最全的海上风电知识(上)
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CATALOGUE 目录•海上风电概述•海上风电装备组成•海上风电装备的安装与维护•海上风电装备的挑战与解决方案•海上风电装备的案例分析海上风电具有风能资源丰富、能源可再生、发电效率高、对环境影响小等优点,但也存在受海洋环境影响大、建设成本高、运维难度大等问题。
海上风电的定义与特点特点定义中国发展情况海洋能源综合利用未来海上风电将更加注重与其他海洋能源(如波浪能、潮汐能等)的综合利用,以实现海洋能源的多元化利用和优化配置。
技术创新随着技术的不断发展,海上风电将更加注重技术创新,如大型化风机、深远海风电等,以提高能源转换效率和降低成本。
智能化运维通过智能化运维,可以降低运维成本和提高设备可靠性,是未来海上风电发展的重要方向之一。
030102风力发电机组0102支撑结构基础结构基础结构需要能够承受风力和海浪的影响,同时还需要考虑施工和运输的方便性。
电力输送系统用于将发电机产生的电能输送到电网,通常包括变压器、开关站和输电线路等。
电力输送系统需要考虑输电距离、电压等级和输电容量等因素,以确保电能能够安全、稳定地输送到电网。
电力输送系统安装流程与技术安装流程海上风电装备的安装过程通常分为预处理、打桩、设备运输、吊装等步骤。
预处理包括对海床进行整平、清理和固化等操作;打桩是将基础结构打入海底;设备运输是将风力发电机组、塔筒等大型设备从陆地或码头运输到海上风电场;吊装是将风力发电机组、塔筒等设备安装在基础上。
安装技术海上风电装备的安装技术包括海上施工设计、施工组织与计划、施工工艺等方面的技术。
海上施工设计需要考虑到海洋环境条件、海底地质情况、设备尺寸和重量等因素;施工组织与计划需要考虑到人员配备、物资供应、海上运输等因素;施工工艺需要考虑到吊装、焊接、防腐等方面的要求。
定期检查维护保养计划维护保养计划维修与更换策略维修策略更换策略海浪冲击海洋腐蚀海流与潮流030201海浪与海洋环境的影响安装费用高维护成本高运营成本高安装与维护的成本问题能源储存技术输电技术能源储存与输电技术总结词该案例介绍了某海上风电场的选址、建设过程、运营模式及其对环境和社会的贡献。
浅谈海上风力发电技术及应用摘要风力发电是将风能转换成电能,风能推动叶轮旋转,叶轮带动转动轴和增速机,增速机带动发电机,而发电机通过输电电缆将电能输送电力控制系统和负荷。
风力发电技术是一项多学科的,可持续发展的,绿色环保的综合技术。
本文以渤海油田海上风力发电示范项目为例浅谈一下风力发电的海上应用技术。
关键词:风力发电、风电机组、变速1 引言风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术,在陆地风电场建设快速发展的同时,人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制,如占地面积大、噪声污染等问题。
由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性,海洋将成为一个迅速发展的风电市场。
海上风电场的开发主要集中在欧美地区,其发展大致可分为5个不同时期:①1977~1988年,欧洲对国家级海上风电场的资源和技术进行研究;②1990~1998年,进行欧洲级海上风电场研究,并开始实施第1批示范计划;③1991~1998年,开发中型海上风电场;④1999~2005年,开发大型海上风电场和研制大型风力机;⑤2005年以后,开发大型风力机海上风电场。
在风力发电向海上发展的同时,中国海油也将战略目标定位为“在2008年建成具有国际竞争力的综合型能源公司”,并将“新能源、可替代能源、可再生能源领域的探索取得实质性进展”写入“十一五”规划目标中。
海上平台的主要电源均来自发电机发电,如果充分利用海上风力丰富的优势,将风力发电作为发电机的补偿电源,这将会大大节省发电成本。
风电的投入可节省柴油或者天然气用量,节约能源,是解决海上平台后期缺少燃料供应问题的一种尝试。
因此大规模风力发电场的开发建设,将是在新能源领域里的投资重点。
2 海上风环境一般说来海上年平均风速明显大于陆地,研究表明,离岸10km的海上风速比岸上高25%以上。
以渤海为例,渤海是我国的内海,海域面积约1.5*104KM2。
平均最大风速可达到23.3m/s.根据测风塔43.6M高度资料分析,渤海2月、5~8月风速较小,10~4月风速较大,冬季发电比较理想。
海上风电风在陆地、海上和空中的应用∙早在公元前4000年人类便开始利用风能。
在这个时期,中国人第一个将风能用于海上竹筏。
∙希腊神话中,人们尝试着像鸟一样在天空中飞翔;15世纪,科学家达芬奇也曾做过同样的试验。
∙1783年热气球第一次把人类带上天空,1852年亨利•吉法尔设计出世界上第一个飞艇。
∙1903年,世界上第一架引擎飞机在美国成功飞上天空。
莱特兄弟二人在成功飞行40米后安全落地。
为什么我们对风能充满热情?风能是可再生、可预测且清洁的能源。
其稳定的发电能力可以在短时间内得以建立,为世界最大且增长最快的经济体实现其所需的能源独立。
1. 风能具有竞争力风能的技术现已成熟,在价格上可与常规能源相竞争。
作为一项商业投资,它与石油和天然气等常规能源相比具有同等的竞争力。
2006年,新兴能源研究组织的一份报告显示,陆地风力发电只比新建燃煤电站的发电成本略高一些,与新建天然气发电厂的发电成本基本相同。
但这还未考虑二氧化碳排放的费用。
2. 风能是可预测的石油、天然气及其它材料的价格起伏不定。
尽管价格时起时落,但其长期趋势是明确的:剩余的化石燃料有限,其成本必将上升。
风的价格是可以预测的——它是完全免费的。
它将创造巨大商业价值,成为人们和政府考虑投资的能源。
3. 风能是独立的风能不受任何限制,且无国界之分。
这是世界上任何一个国家本土能源的无限来源。
风为当地创造就业机会——而且它可以帮助各国实现能源独立。
这对于商业和政治决策者是非常重要的。
能源对于世界各地的政府来说,正日益成为战略和政治问题。
许多国家需要进口能源来满足经济发展及生活需求——因此,许多国家的政府希望提高能源独立性。
除了帮助各国摆脱能源进口,能源独立还通过创造就业机会促进经济发展,推动全球风能行业的发展。
4. 风能见效快当我们说风能“见效快”时,并非说风机转速很快。
我们是指风力发电厂很快就可以投入发电。
事实上,您可以在一年内建成一座风力发电厂并投入运行——其速度远远高于常规能源发电厂——这就意味着投资回报的周期很短。
海上风力发电的关键技术1、概述随着海上风电场建设的推进,一些关键技术左右了海上风电场建设的施工周期,掌握了这些关键技术,就能够高质量地完成海上风电场的建设。
海上风电涉及诸多关键技术,以及开发运营、环境和市场潜力。
海上风能项目评估,涉及环境评估、风能评估等。
2、关键技术(1)基础结构由于风电机组的基础往往会承受水动力、空气动力双重载荷作用,因此,需要综合考虑风及波浪载荷、支撑结构和风电机组机头的动力学特性以及风电机组控制系统的响应等因素。
海上风电机组的安装与维护成本远远高于陆上风电机组,这就对其可靠性提出了较高的要求。
风电机组的基础是决定风电机组可靠性的重要因素之一,基础是否稳定对于海上风电机组而言起着至关重要的作用。
常用的基础形式有:①单桩固定式基础;②三脚架固定式基础;③重力固定式基础;④漂浮式基础等。
其中,漂浮式海上风电机组依赖漂浮式基础,由于能够较大程度地利用深海的风能资源,成为深海风能利用的主要方式,目前已有多个国家建立或者正在规划建设漂浮式海上风电场。
相对固定式风电机组,漂浮式风电机组增加了浮式基础和锚泊系统,其外界载荷条件比固定式风电机组复杂,除了受通常的风浪载荷以外,还因漂浮式风电机组本身由于基础漂浮不固定,其漂浮特性对风电机组发电性能也有较大影响,需要考虑漂浮特性对风电机组的影响,如低频响下的漂浮式风电机组塔架的动态响应,漂浮式风电机组叶片和塔架的长周期极限载荷,漂浮式基础的波浪载荷计算和锚泊系统建模,并通过建立漂浮式风电机组的性能分析模型,研究漂浮特性对风电机组发电性能的影响。
分析结果表明,漂浮特性对风电机组的发电性能影响较大,需要针对漂浮式风电机组进行改进设计。
下表所示为某5MW漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数。
5MW漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数(2)场址选择场址选择需要综合考虑多种因素,如:①风资源情况;②项目建设许可;③获得的场址海域使用权;④附近电网基本情况,包括陆地变电站位置、电压等级、可接入的最大容量以及电网规划等;⑤场址基本情况,包括范围、水深、风能资源以及海底地质条件;⑥环境制约,包括当地旅游业、水中生物、鸟类、航道、渔业和海防等负面影响等。
海上风电场风机基础介绍技术服务中心业务筹备部前言近年来,国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持,使得中国风电得到蓬勃发展。
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,获得了迅猛发展。
随着风电机组从陆地延伸到海上,海上风电正成为新能源领域发展的重点。
本文结合国内外海上风电场具体的风机基础,对现有的海上机组的基础类型逐一介绍,目的是对海上风机基础形成一个初步的了解,为公司日后的海上服务业务做铺垫。
为人类奉献白云蓝天,给未来留下更多资源。
2目录1 风机基础类型--------------------------------------- 4 1.1 重力式基础----------------------------------------- 4 1.2 单桩基础------------------------------------------- 6 1.3 三脚架式基础--------------------------------------- 8 1.4 导管架式基础-------------------------------------- 10 1.5 多桩式基础---------------------------------------- 111.6 其他概念型基础------------------------------------ 122 海上风力发电机组基础维护 -------------------------- 14为人类奉献白云蓝天,给未来留下更多资源。
3为人类奉献白云蓝天,给未来留下更多资源。
4 1 风机基础类型1.1 重力式基础重力式基础,顾名思义是是靠重力来追求风机平衡稳定的基础,重力式基础主要依靠自身质量使风机矗立在海面上,其结构简单,造价低且不受海床影响,稳定性好。
缺点是需要进行海底准备,受环境冲刷影响大,且仅适用于浅水区域。
海上风电场风机基础介绍技术服务中心业务筹备部前言近年来,国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持,使得中国风电得到蓬勃发展。
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,获得了迅猛发展。
随着风电机组从陆地延伸到海上,海上风电正成为新能源领域发展的重点。
本文结合国内外海上风电场具体的风机基础,对现有的海上机组的基础类型逐一介绍,目的是对海上风机基础形成一个初步的了解,为公司日后的海上服务业务做铺垫。
为人类奉献白云蓝天,给未来留下更多资源。
2目录1 风机基础类型--------------------------------------- 4 1.1 重力式基础----------------------------------------- 4 1.2 单桩基础------------------------------------------- 6 1.3 三脚架式基础--------------------------------------- 8 1.4 导管架式基础-------------------------------------- 10 1.5 多桩式基础---------------------------------------- 111.6 其他概念型基础------------------------------------ 122 海上风力发电机组基础维护 -------------------------- 14为人类奉献白云蓝天,给未来留下更多资源。
3为人类奉献白云蓝天,给未来留下更多资源。
4 1 风机基础类型1.1 重力式基础重力式基础,顾名思义是是靠重力来追求风机平衡稳定的基础,重力式基础主要依靠自身质量使风机矗立在海面上,其结构简单,造价低且不受海床影响,稳定性好。
缺点是需要进行海底准备,受环境冲刷影响大,且仅适用于浅水区域。
第一章1.海上风湍流特性有哪些?答:湍流度描述的是风速相对于其平均值的瞬时变化情况,可以表示为风速的标准方差除以一段时间风速的平均值。
自由风湍流特性对风力机的疲劳载荷大小影响很大。
由于海上大气湍流度较陆地低,所以风力机转动产生的扰动恢复慢,下游风力机与上游风力机需要较大的间隔距离,即海上风场效应较大。
岸上湍流度为10%,海上为8%2.风速的主要影响因素?答:垂直高度、地形地貌、地理位置、障碍物3.海上风力发电机组应具备的特点?答:高翼尖速度、变桨速运行、减少桨叶数、高效型发电机、海洋环境下风力机其他部件。
4.风力机控制系统的作用和组成?答:风力机的控制系统是风力机的重要组成部分,它承担着风力机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务,它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统几部分组成。
第二章1.高质量的海上风资源特点?风资源丰富风能质量高表面粗糙度较小2.海上风电开发面临的制约因素?盐雾腐蚀对风力机的影响台风的影响海浪的载荷撞击的风险海上风电场建设的困难运行与维护3.海浪周期性的巨大冲击力对风力发电基础带来的影响?海浪对基础周期性的冲刷一般来说,浪高越大,对基础的影响越大海浪导致地基孔隙中水压力周期性变化,不断松弛地基,使其可能产生液化现象,弱化基础承载力灾害性海浪的频率一般较低,与基础的基频比较接近,存在产生谐振的可能性海浪与台风的载荷耦合作用对风力机基础产生叠加弯矩,破坏力巨大海浪还影响到风电基础的施工和正常维护保养,增加工程施工和维护难度4.海冰对风力机基础的作用和影响有几方面?在海流及风作用下,大面积冰呈整体移动,挤压基础,伴随有基础的振动自由漂移的流冰对基础的冲击作用冻结在基础四周的冰片因水位变化对基础产生上拔或下压冻结在冰中的基础因温度的变化对基础产生的作用当海冰与基础表面接触时,两者之间出现相对运动,产生摩擦堵塞冰的膨胀对基础的挤压作用海上风力机的维护5.海上风电场的维护主要存在着几个问题?海上风电场的可达性低大部件发生故障时,动用大型工程船进行运输与吊装成本高维修检查计划难以实施需要采用风力机维护的专用设备增加整机的可靠性及可维护性设计第三章1、转子系统常见故障:海上风力机常见的转子系统故障主要有转子不平衡、机械松动、油膜涡动和油膜振荡、不对中、动静摩擦、共振等。
海上风电机组要点总结一、概述:中国已建和在建的海上风电项目有上海东海大桥10万千瓦项目、江苏如东潮间带15万千瓦示范项目以及2010年国家发改委启动的首轮100万千瓦海上风电招标项目海上风电的优缺点:二、基础结构的分类基础结构类型可分为:桩式基础,导管架式基础,重力式基础,浮动式基础等多种结构形式。
1.1单桩基础单桩基础由大直径钢管组成,是目前应用最多的风力发电机组基础,该中形式基础是用液压撞锤将一根钢管夯入海床或者钻孔安装在海床形成的基础。
其重量一般为150t-400t,主要适用于浅水及 20~25 m 的中等水域、土质条件较好的海上风电场项目。
这种基础目前已经广泛地应用于欧洲海上风电场,成为欧洲安装风力发电机的“半标准”方法。
优点:是无需海床准备、安装简便。
缺点:移动困难;并且于直径较大需要特殊的打桩船进行海上作业,如果安装地点的海床是岩石,还要增加钻洞的费用。
1.2多桩基础多桩基础的概念源于海上油气开发,基础由多个桩基打入地基土内,桩基可以打成倾斜或者竖直,用以抵抗波浪、水流力。
中间以灌浆或成型方式(上部承台/三脚架/四脚架/导管架)连接塔架适用于中等水深到深水区域风场。
优点:适用于各种地质条件、水深,重量较轻,建造和施工方便,无需做任何海床准备;缺点:建造成本高,安装需要专用设备,施工安装费用较高,达到工作年限后很难移动。
应用情况:2007 年英国Beat rice示范海上风电场,两台5MW的风机均采用的四桩靴式导管架作为基础,作业水深达到了45m,是目前海上风机固定式基础中水深最大的;我国上海东大桥海上风场采用的是多桩混凝土承台型式。
2.三脚桩基础三脚桩基础采用标准的三腿支撑结构,由中心柱和3根插入海床一定深度的圆柱钢管和斜撑结构组成。
钢管桩通过特殊灌浆或桩模与上部结构相连,可以采用垂直或倾斜管套,中心柱提供风机塔架的基本支撑,类似于单桩基础。
其重量一般在125~150t左右,适用水深为20~40m。
值得收藏的全面风电知识介绍图文一、本文主要内容:1. 气候框架会议和金融机制2. 风电原理3. 海上风电4. 风电场设计和安装5. 海上风电安装运维船舶简述二:风电原理常见的有水平轴和垂直轴(还有vortex),我们只讨论水平轴风机。
限于篇幅只做最简略介绍,详细介绍请参见Tony Burton:《Wind Energy Handbook》水平轴风机主要由以下部分组成:1.叶片(Blade),是风机的核心,与风向形成角度提供升力,从而使Rotor 转动。
2.Pitching System液压控制模式电动控制模式可以根据风速大小来调整叶片的迎风角度,达到较大效率。
当风速较大需要停机时,可以把叶片调整到0度。
3.低速轴,高速轴和变速箱。
因为风机叶片的旋转速度不能满足一般发电机发电转速,所以会用一个变速箱来连接两根轴。
高速轴:变速箱;4.发电机,在高速轴的带动下,可以发出60HZ的交流电。
还有一种是液压驱动电机,可以省去变速箱部分。
高速高压发电机,可以适用于大型风机,尤其是海上风机。
5.旋转系统(Yaw system),可以根据风向来调整风机的朝向。
6.传感器等• Rotational speed of the rotor• Rotational speed of the generator and its voltage/current• Lightning strikes and their ge• Outside air temperature• Temperature in the electronic cabinets• Oil temperature in the gearbox• Temperature of the generator windings• Temperature in the gearbox bearings• Hydraulic pressure• Pitch angle of each rotor blade (for pitch-controlled oractive-stall-controlledmachines)• Yaw angle (by ing the number of teeth on the yaw wheel)• Number of power cable twists• Wind direction• Wind speed• Size and frequency of vibrations in the nacelle and the rotor blades • Thickness of the brake linings• Condition of tower door, open or closed7.控制系统,作用是根据传感器数据来调整风机状态,尽量提高效率,减小载荷。