南通沿海风力发电的特点及发展方向

南通沿海风力发电的特点及发展方向江苏龙源风力发电有限公司金骥高宏飙风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式，具有清洁、可再生能源、环境效益好、技术相对成熟等优点，是近年来国际上发展速度最快的可再生能源技术。对于境内常规能源资源煤炭、石油、天然气及水力资源匮乏，而沿海风能资源丰富的南通而言，开发利用沿海风电意义不同寻常，已构成南通沿海开发的重要组成。一、南通沿海风力发电的优势：1、 发展沿海风电南通沿海具有得天独厚双重优势，南通沿海风力资源丰富，沿海海岸线长，完全符合风力发电机的风速要求。南通市海岸绵长，滩涂宽阔，区内如东县、启东市等均有较长的海岸线，大多位于风能丰富区，如东县拥有海岸线106公里，启东市拥有江海岸线200多公里，通州拥有海岸线16公里。沿海风能资源丰富。南通市位于江淮下游，黄海、东海之滨，属温带和亚热带湿润气候区，区内具有南北气候以及海洋、大陆性气候双重影响的气候特征。夏季盛行东南风，冬季盛行偏北风。有关资料表明，南通市近海岸带的风速、风能等值线走向基本与海岸线平行。区内风资源分布东高西低，自内陆愈向海边风资源愈丰富，在沿海边，有一条狭长的风速急变带，向海剧增，向内陆锐减。根据气象观测站最近20年（1985〜2004年）平均风速资料统计，多年平均风速为3.3m/s。临近海边地区的平均风速比内陆城市的气象站大，根据相关测风塔实测资料统计，10m高平均风速大于5.0m/s、40m高平均风速大于6.0m/s、70m高平均风速接近7.0m/s。年平均有效风能功率密度大于200瓦/平方米，3至20米/秒风速的年累积时数大于5000小时。2、 南通电网容量大，对风电发展的制约小大规模并网风电场具有大容量、动态及随机性等特点，风电场接入电网后，在向电网提供清洁能源的同时，也会给电网的运行带来一些负面影响。特别传统大型风电场的风力发电机几乎都是异步发电机，在其并网运行时需从电力系统中吸收大量无功功率，增加电网的无功负担，有可能导致小型电网的电压失稳。易对电网造成冲击，给电网的安全可靠运行带来了挑战。故风电装机在某个地区电网中所占比例不能过大（我国目前规划风电上网电量不超过电网总电量的5%），成为风电当地发展并网风电的制约因素。而南通电网容量大，特别南通境内在建和已建的风电场均为变速恒频双馈风力发电机，可以调节功率因数，可以从电网中吸收无功功率或是为电网提供无功补偿。故并网风电场的最大注入功率大。3、 依托大电网发展，并加强电网末端的电力供应南通市电网作为江苏省电网的重要组成部分，江苏省是我国经济发达地区之一，单位电能产生的效益水平比较高，对电价有较强的承受能力，风力发电可依托江苏省电网乃至华东电网进行大规模开发利用，在国家“多能互补”政策的支持下，利用该地区对电价有较强承受能力的优势，使风力发电逐步走向市场并与常规电源形成互补。同时，南通沿海地区，处于电网的末端，电力供应比较薄弱，并且沿岸地区用电负荷分散，因地制宜地开发利用风资源，对加强该地区的电力供应，补充其分散负荷的用电需求，促进当地农业、水产养殖业等产业的发展具有较好的作用。4、 调峰机组多，容量大。由于风力的随机性、间歇性，机组出力随着气象条件，季节和每日不同时间段而变化，不能按计划发电，另风力发电机组的励磁方式的特殊性，使传统风电很难承担有功、无功调节的任务，难地对电网电压稳定起支撑作用，没有调峰能力。而南通当地在装有具有调峰能力的火电机组容量较大，同时如东总投资160亿元的洋口港LNG接收站和燃气轮机电厂项目已获得国家发改委批准。在此基础上大力发展风电，使之可与燃气发电在电网中优势互补，有利于电网质量的稳定与提高。5、 南通沿海影响风电发展的灾害性气象概率低南通沿海突发性强台风较少，远少于长江口以南地区。台风极少在浙沪边界以北登陆，据气象部门有关资料，1994〜2000年的52年中，在浙沪边界以北登陆的台风有16个，占成灾台风数的4.1%。而南通境内风电场均为现代风力发电机组，一般按II类风速区或S类风速区设计风力发电机组，可抗70m/s极大风速（时距为3秒），此时10分钟平均风速46.7m/s,根据气象部门记录的资料，历史台风经过时风速远小于上述风速,且小于10分钟平均风速25m/s切出风速。不仅不会发生如2006年8月台风“桑美”在浙江苍南马站登陆，苍南风电场风机大面积受损的情况；同时也避免了当风速超过切出风速时，整个风电场机组会从满出力状态下自动突然全部退出运行，对电网比较明显冲击的影响。6、 对周围环境影响小南通目前在建已建成的风电场均靠近海堤布置，大量布置在主海堤外侧潮间带或高涂养殖区。近海岸风速比岸边陆上高20%，无风时间很少，沿海偏僻地区，没有动物保护区，不对候鸟和湿地保护造成影响，不会因为视觉污染、噪音等环境因素而影响项目进展。二、 南通沿海风电建设的现状自2003年华睿中标如东风电特许权一期项目以来，风电建设步入蓬勃发展阶段，境内目前建成、在建如东联能东风电特许权一期（装机容量100MW，部分风电机组已建成并网发电）、江苏龙源如东风电特许权二期项目（150MW，全部风电机组已并风发电）、华能新能源控股启东风电厂（9.15MW，在建）、龙源启东东元风电场（100.5MW在建）。三、 南通沿海风电特点及对策：南通沿海的现场与风电施工的矛盾很突出，工程设计及施工难度大，投资高。具体为：1、 风机基础复杂南通沿海修建风电场，海洋水文、气候条件和海底地质条件都非常复杂，其风机基础同时具有海洋结构工程、高耸结构基础、动力设备基础和复杂软土地基基础四种显著工程特性，给风电机组地基基础设计和建造带来了困难，地基基础设计及施工成为关键技术难题之一。在南通沿海风电场设计及施工中，通过参建各方对风机地基基础进行了专题研究，掌握了沿海滩涂厚软土地基上风机基础设计及施工的关键技术和解决方案。采取构筑围堰，填筑平台，采用桩基础等方法，以经济、合理的方式，妥善解决上述难题。2、 风电设备笨重，大型起重机移动频繁，运输不便针对南通沿海风资源状况和现代风电发展方向，南通各风电场均选用兆瓦级风机，已建和在建主流机型以1.5〜2MW为主，单机容量大，风力发电塔高（如东风电特许权二期风机轮毂高度80米），叶轮直径长（如东联能风机转轮直径80米）和风力发电机重量重，风机部件在运输中大多超长和超重，需要大型起重机才能起吊。风机布置点多、面广、分散。为减小风机尾流的相互影响，风机之间的水平距离需达500米左右。从基础的定点、开挖，到风机吊装、调试、并网发电，都在不断地从一个风机位置移动到另一个风机位置，起重机械及风机设备转运困难。而南通沿海风电场所在区域，种养殖业发达，河网鱼塘密布，防护林多，架空线、地下管线密布，同时地质差、地耐力低、高潮位受淹、土源稀缺。造成安装、拼装、主设备现场存放、运输、主吊转场困难。吊车无法连续作业，主吊需反复拆装，效率低。二次短驳量大。针对各机位地形设计详细的吊装方案。根据布机方案，结合各机位所在地貌工况，设计合理的吊装方案，平台修筑尺寸。优先尽量利用现有邻近通道（海堤、鱼埂、海防路等），选择合理的吊装机械，以正常吊装时的吊车负荷率应为额定负荷的82%〜87%选择主吊，对风机设备组件摆放位置（受地形、地貌、地面树木、鱼塘、滩涂及最大工作半径等影响），进行设计优化，保证吊装工作的安全。因现场地耐力极低，充分利用履带式起重机履带的支撑面积较大，对地面的要求也相对较低的优点，优先选用履带式起重机，同时垫路基板，确保转场安全。在部分吊车负荷率可以满足要求情况下选用轮胎式起重机。机舱、叶片采取在现场设立临时存放场地，设备到货后集中存放在临时仓库，安装时再二次运输到吊装点。为了节约运输的成本，塔筒采用一次到位的方式。在设备到达现场前对场地进行策划，使场地符合风机设备安装的要求。3、 天气影响较大。许多机位布置在海堤外侧潮间带或高涂养殖区的大型密集鱼塘中，受高潮位影响，大潮时受潮水淹没，同时受台风风浪冲刷，严重影响风机基础施工及风机吊装，冬季大雾天气影响吊装及运输。采取避开天文大潮，利用高潮间隔组织施工。4、 风电场内的道路建设很关键。沿海滩涂原状土地耐力比较低，道路应尽量利用现有的海防路、海堤路及渔民养殖区便道，既可降低造价、缩短工期、同时减少征地。并应先于其他项目开工，风电场建设施工安装阶段的道路应与风电场规划中的永久性道路统一考虑。同时应考虑道路路基的承压能力、道路的宽度、道路弯道的最小转弯半径以及在堤坡路段道路的最大坡度。5、 大体积混凝土连续浇筑，且混凝土要求防腐每基风机基础钢筋混凝土量在500m3左右，属于独立大体积混凝土。为保证质量应优选直接向当地商品砼搅拌站采购商混凝土，在难于满足时采取自建集中搅拌站。挖土、垫层施工、钢筋绑扎、模板支护、混凝土浇筑、混凝土养护等形成流水作业，有利人力组织，减少窝工，节省投资。在沿海修建风电场，其风机基础具有海洋结构工程特性，结构遭受腐蚀，采取提高混凝土保护层厚度，混凝土保护涂层，掺加钢筋阻锈剂，在满足泵送的条件下控制混凝土用较小坍落度，确保混凝土防腐要求。四、南通沿海风电的未来发展方向由于海上的风力通常大于陆地，近海岸风速比岸边陆上高20%，无风时间很少，湍流强度低，海水表面粗糙度氏，风速切变系数小，故