2海上風電基礎設施運營期的問題挑戰與對策.pdf

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1、1演講人：吳寧宇日期：2023年6月29日22/28公司介紹 河北建投海上風電有限公司成立于2011年，公司現有運營海上風電項目1個，即唐山樂亭菩提島海上風電場300兆瓦示范工程。該項目位于唐山市京唐港與曹妃甸港之間的海域，總裝機容量為300兆瓦，共安裝75臺4兆瓦風電機組，配套一座220千伏海上升壓站及陸上集控中心，是河北省“十二五”重點建設項目，是渤海灣第一個海上風電項目，本項目于2020年9月進入商業運營。菩提島項目積極打造國家示范優質工程，取得了北方海上風電項目第一個核準、最大容量、第一個開工建設、第一臺風機吊裝、第一個全容量并網等多項榮譽，并獲評“中國安裝工程優質獎”（國家級）和“河

2、北省優質工程”，菩提島風電場榮獲“全國風電場生產運行指標對標5A級風電場”。公司簡介33/28公司簡介4海上風電發展0203問題挑戰對策措施01目 錄/CONTENTS5海上風電發展0166/28n 全球海上風電發展u 到2024年，全球陸上風電新增裝機將首次突破100 GW；u 到2025年全球海上風電新增裝機也將再創新高，達到25 GW；u 未來五年全球風電新增并網容量將達到680 GW。布局2030年氣候目標關鍵節點、錨定2060年凈零排放的最終目標！77/28n 中國海上風電事業u 2007年我國首個海上風電項目在渤海綏中油田建成發電，拉開了我國海上風電開發的序幕。u 預計2035年我

3、國總裝機規模分別達到71GW。主要省份主要省份規劃年份規劃年份海上風電新建規劃量海上風電新建規劃量廣東202517GW江蘇20259.09GW浙江20254.55GW山東202510GW大型化：應用更大的風電機組，能夠有效提高風能利用效率，并大幅降低初始投資、安裝施工成本、運維成本等，由此帶動度電成本持續下降。智能化：新一代信息化技術被廣泛應用于海上風電產業鏈，智能化、互聯化成為海上風電產業的重要特征；專業化：海上風電規?；l展提速，項目開發逐步走向深遠海，對運輸、安裝施工、運維等提出更高要求。8運營期的問題挑戰0299/28n 基礎周邊海床沖刷u沖刷機理與現象在我國海上風電工程實踐過程中，導

4、管架、吸力桶、大直徑單樁、高樁承臺等不同基礎形成均發現了不同程度的沖刷現象。沖刷機理沖深發展趨勢海床掃測結果1010/28n 基礎周邊海床沖刷u危害l 減少樁基入土深度，降低樁基水平及豎向的極限承載能力，同時影響基礎的長期疲勞壽命；l 引起風機整體系統的自振頻率降低，引發共振；l 造成局部海纜懸空，增大海纜的受力及磨損0.20.40.60.81.001P3P風機一階自振頻率Hz倒塔海纜懸空風機自振頻率降低1111/28n 基礎周邊海床沖刷u常用防沖刷措施 沙被 拋石 固化土 仿生草 軟體排設計預留沖刷深度常用的防沖刷措施的邊緣處仍存在沖刷問題。拋石仿生草軟體排固化土1212/28n 海纜沖刷及

5、破壞u成因l 沖刷后由于水流產生渦致振動，導致線纜外被層及鋼鎧的磨損加快，絕緣被擊穿的風險增加；l 沖刷后海纜埋深小于設計值，受到船舶錨害的概率增加；l 海纜埋深不足，受到人類漁業活動破壞的概率增加。船舶拖錨裸露渦致振動1313/28n 海纜沖刷及破壞u海纜故障案例序號序號海上風電項目海上風電項目故障海纜規格故障海纜規格故障原因故障原因搶修周期搶修周期1廣東某項目220kV 35002截面天氣原因斷纜11天2江蘇某項目220kV 34002截面錨害52天3福建某項目220kV 35002截面錨害30天4江蘇某項目220kV 35002截面錨害20天5江蘇某項目220kV 35002截面錨害（未

6、通電）90天6江蘇某項目220kV 35002截面船舶走錨7天7廣東某項目220kV 35002截面天氣原因斷纜15天8遼寧某項目220kV 310002截面終端故障25天9江蘇某項目220kV 35002截面錨害30天1414/28n 混凝土結構損傷u成因氯離子侵蝕鹽類侵蝕碳化作用混凝土微觀結構l 分層澆筑施工縫l 大體積混凝土水化熱l 混凝土碳化l 氯離子侵蝕l 凍融循環l 生物侵蝕l 結構受力l 意外撞擊施工環境受力1515/28n 混凝土結構損傷u危害 主要集中在高樁承臺基礎，與港口碼頭結構損傷類似。l 鋼筋保護層剝落l 鋼筋銹蝕l 混凝土掉塊1616/28n 鋼結構腐蝕u電化學腐蝕機

7、理三要素：陽極（鐵）、陰極（碳）、導電解質（海水）。腐蝕機理腐蝕速度風電基礎銹蝕1717/28n 鋼結構腐蝕u存在問題 犧牲陽極是海上風電采用較為廣泛的鋼結構防腐措施，但其存在一些問題：施工、意外等造成陽極塊脫落；海生物附著造成陽極正常工作電位改變，影響防腐蝕效果海生物附著情況安裝問題犧牲陽極防腐原理犧牲陽極設計1818/28n 風機結構振動控制u海上風電振動原因及危害 風機振動是運行中常見的現象。一般情況下，只要在振動控制范圍之內，不會造成太大的影響。引起風機振動原因為風、浪、海流等動荷載作用下，風機結構自身的非平衡特性。造成危害主要包括：（1）共振效應；（2）結構疲勞損傷；（3）螺栓松動。

8、動力學參數固有頻率阻尼比振型1919/28n 風電場運維能力提升u基礎管理及維護存在問題 海上風電基礎的檢測與維護相關規定不夠清晰，缺乏基礎結構安全性、適用性和耐久性的評定方法；企業的基礎結構安全QHSE內容不足，而隨著海上風電服役年限的增加，其結構健康問題受到越來越多的關注。20解決方案032121/28n 總體方針 我國海上風電工程建設和運維部分方面已經走在了規范、科研的前面，許多工程問題還需要在實踐中不斷發現、分析、積累和提高。2022年，我公司與交通運輸部天津水運工程科學研究院就以上關注的問題，開展了創新研究，下面就研究方向大會做簡要匯報。2222/28n 新型離子固化土防沖刷措施l

9、基于物理防護難以從根本上解決海床泥沙沖刷的本質問題，采用泥漿狀高含水率固化土應用于近海風電樁基礎防護。l 技術優勢：流動性好、就地取材、施工作業方便、環境影響小。2323/28n 海纜防護、監管及監測預警技術l 新型離子固化土海纜防沖刷措施l 建立海纜監測系統，提高使用效率；l 海纜路由納入海圖，聯合海事共同監管；l 提升應急處置能力，制定專項應急預案，儲備必要搶修物資，建立應急搶修長效機制。2424/28n 鋼結構腐蝕在線監測技術l 通過壁厚、腐蝕電位等進行鋼結構腐蝕的在線監測l 降低人工維護成本，減少手動檢測誤差2525/28n 海上風電自修復混凝土技術 水泥基滲透結晶防水劑是利用在混凝土

10、中摻入活性添加劑，當混凝土開裂，有水滲入時，該物質繼續水化生成不溶水的結晶體，對裂縫進行自動填充，實現自修復。l 較強的滲透性l 獨特的自我修復能力l 永久的防水作用l 防化學侵蝕l 無毒、無公害結晶過程自修復效果2626/28n 海上風電減振技術 基于電渦流調諧質量阻尼器 研究海上風電結構減振方法，結合現場海上風電結構參數建立減振技術方案；研究減振前、后結構動力特性變化規律，降低風電發生1P/3P共振風險，減少海上風電疲勞損傷并提高其使用壽命。無單擺塔底左右疲勞功率譜有單擺塔底左右疲勞功率譜10log10(A2)頻率/Hz安裝阻尼器前后功率譜對比電渦流調諧質量阻尼器氣動效應安裝位置阻尼器型號

11、減振功效結構尺寸、質量水動效應現場測試方案2727/28 編制河北建投海上風電有限公司企業標準，明確公司負責海上風電場運維人員、機構，細化維護內容及評定標準；編制河北建投海上風電基礎設施檢測與評估技術標準，闡明了海上風電場檢測與評估內容及方法。由企業標準推向行業標準，支撐我國海上風電運維健康發展！n 風電場運維能力提升規范性引用文件范圍術語基本規定河北建投海上風電有限公司企業標準檢測維護評定大綱河北建投海上風電基礎設施檢測與評估技術標準術語總則基本規定海上風電基礎設施檢測與評估海上風電附屬設施檢測與評估防腐蝕設施檢測與評估混凝土、鋼結構耐久性檢測與評估大綱補充了現有海上風電基礎設施檢測、評定評估及維護規定，為企業QHSE管理提供參考和依據。28