请描述在海上会遇到哪些困难你是如何正确的克服呢?
“蓝色中国”世界第一
数据显示,我国海上风电装机规模已高居世界第一。“向海争风”正成为东部沿海地区绿色低碳发展的“蓝色动力”。
2022年世界海洋日前夕,记者从自然资源部获悉,按《2021年中国海洋经济统计公报》最新数据,目前我国海洋清洁能源开发势头强劲,2021年全国海上风电新增并网容量1690万千瓦,同比增长4.5倍,累计容量跃居世界第一。
我国海上风电新增容量连续多年领跑全球。据国际能源署预测,2040年我国海上风电装机容量将与整个欧盟相当,减排能力将进一步提升。
风力发电是当今发展最快的绿色能源之一。与陆地风电不同,海上风电更少受占用土地、噪声污染等因素制约。就资源禀赋来看,我国经济重心在东南沿海,而传统能源主要分布在西北内陆,海上风电有利于弥补这种能源供应与经济重心逆向分布之不足。
“向海争风”的一大支撑是海洋高端装备研发制造能力的迅速提升。2021年,我国自主研发制造的抗台风型漂浮式海上风电机组在广东并网发电,国内首个“海上风电+储能”海上风电场建设进入储能交付期,多项技术全球领先。
去年7月,我国在广东阳江海域成功安装了国内第一台漂浮式海上风电组,它的单机容量达5500千瓦,每年可以为3万户家庭提供清洁电力。这意味着继光伏之后,海上风电也闯入了“清洁能源”的赛道。
踩着钢丝发电
海上风电的技术难度有多大?
风电机的一部分是漂浮在海面上的, “头重脚轻”的它看起来似乎摇摇欲坠。尤其是一旦遭遇台风,在发电之前,风电机先倒下了怎么办?
实际上风电机不仅抗风,能抗的甚至是17级的台风,这样的成就,放眼全球都是第一例。它究竟是怎么做到的?
人们最开始制造海上风电机的时候,也完全是按照地面上的思路去造的。
最广为人知的第一种方法就是“打桩”,简单来说就是在海床上开一个“洞”,把海上工程的“腿”插在里面,使用天然水压和沙土的力量稳固工程的根基。
只不过打桩这种方法需要受到一些限制条件,比如水不能超过一定的深度,以及海床的地面不能过于“松软”,否则都容易导致打桩的工程失败。
除此之外,海上打桩需要用到一种叫深层水泥搅拌船(DCM船)的装备,加上造船的成本,用来建造海上机场那种四平八稳的工程倒是很好用,用来做风电机这种竖直的、高耸的工程,可就不太合适了。
而第二种方法,就是打造一个巨大的、沉重的重力基础,用它的自重将它稳固在水中。
这种方法最著名的运用其实是三峡大坝,能抗的水压大家也都有目共睹,同理,抗个海风自然也是不成问题的。
但重力基础和打桩面对着同样的顾虑,那就是它更适合那种“大块头”,而非“高个子”的工程,而且水越深,重力基础所需要的材料越多,稳固性也越差,除此之外,它还需要对海床的要求还很高,不是平整的地面就很难建设,十分麻烦。
这两种方法,虽然能在大型海工中大放异彩,但用于海上风电机就显得有点鸡肋了,人们急需一种更适应海洋环境、成本更低、泛用性更广的“地基”。
直到2007年,世界上才第一次出现了漂浮式基础。漂浮式基础主要有三种,分别是单柱式、半潜浮式和张力腿式。
单柱式平台
“漂浮”和“基础”两个词,看似是矛盾的,实则不然。因为风电机看似是整个地浮在水上,其实海面下还藏有几十米、甚至是上百米的杆体,在水面交界处,还专门设置有一个浮台。
与此同时,水底下还有好几个“秤砣”,这些秤砣每一个都重达几千吨,以一种平衡的方式固定在水中,用牵引绳扯住风电机的“腰部”,将其牢牢固定住,不会在海面上飘远。
由于海上风机的柱子并不粗壮,所以浮水平台也很小,在多方的牵制下,虽然会小范围浮动,却因此不会被刮倒了。它利用了阿基米德的浮力原理:完全或部分浸入水中的物体会经历垂直向上的推力,算是某种意义上的“以柔克刚”。
半潜浮式平台
这种方式的设计思路是:最大限度地减少暴露在水中的表面积,改而增加体积,从而为风电机提供大量浮力。
可惜,如果要达到这个目的,最好的选择是制造一个球体,但球体的实际使用效果并不佳,因此退而求其次采用了圆柱体。
这些圆柱体垂直分布,组成了一个三角或四角形的平台,彼此之间的距离都大有讲究,决定了最终的稳定性。
而风电机就放在其中的一个圆柱上,显得不太对称,但正是这种不对称的结构,决定了它在经受风力攻击的时候,可以自行旋转,调整压载重量,从而维持住在海面上的平衡。
我国的这台漂浮式海上风电机组就是使用的半潜浮式平台,它的最大抗风能力达到了17级台风,也是全球第一台抗台风级的漂浮式海上风电机,完全演绎了什么叫不动如山、大国重器。
张力腿平台
这是一种风险和利润并存的方式,它的平台是三、四或五臂构成的星型几何形状,通过特殊的结构产生远大于自重的浮力,即使不需要安装风力涡轮机,也可以达成平衡。
这种方式虽然已经有理念,但主要是用在海洋油气开发工程之上,尚未在海上风电领域有具体的运用。
海上漂浮式风电的前景怎么样?中国能争取吗?
首先,海上风电相较于地面风电已经有很多优势:首先是无需占用土地,能够连片开发;
其次是海面上的风力没有阻挡,比地面上的更为强劲,发电的能量密度更大;
最后,耗电最大的往往是沿海的发达城市,而海上风电正好填补了这个缺口……
而海上风电中,漂浮式风机无疑是最先进的,因为它可以安装在固定式风电机到不了的深度,因为后者需要海床作为基础,所以只能在最多30米的水深下进行安装。
而漂浮式就不一样了,水越深,它越高兴,可安装的范围达到了60~300米之间,这造就了它超乎寻常的泛用性。
除此之外,固定式风电场的安装需要使用大量的基础船只,如之前提到过的DCM船,同样建在海底下的“地基”也是一笔不菲的成本;
而漂浮式风电场的大多数工序,如制造、组装等工作,都可以在港口完成,之后只需要使用拖船和电缆敷设船将它运到指定位置即可,节省了一大笔成本,在工艺成熟之后,工人数量和建造时间也可以大幅度缩减。
可想而知,由于近海的资源有限,今后世界上的海上风电也大概率会将漂浮式作为主要的发展方向,我国也不例外,我国近期研究出的,能抗17级台风的海上风电机就是其铁证。
南鹏岛海上风电项目
实现并网发电
2022年1月16日,在全体建设工作者的共同努力下,我国中节能(阳江)南鹏岛海上风电首批风机实现并网发电,这标志着该项目跨过了建设过程的又一里程碑节点,进入了建设与生产并行的新阶段。
傍晚,记者来到中节能(阳江)南鹏岛海上风电项目风机塔基上,抬头仰望,伴随着晚霞穿破朵朵层云,一扇扇叶片撕破长空,一台台风机陆续转动起来。据工作人员介绍,该风机光塔筒就高达104.33米,每片叶片长达76.6米,重达36吨。在塔筒内,记者看到了正在调试网线的运维工程师武学成,为风机的并网发电作最后的检查。
中节能阳江南鹏岛海上风电风机运维工程师 武学成:现在我正在看工作过程中的最后一个节点,检查一下风机内部是不是还有其他的问题,风机是否具备并网发电的条件,如果可以的话我这边就开始和中调那边申请,申请这台风机具备并网发电,经那边同意之后我这边就开始并网发电。
困难面前方显伟大,海上风机并网发电比陆上更是多了天气和海况等不确定因素,除此之外,茫茫大海上,通讯也是一个较大的困难。但办法总比困难多,在大家不分昼夜的齐心协力下,克服了重重困难,最终,五台风机顺利并网发电,实现了蓝天下的“舞动”。
中节能阳江南鹏岛海上风电运维工程师 林显桓:因为我们海上风机并网调试是远离陆地的,面临生活工作上的困难比较多,目前面临一个比较大的困难就是天气和海况的不确定性,造成窗口期比较短,但是我们也在尽量想办法去克服这种困难。
据项目建设相关负责人介绍,本次五台风机的成功并网意味着项目跨过了建设过程的又一里程碑节点,进入了建设与生产并行的新阶段。下一步,他们将在保证安全的前提下,加快推进项目建设,确保项目按期实现全容量并网发电目标。
中节能阳江南鹏岛海上风电变电运行值班 薄忆主:目前这五台风机已并入南方电网,五台风机运行稳定。
据了解,中节能阳江南鹏岛海上风电项目规划总装机容量为30万千瓦,拟安装单机容量5.5兆瓦的风力发电机组55台,同时建设了220千伏海上升压站、陆上集控中心各一座。整个项目建成之后,预计为广东每年带来8亿度上网电量。
神泉“神速”助力碳达峰
6月3日,随着中国能建广东火电“能建广火001”自升式海上风电安装平台将7号风机叶片轮毂与机舱在百米高空精准对接,由中国能建广东院EPC总承包建设的国家电投揭阳神泉二海上风电项目首台风机顺利完成吊装,同时该项目11兆瓦风机首桩也完成了沉桩作业,为冲刺年底全容量并网打下坚实基础。
神泉二项目是我国首批海上风电平价上网发电项目之一,也是“十四五”时期粤东地区首个核准的海上风电项目。场址位于广东省揭阳市惠来县神泉镇南面海域,总装机容量为502兆瓦,拟布置34台单机容量11兆瓦风电机组和16台单机容量8兆瓦风电机组,配套建设1座220千伏海上升压站,10回66千伏集电海底电缆和2回220千伏海底电缆。该项目是国内首个开工建设的单机容量10兆瓦以上风电项目,单桩沉桩和风机吊装工序均进行创新,将为我国大机型海上风电建设积累经验。
此外,神泉二项目是我国首批海上风电平价上网发电项目之一,也是广东省内单机容量最大的海上风电项目,项目建成后,每年可提供清洁电能17.43亿千瓦时,与同等规模燃煤电厂相比,每年可节省标煤消耗约52.73万吨,减少二氧化碳排放140.29万吨,将大力推动粤东千万千瓦级海上风电基地建设,助力实现碳达峰碳中和目标。
作为我国首个开工建设的单机容量在10兆瓦级以上的海上风电项目,神泉二项目在单桩沉桩和风机吊装工序方面均进行了创新优化,为我国大机型海上风电建设积累经验。此次“能建广火001”安装的风力发电机组为明阳新一代海上风电大兆瓦机型,是目前国内量产轮毂中心标高最高的海上风力发电机组。
21世纪的未来就是海洋的未来,今后我国的海上风电机组如果发展起来,对于化石燃料的依赖就越来越少了,这意味着中国在实现双碳目标的路上,即将更进一步。
每张都能做屏保,航天视角看风
最近“吉林一号”的卫星遥感影像
让我们大呼“张张可做壁纸”
通过“吉林一号”的拍摄
让大家有机会从太空视角
领略我国海上风力发电的壮阔美景
尾声
30年前,面对达坂城千年一贯的大风,第一批中国风电人有一个朴素的梦想:在这里安装成百上千台风机。
20年前,他们的梦想变成了有生之年造出中国自己的风机,使风电设备“彻底国产化”。
今天,中国风电还实现了“走出去”的梦想。 金风科技与巴西风电项目合作,远景能源中标哈萨克斯坦风电项目,明阳智能计划在英国投资建设一座叶片制造厂、一所服务中心……仅去年12月,中国风电企业就拿下了7个海外订单。
明阳智能进军欧洲市场
在国际能源博弈中,有了实力,才有说话的底气。
尽管在高端零部件上,中国风电和国际巨头相比还有差距,但就像光伏、新能源汽车,就像无数个从低谷走来的中国制造业一样,中国风电,终会等来厚积薄发的时刻。
而风电,只是中国可再生能源发展的一个缩影。
无论市场是激进豪放,还是审慎求稳,无论政策是补贴扶持,还是严进严出,无论是风、光、水、氢合力发展,还是储、存、运、输各自为战,中国可再生能源发展的目的只有一个——2030年碳达峰、2060年碳中和。
好风凭借力,送我上青云,下一个10年,中国还将乘“风”破浪。
来源丨团建头条
编辑丨曹忠秋
审核丨曾 翔、肖 然
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大生科技风电是否可靠
大生科技风电可靠。根据查询相关公开信息显示,大生科技风电行业内还可以,公司有前途不错,管理的也挺好。北京大生在线科技有限公司成立于2013年06月04日,所属行业为科技推广和应用服务业,经营范围包含:研究、开发计算机软件、网络技术、通信技术;技术推广、技术咨询、技术服务、技术培训;销售自行开发的软件产品。
风电穿透功率极限
关于风电场穿透功率极限的定义有多种形式。
1998年的国际大电网会上J.E Christensen等人提出
的风电场穿透功率极限指系统所能接受的风电场
最大容量和系统最大负荷的比值_l 。R.A.Schlueter
等人将风电场穿透功率极限定义为系统所能接受
的风电场最大容量与系统容量的比值 引。考虑到我
国的实际情况,将风电场穿透功率极限定义为系统
能够接受的最大风电场装机容量占系统最大负荷
的百分比。
风电场并网容量的增加会使系统电压和频率
产生偏差、电压发生波动和闪变、电压稳定性受到
影响等,且系统为减小风电场发电问歇性对系统的
影响必须增加旋转备用容量,因此会使系统可靠性
和经济性下降。综上可知,计算风电场穿透功率极
限非常重要,但由于涉及的因素较多,范围较广,
至今还没有统一的算法和公式。
(1)数值仿真方法可用于研究风电场和系统
之问的相互影响,考虑到系统的各种运行方式和扰动条件,这种方法一般需要对系统的动态稳定性进
行校验,因此需要的仿真次数较多,是一种验证性
的计算方法。
(2)带约束的优化方法考虑到了特定运行方
式下的各种约束条件,这些优化方法一般基于较成
熟的优化算法,能给出一个风电穿透功率极限的准
确值的情况。
(3)频率约束法适用于风电场接入较小网络
时的研究,考虑到风电场的不稳定性,当系统失去
风电场后,如何调节常规机组使系统的频率变化保
持在允许范围内可作为今后开展研究的一个方向。
风电场自动化控制系统包涵哪些东西
风电控制系统的现场控制站包括:塔座主控制器机柜、机舱控制站机柜、变桨距系统、变流器系统、现场触摸屏站、以太网交换机、现场总线通讯网络、UPS电源、紧急停机后备系统等。
风力发电机组控制单元(WPCU)是每台风机的控制核心,分散布置在机组的塔筒和机舱内。由于风电机组现场运行环境恶劣,对控制系统的可靠性要求非常高,而风电控制系统是专门针对大型风电场的运行需求而设计,应具有极高的环境适应性和抗电磁干扰等能力,其系统结构如下:
1、塔座控制站
塔座控制站即主控制器机柜是风电机组设备控制的核心,主要包括控制器、I/O模件等。控制器硬件采用32位处理器,系统软件采用强实时性的操作系统,运行机组的各类复杂主控逻辑通过现场总线与机舱控制器机柜、变桨距系统、变流器系统进行实时通讯,以使机组运行在最佳状态。
控制器的组态采用功能丰富、界面友好的组态软件,采用符合IEC61131-3标准的组态方式,包括:功能图(FBD)、指令表(LD)、顺序功能块(SFC)、梯形图、结构化文本等组态方式。
2、机舱控制站
机舱控制站采集机组传感器测量的温度、压力、转速以及环境参数等信号,通过现场总线和机组主控制站通讯,主控制器通过机舱控制机架以实现机组的偏航、解缆等功能,此外还对机舱内各类辅助电机、油泵、风扇进行控制以使机组工作在最佳状态。
3、变桨距系统
大型MW级以上风电机组通常采用液压变桨系统或电动变桨系统。变桨系统由前端控制器对3个风机叶片的桨距驱动装置进行控制,其是主控制器的执行单元,采用CANOPEN与主控制器进行通讯,以调节3个叶片的桨距工作在最佳状态。变桨系统有后备电源系统和安全链保护,保证在危急工况下紧急停机。
4、变流器系统
大型风力发电机组目前普遍采用大功率的变流器以实现发电能源的变换,变流器系统通过现场总线与主控制器进行通讯,实现机组的转速、有功功率和无功功率的调节。
5、现场触摸屏站
现场触摸屏站是机组监控的就地操作站,实现风力机组的就地参数设置、设备调试、维护等功能,是机组控制系统的现场上位机操作员站。
6、以太网交换机(HUB)
系统采用工业级以太网交换机,以实现单台机组的控制器、现场触摸屏和远端控制中心网络的连接。现场机柜内采用普通双绞线连接,和远程控制室上位机采用光缆连接。
7、现场通讯网络
主控制器具有CANOPEN、PROFIBUS、MODBUS、以太网等多种类型的现场总线接口,可根据项目的实际需求进行配置。
8、UPS电源
UPS电源用于保证系统在外部电源断电的情况下,机组控制系统、危急保护系统以及相关执行单元的供电。
9、后备危急安全链系统
后备危急安全链系统独立于计算机系统的硬件保护措施,即使控制系统发生异常,也不会影响安全链的正常动作。安全链是将可能对风力发电机造成致命伤害的超常故障串联成一个回路,当安全链动作后将引起紧急停机,机组脱网,从而最大限度地保证机组的安全。
所有风电机组通过光纤以太网连接至主控室的上位机操作员站,实现整个风场的远程监控,上位机监控软件应具有如下功能:
①系统具有友好的控制界面。在编制监控软件时,充分考虑到风电场运行管理的要求,使用汉语菜单,使操作简单,尽可能为风电场的管理提供方便。
②系统显示各台机组的运行数据,如每台机组的瞬时发电功率、累计发电量、发电小时数、风轮及电机的转速和风速、风向等,将下位机的这些数据调入上位机,在显示器上显示出来,必要时还可以用曲线或图表的形式直观地显示出来。
③系统显示各风电机组的运行状态,如开机、停车、调向、手/自动控制以及大/小发电机工作等情况,通过各风电机组的状态了解整个风电场的运行情况。
④系统能够及时显示各机组运行过程中发生的故障。在显示故障时,能显示出故障的类型及发生时间,以便运行人员及时处理及消除故障,保证风电机组的安全和持续运行。
⑤系统能够对风电机组实现集中控制。值班员在集中控制室内,只需对标明某种功能的相应键进行操作,就能对下位机进行改变设置状态和对其实施控制。如开机、停机和左右调向等。但这类操作有一定的权限,以保证整个风电场的运行安全。
⑥系统管理。监控软件具有运行数据的定时打印和人工即时打印以及故障自动记录的功能,以便随时查看风电场运行状况的历史记录情况。
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