徐磊

摘要：目前，隨著工業(yè)生產(chǎn)及科技水平的不斷發(fā)展，我國的各個行業(yè)對能源的需求逐漸增多，因此，當前發(fā)展可再生資源技術是非常重要的。這其中主要包括風能的開發(fā)，風能的開發(fā)可以在陸地和海洋進行，目前我國的情況是在陸地上進行開發(fā)，海洋開發(fā)需要更多的新技術和更高的成本，另外在并網(wǎng)方面條件也不是很成熟。近些年，陸地風資源的開發(fā)已經(jīng)逐漸成熟和飽和，為了滿足社會會更多的需要，未來海上風電的開采將成為工作的要點。

關鍵詞：電力系統(tǒng);海上風場;變電站

中圖分類號：TM614

文獻標識碼：A

引言

能源利用和環(huán)境污染成為人們共同面臨的兩大主題。為了在滿足人們?nèi)找嬖黾拥哪茉葱枨蟮耐瑫r，又能減輕環(huán)境污染的壓力，人們不斷探索開發(fā)各種型式的新能源。目前已經(jīng)開發(fā)利用的新能源發(fā)電型式中，風力發(fā)電最為成熟。但我國陸上風電在“三北”地區(qū)“基地建設、規(guī)模送出”開發(fā)模式下，因當?shù)叵{能力有限，對外輸送依賴于特高壓線路建設的現(xiàn)狀，棄風限電現(xiàn)象較為普遍，于是海上風電引發(fā)了各界的廣泛關注。與陸上風電相比，我國的海上風電具有接近負荷中心、不存在送出和消納的問題、不占用土地等區(qū)位優(yōu)勢，具有湍流強度小、主導風向穩(wěn)定、海面粗糙度小、海風垂向切變小等資源優(yōu)勢，越來越受到人們的青睞，逐漸成為風電開發(fā)的重點領域，加快了我國綠色電力的步伐。

1海上風力發(fā)電管理存在的問題

1.1計劃缺乏科學性與合理性

氣象部門負責風資源基礎資料，海上可觀測區(qū)域小，海上風資源狀況反饋少，通過數(shù)據(jù)推算和模型模擬的方法得出的計算結(jié)果有偏差。海底地形地貌大范圍調(diào)查進行困難，缺少最新的地形資料和工程地質(zhì)資料。登陸點間隔遠、海底電纜間隔距離不夠標準。有工程實踐表明，風電場區(qū)具有排他性，無法同其他活動并容。海上開發(fā)活動類型眾多，如今海洋經(jīng)濟發(fā)展迅速，交通運輸、油氣開發(fā)、臨港工業(yè)、旅游、保護區(qū)等各行業(yè)的用海需求逐漸增加，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖、捕撈等行業(yè)用海仍需保存，將有限海洋空間資源既能合理規(guī)劃，又要滿足各行業(yè)的用海需求，這本身就是個難題，海上風電場規(guī)劃面積過大，必將擠占其他行業(yè)的海上發(fā)展空間。

1.2成本高且監(jiān)管力度薄弱

經(jīng)濟是限制海上風電發(fā)展的重要原因，對比化石能源電力，海上風電的發(fā)電成本高，項目單位千瓦投資2萬元。現(xiàn)在我國近海風電統(tǒng)一電價0.85元/千瓦時，一些海域預期投資收益不理想。海上風電對設備和施工技術要求嚴格，海上風電機組要克服臺風、鹽霧腐蝕問題，且施工需要專業(yè)施工隊伍和施工船舶。除此，有的海上設施壽命短，以及停止使用后的拆除與續(xù)期的問題都不可避免。海底電纜審批和海域論證審批的分離加大了企業(yè)成本，事中事后監(jiān)管不足，相關配套政策的缺失也加大了建設與運營維護的難度。

2海上風電電力系統(tǒng)應用要點

2.1風機連接方式

風機連接方式是一種新型的電力匯集系統(tǒng)，在海上風場中，發(fā)電機之間的距離被限定在0.5～1km，風電機之間是連接的狀態(tài)，主要通過電纜的形式將各個發(fā)電機連接在一起。經(jīng)過一個或多個中壓集控開關組件及電纜匯集，通過整體升壓的形式送入海上變電站。海上風場的風電機組較多，通常是由幾個為一組的形式劃分，每組采用的連接方式主要包括：星型、串型方式等。星型連接是指風電機組先與臨近的裝有變壓器的集電平臺相連，再集中連接至變電站，它的優(yōu)勢主要在于獨立性，即每臺風機都可以獨立的工作，不需要獨立的變壓器支撐，不過這種連接方式的缺點就是系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。串型連接的方式就需要花費較大的成本，因為它需要每臺風電機組每臺均有獨立變壓器，通過將多臺風電機組相連接后匯集至海上變電站。目前海上風電場集電線路型式主要有三種型式，普通環(huán)形連接、相鄰回路風機末端聯(lián)絡環(huán)形連接及普通環(huán)進環(huán)出方式連接等型式。普通環(huán)形連接型式可靠冗余度高，但投資成本大，經(jīng)濟性差，已建或在建的海上風電場均不考慮該類型集電線路方案。相鄰回路風機末端聯(lián)絡環(huán)形型式為在兩個相鄰集電線路回路最末端的兩臺風機通過一根海纜連接，兩個相鄰回路的集電線路海纜截面選擇不考慮另一回風機組送出，末端聯(lián)絡電纜按最小截面海纜選擇。普通環(huán)進環(huán)出方式連接型式為在每個集電線路由首端到末端各風機依次射線狀連接或放射狀連接，該結(jié)構(gòu)簡單，投資成本較低。

2.2電纜鋪設及特殊保護

海底電纜的特殊保護是非常重要的，因為海底電纜有它獨特的特點，主要包括結(jié)構(gòu)、外徑、重量、機械性能等等，海底電纜的長度也大小不一，會根據(jù)具體情況采用不同長度的電纜，這是由于這樣的特點也造成了電纜敷設和維護的困難。比如說：在淺海環(huán)境中，水深如果是小于200m的海域纜線，主要采用的是埋設的方法，但是如果在不可控制的深海中，那么主要采用敷設的方法，這兩種方法都是根據(jù)水深的深淺來決定。埋設方法的主要工作原理是水力噴射式埋設，它的原理是底部有幾排噴水孔，平行分布于兩側(cè)，在作業(yè)的過程中，通過小孔向海底噴射出高壓水柱，這種高水柱產(chǎn)生的壓力會將海底的泥沙沖開，自然會形成一道纜孔，這道纜孔用來引導電纜到纜溝底部，能夠?qū)_溝自動填平。埋設設備主要是通過施工船進行拖拽，然后再根據(jù)電纜做出一些指令。我國的科技水平正在迅猛的發(fā)展，高科技和信息化正在融入每一個行業(yè)，未來在海洋領域也會應用到更高的科技水平，例如：可以將人工智能的機器人代替人類進行海底電纜鋪設作業(yè)。人類近些對海底的開發(fā)造成了許多破壞，主要是因為海底電纜損壞導致的，電纜的破壞大多數(shù)是由于一些捕魚裝置造成的，例如：捕魚裝置和錨。因為電纜的特殊性和獨特性造成了維修和維護費用較高，因此，這必須引起相關單位和開發(fā)商的高度重視。通過經(jīng)驗也總結(jié)出了比較可靠的保護海底電纜的方法，主要包括：把電纜深埋、采取避繞措施等等，根據(jù)具體的施工情況還要對電纜進行一般性的保護措施。

2.3海上風電變壓器設計及運行要求

海上風電變壓器的運行與常規(guī)電力變壓器有很大的區(qū)別。海上風電與陸上風電相比，主要差異是利用小時數(shù)高且出力過程更加平穩(wěn)，維護、維修成本特別高，體積、重量等受到嚴格約束，機械振動較強。設計要求環(huán)保、防火;極度可靠、故障率極低、過載能力強;安裝方便、重量輕;免維護或少維護、維修成本低。海上風電系統(tǒng)由于受到變頻裝置、安裝空間和海洋環(huán)境的限制，因此對風電機組、變流設備、變壓器等輸變電設備的運行和維護都有特殊要求。海上風電變壓器逐漸成為海上風電運行中的重要設備，也是海上風電向更大規(guī)模、更深遠海發(fā)展的關鍵技術之一。然而，由于我國缺乏大容量海上風電變壓器的長時間運行經(jīng)驗，因此變壓器在設計中需注意的問題與方法都還處于研究與驗證階段，相關技術應用效果也有待驗證。

2.4加強海上風力發(fā)電過程的監(jiān)管

海上風電項目建設必須得到海洋環(huán)境影響報告書批準文件和海域使用權(quán)后方可使用海域進行建設。沿海地方海洋行政主管部門要懂得使用海域動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測系統(tǒng)等手段，落實海上風電項目的用海監(jiān)管，及時監(jiān)查違法違規(guī)行為。建設單位要發(fā)揮主動性，根據(jù)監(jiān)測評估結(jié)果進行有效保護修復措施?；诤Ｉ巷L電屬新興用海產(chǎn)業(yè)，相關部門根據(jù)實際，評估海上風電項目用海對海洋資源環(huán)境和海域開發(fā)活動的影響。

結(jié)束語

綜上所述，在全球倡導低碳生活的大環(huán)境與我國海域面積廣闊的前提下，對比西方發(fā)達國家的海上風電發(fā)展現(xiàn)狀，我國海上風電發(fā)展仍然存在著非常大的發(fā)展前景，如何實現(xiàn)低成本高效率、充分利用海上區(qū)域又不影響其他行業(yè)也自然的發(fā)展，值得我們深思。

參考文獻

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