快速地对海上风力机的气动性能进行预估显得尤为重要。基于速度势的非定常面元法理论,研究海上浮式风机气动载荷特性,编制了相关的计算程序。以NREL 5 MW风机为例,建立了叶片和尾流的三维数值模型,计算得到了不同风速下风机的输出功率以及叶片表面的压力分布,对比数据结果分析了该方法的可靠性。针对非定常流动,模拟了剪切风和塔影效应的作用,并重点分析了浮式基础运动对风机气动载荷的影响。研究表明,浮式基础的纵荡和纵摇会增加输出功率的波动幅值,艏摇运动会导致单个叶片上的气动载荷产生较大的波动,为浮式风机叶片控制提供了参考。     

支撑结构频率对海上风机动力响应的影响机理研究

海上支撑结构的优化设计是海上风机技术发展的必然趋势,降低支撑结构的载荷是保证风机安全运行的有效途径。海上支撑结构受到风浪复杂环境荷载作用,风、浪载荷决定着塔底承受较大的剪力和倾覆力矩,同时风浪的随机性和周期性会影响塔架的疲劳载荷。基于海上风机支撑结构频率对载荷影响的研究,分析海上支撑结构频率对叶片根部挥舞和摆振响应的影响,探究频率对风机响应的影响机理。研究表明：波浪频率诱导是基础疲劳载荷响应的主要原因;开展单桩基础设计,当整机频率确定时,基础变径段可设置于浪溅区下部区域范围;叶片摆振响应受1P频率影响较大,在风机设计时可增加叶片摆振方向的阻尼;当整机频率邻近3P频率时,塔筒刚度变化对基础载荷响应的影响大于基础刚度变化;海上支撑结构设计时可优先考虑塔筒刚度。     

国内外海上风电发展现状及海域使用中的有关问题分析

文章介绍了国内外海上风电发展现状,探讨了海上风电场建设中应该注意的有关问题。提出了海上风电场选址应该从符合海洋功能区划、具备良好的外部依托条件和与水文动力等自然条件相适应等角度考虑,给出了海上风电场风机平面布置的原则;并指出了海上风电场运行后维护工作的难度和重要性。     

海上风机噪声对海洋生物的影响研究

海上风电是未来沿海各国海上能源开发的重点。我国海上风电正处于起步阶段,已建和规划中的风电场逐渐增多。国内对海上风电场环境影响研究,尤其是风机噪声对海洋生物的影响研究几近空白。文章总结了近年来国外海上风电场运营过程中水下噪声的基本概况,以及对海洋鱼类（游泳鱼类和底栖鱼类）、哺乳动物和底栖生物影响的研究成果。就我国未来海上风电场建设规划,提出海上风电场运营期风机噪声研究的不足及海洋生物听闽范围研究的缺乏,为我国制定海上风电项目环境影响评价规范提供科学参考,并指出水下噪声对我国海洋生物影响的研究方向。     

叶片变桨失效过程中空气动力失衡对海上风机影响

叶片桨距角之间的角度差异产生的空气动力失衡是海上风机的主要动力问题之一。基于海上风机分析程序FAST和水动力计算程序WADAM开发的一种时域数值模拟程序,可计算海上风机系统在风浪载荷作用下的耦合动力响应。应用此数值工具,模拟一个叶片上变桨控制系统失效的情况,研究空气动力失衡对浮式海上风机系统运动响应的影响。分析表明,空气动力载荷失衡引起的激振不仅激发了浮式基础的横向运动,而且增大了基础的纵荡运动和首摇运动。同时,空气动力失衡还大幅增加了风机塔柱底部受到的横向剪切力,对风机系统的安全性造成了威胁。     

海上风电用海数字化管理系统设计与实现

为促进海上风电用海可持续发展,基于现代化的信息技术,阐述了海上风电用海数字化管理系统的系统架构和主要功能。通过信息化手段,进一步加强海上风电用海的数字化和可视化管理,统一管理海上风电用海论证、审批、监测、评估等数据,为海上风电用海规范化管理提供辅助决策支撑,提升海域资源利用效率。     

海洋油气开发项目用海范围界定关键问题及对策研究

文章对海洋油气开发项目用海范围界定过程中出现的问题进行了梳理,发现海上石油平台用海范围界定时出现的主要问题有平台外缘线归整尺度不统一、改扩建部分申请用海的要求不明确、水下生产系统用海缺少界定依据等;海底电缆管道用海范围界定时出现的主要问题有宗海内部单元划分不利于管理、交越和重叠处用海处理方式不统一、管缆间距过大形成的封闭区域申请用海的要求不明确以及部分项目界址点过多不利于海籍管理等。针对海洋油气开发项目宗海图绘制过程中出现的问题,文章提出了完善技术规范,为合理界定用海范围提供依据;规范管理,明确平台改扩建用海范围界定方法;开展海洋油气项目立体确权研究,探索三维海籍管理模式;强化集约节约用海,杜绝海洋空间资源浪费;探索建立新方法,合理绘制宗海图等对策建议,以助力我国海洋油气开发项目海域使用管理工作的顺利开展。     

塔筒翻转装置在北方第一个海上风电场上的首次应用

唐山乐亭菩提岛海上风电场300MW 示范工程是河北省重点建设项目,也是北方第一个海上风电场,风电场共75台西门子4MW 风机,中交第三航务工程局有限公司先后投入了“三航风华”、“三航工5”、“港航平9”等大型海上风电安装船。为了提高风机吊装施工效率,降低船机设备成本,设计研发了一种新型塔筒翻转装置,并首次应用于“港航平9”自升式平台船上,取得了成功。文章着重分析探讨了塔筒翻转装置在北方第一个海上风电场上的应用方法与总结,为后续海上风电施工提供了借鉴与参考。     

山东海阳海上风电场桩基冲刷计算与选址

针对海上风电桩基受波浪、海流长期冲刷而造成的局部冲刷问题。本文选取海阳海上风电场为研究区,基于实测表层沉积物、长期气象、波浪和潮流数据,通过利用桩基局部冲刷经验公式计算了海阳海上风电场区桩基在不同动力条件、布设方案和环境条件下的冲刷特征,进而分析了桩基选址的考虑因素。结果表明,风电场区为局部弱冲刷区域,在1年一遇波浪情况3个常波浪方向2 m和6 m桩墩直径的条件下,场区桩墩冲刷深度最大值2.23 m,冲刷深度范围0.62～2.25 m。桩柱直径也与冲刷深度呈正相关特征,风机直径为8 m时对区域冲淤环境影响较小。此外,由于风电场区波浪对于海床具有显著影响,应采用考虑风、浪、流较全面的公式计算桩基的冲刷深度,同时在桩墩的布设位置选择时应综合考虑布设区域海床稳定性、风能大小、桩柱的直径、海床土层稳定性等特征要素。     

“重心可调式工装叶片”在海上风机叶轮高空整体拆卸中的应用

海上风机叶片发生断裂故障时,通过设计和制作工装叶片,替换断裂叶片,实现海上风机叶轮高空整体拆卸。工装叶片设计重量和重心位置与风机叶片保持一致,替代风机叶片安装后,不产生额外偏心力矩,对叶轮主轴无不良影响。工装叶片的应用,能够实现使用两台吊机完成叶轮的拆卸和溜尾翻身,提高风机维修施工的安全性,降低维修成本。文章以工装叶片的应用实例证明,应用工装叶片能够方便快捷地实现海上风机叶轮高空整体拆卸。     

171m 直径叶轮海上风机安装施工技术

随着海上风力发电机组装备技术的不断提高,海上风机日趋大功率,叶轮直径也越来越大。文章结合国内首台171m 直径叶轮海上风机的实际施工,介绍大直径叶轮海上风机分体安装技术,为类似工程提供参考。     

海上风电场基础结构设计综述

针对我国海上风电场开发建设的现状和发展趋势,结合海上风电场基础结构设计研发现状和存在的问题,探讨海上风电场基础结构设计的关键问题——设计理念、设计方法和设计标准等,分析海上风电场基础结构的结构、荷载和服役特点,分析海上风电场基础结构与水工结构和海洋石油平台设计的异同。并根据海上风电和海洋石油的行业特点,分析API规范和DNV规范对于海上风电场基础结构设计的适用性,阐述了海上风电场基础结构设计的特殊性、荷载取值和参考标准等问题。基于我国海洋工程技术发展水平和海上风电产业的发展趋势,提出发展适合我国国情的海上风电场基础结构型式及设计,指出我国海上风电产业发展应注意和避免发生的问题。