海上風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營期的問題挑戰(zhàn)與對策

海上風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營期的問題挑戰(zhàn)與對策，公司簡介河北建投海上風(fēng)電有限公司成立于2011年，公司現(xiàn)有運(yùn)營海上風(fēng)電項(xiàng)目1個，即唐山樂亭菩提島海上風(fēng)電場300兆瓦示范工程。該項(xiàng)目位于唐山市京唐港與曹妃甸港之間的海域，總裝機(jī)容量為300兆瓦，共安裝75臺4兆瓦風(fēng)電機(jī)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(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，是渤海灣第一個海上風(fēng)電項(xiàng)目，本項(xiàng)目于2020年9月進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營。菩提島項(xiàng)目積極打造國家示范優(yōu)質(zhì)工程，取得了北方海上風(fēng)電項(xiàng)目第一個核準(zhǔn)、最大容量、第一個開工建設(shè)、第一臺風(fēng)機(jī)吊裝、第一個全容量并網(wǎng)等多項(xiàng)榮譽(yù)，并獲評〃中國安裝工程優(yōu)質(zhì)獎”（國家級）和〃河北省優(yōu)質(zhì)工程〃，菩提島風(fēng)電場榮獲〃全國風(fēng)電場生產(chǎn)運(yùn)行指標(biāo)對標(biāo)5A級風(fēng)電場〃。公司簡介D67#220KV海上升壓站、L14J【13】抗冰備D72#【g017#011?D73#D71##7鳳32SH^#5isim!di327JH^325Jf^333H??12鳳mo321^FM吞9風(fēng)機(jī)幼331?t#jo?in.ai約14.5km220kV海纜海纜問距3【49】?廠i"kDI2#3/28.目錄/CONTENTSrpQ匸海上風(fēng)電發(fā)展問題挑戰(zhàn)對策措施海上風(fēng)電發(fā)展■全球海上風(fēng)電發(fā)展?到2024年，全球陸上風(fēng)電新增裝機(jī)將首次突破100GW;?至02025年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)也將再創(chuàng)新高，達(dá)到25GW；?未來五年全球風(fēng)電新增并網(wǎng)容量將達(dá)到680GW?！季?030年氣候目標(biāo)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、錨定2060年凈零排放的最終目標(biāo)!2/OO-2%。2%。3%。3%°3%。4%。US?Brazil?Germany?Sweden?FinlandFrance?IndiaUKSpain◎Other■中國海上風(fēng)電事業(yè)?

2007年我國首個海上風(fēng)電項(xiàng)目在渤海綏中油田建成發(fā)電，拉開了我國海上風(fēng)電開發(fā)的序幕。?預(yù)計2035年我國總裝機(jī)規(guī)模分別達(dá)到71GWO主要省份規(guī)劃年份海上風(fēng)電新建規(guī)劃量廣東202517GW江蘇20259.09GW浙江20254.55GW山東202510GW大型化：應(yīng)用更大的風(fēng)電機(jī)組，能夠有效提高風(fēng)能利用效率，并大幅降低初始投資、安裝施工成本、運(yùn)維成本等，由此帶動度電成本持續(xù)下降。智能化：新一代信息化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，智能化、互聯(lián)化成為海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的重要特征；專業(yè)化：海上風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展提速，項(xiàng)目開發(fā)逐步走向深遠(yuǎn)海，對運(yùn)輸、安裝施工、運(yùn)維等提出更高要求。運(yùn)營期的問題挑戰(zhàn)■■基礎(chǔ)周邊海床沖刷=?沖刷機(jī)理與現(xiàn)象在我國海上風(fēng)電工程實(shí)踐過程中，導(dǎo)管架、吸力桶、大直徑單樁、高樁承臺等不同基礎(chǔ)形成均發(fā)現(xiàn)了不同程度的沖刷現(xiàn)象。沖深發(fā)展趨勢9/28■基礎(chǔ)周邊海床沖刷=?危害?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(chǔ)的長期疲勞壽命?引起風(fēng)機(jī)整體系統(tǒng)的自振頻率降低，引發(fā)共振?造成局部海纜懸空，增大海纜的受力及磨損倒塔10/28常用的防沖刷措施的邊緣處仍存在沖刷問題?常用防沖刷措施沙被\0拋石0固化土0仿生草體排.11/28■■基礎(chǔ)周邊海床沖刷=■■海纜沖刷及破壞?成因?沖刷后由于水流產(chǎn)生渦致振動，導(dǎo)致線纜外被層及鋼鎧的磨損加快，絕緣被擊穿的風(fēng)險增加;?沖刷后海纜埋深小于設(shè)計值，受到船舶錨害的概率增加;?海纜埋深不足，受到人類漁業(yè)活動破壞的概率增加。船舶拖錨12/28?海纜故障案例■海纜沖刷及破壞序號海上風(fēng)電項(xiàng)目故障海纜規(guī)格故障原因搶修周期1廣東某項(xiàng)目220kV3X5002截面天氣原因斷纜11天2江蘇某項(xiàng)目220kV3X4002截面錨害52天3福建某項(xiàng)目220kV3X5002截面錨害30天4江蘇某項(xiàng)目220kV3X5002截面錨害20天5江蘇某項(xiàng)目220kV3X5002截面錨害（未通電）90天6江蘇某項(xiàng)目220kV3X5002截面船舶走錨7天7廣東某項(xiàng)目220kV3X5002截面天氣原因斷纜15天8遼寧某項(xiàng)目220kV3X10002截面終端故障25天9江蘇某項(xiàng)目220kV3X5002截面錨害30天■混凝土結(jié)構(gòu)損傷?成因施J■分層澆筑施工縫工」?大體積混凝土水化熱?混凝土碳化環(huán)I?氯離子侵蝕境」?凍融循環(huán)?生物侵蝕受］?結(jié)構(gòu)受力力」?意外撞擊1

blKtlcrCa(OH)2+H2O+CO2—-CaCO3+2H2O1CaCO3碳碳化作用Ca(OH)23CaO*AbO3+3CaSO4*2H2O+26H2O---->3CaO?A12O3?3CaSO，?32H2O鹽類侵蝕I、Fe—?Fe2++2e~Fe2++2C|-—FeCI2FeCI2+H2O+OH---Fe(OH)2+H++2CIII、2Fe+1.5O2+H2O—*2FeO(OH)混凝土微觀結(jié)構(gòu)氯離子侵蝕14/28■■混凝土結(jié)構(gòu)損傷?危害___主要集中在高樁承臺基礎(chǔ)，與港口碼頭結(jié)構(gòu)損傷類似。?鋼筋保護(hù)層剝落?鋼筋銹蝕?混凝土掉塊15/28全浸區(qū)海泥區(qū)腐蝕速率?電化學(xué)腐蝕機(jī)理三要素：陽極（鐵）、陰極（碳）、導(dǎo)電解質(zhì)（海水）。腐蝕機(jī)理腐蝕速度風(fēng)電基礎(chǔ)銹蝕16/28■■鋼結(jié)構(gòu)腐蝕犧牲陽極設(shè)計犧牲陽極是海上風(fēng)電采用較為廣泛的鋼結(jié)構(gòu)防腐措施，但其存在一些問題：0施工、意外等造成陽極塊脫落0海生物附著造成陽極正常工作電位改變，影響防腐蝕效果犧牲陽極防腐原理?存在問題■■鋼結(jié)構(gòu)腐蝕17/28■■風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)振動控制?海上風(fēng)電振動原因及危害風(fēng)機(jī)振動是運(yùn)行中常見的現(xiàn)象。一般情況下，只要在振動控制范圍之內(nèi)，不會造成太大的影響。引起風(fēng)機(jī)振動原因?yàn)轱L(fēng)、浪、海流等動荷載作用下，風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)自身的非平衡特性。造成危害主要包括：（1）共振效應(yīng)；（2）結(jié)構(gòu)疲勞損傷；（3）螺栓松動土體阻尼---r-b體參數(shù)、其吊f；類型等）氣動阻尼（鳳速、槳距角、轉(zhuǎn)速等）結(jié)構(gòu)陽尼分房土水動力阻尼（.水探、浪高、波浪周期等）I動力學(xué)參數(shù)一固有頻率―阻尼比L振型18/28■■風(fēng)電場運(yùn)維能力提升?基礎(chǔ)管理及維護(hù)存在問題0海上風(fēng)電基礎(chǔ)的檢測與維護(hù)相關(guān)規(guī)定不夠清晰，缺乏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全性、適用性和耐久性的評定方法;0企業(yè)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全QHSE內(nèi)容不足，而隨著海上風(fēng)電服役年限的增加，其結(jié)構(gòu)健康問題受到越來越多的關(guān)注。海上風(fēng)電場風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)維護(hù)技術(shù)規(guī)程TechnicalcodeforwindturbiactfoundationnulntenanccorotbhaMrwindfirm興19-06-04撥市20T9-10-01変It國家能源同19/28■■總體方針我國海上風(fēng)電工程建設(shè)和運(yùn)維部分方面已經(jīng)走在了規(guī)范、科研的前面，許多工程問題還需要在實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)、分析、積累和提高。2022年，我公司與交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院就以上關(guān)注的問題，開展了創(chuàng)新研究，下面就研究方向大會做簡要匯報?！鲂滦碗x子固化土防沖刷措施環(huán)境影響小。固?基于物理防護(hù)難以從根本上解決海床泥沙沖刷的本質(zhì)問題，采用泥漿狀高含水率固化土應(yīng)用于近海風(fēng)電樁基礎(chǔ)防護(hù)。?技術(shù)優(yōu)勢：流動性好、就地取材、施工作業(yè)方便、光纖龜纜導(dǎo)域048公里23/28132kV^底電纜，鑼成光纖電攬可由DITEST甬于溫度監(jiān)控?新型離子固化土海纜防沖刷措施?建立海纜監(jiān)測系統(tǒng)，提高使用效率；?海纜路由納入海圖，聯(lián)合海事共同監(jiān)管；?提升應(yīng)急處置能力，制定專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，儲備必要搶修物資，建立應(yīng)急搶修長效機(jī)制。SeawaterSeabedScourpitISSSolidifiedslurryWorkingship■海纜防護(hù),監(jiān)管及監(jiān)測預(yù)警技術(shù)?通過壁厚、腐蝕電位等進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的在線監(jiān)測?降低人工維護(hù)成本，減少手動檢測誤差/傷損監(jiān)測與檢測V-故障早期預(yù)警移動終端總部帷中心24/28云平臺/傷損原因分析問無設(shè)措施/為預(yù)防性維修提供依據(jù)/為設(shè)備管理提供數(shù)據(jù)支撐■鋼結(jié)構(gòu)腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)以太網(wǎng)■■海上風(fēng)電自修復(fù)混凝土技術(shù)水泥基滲透結(jié)晶防水劑是利用在混凝土中摻入活性添加劑，當(dāng)混凝土開裂，有水滲入時，該物質(zhì)繼續(xù)水化生成不溶水的結(jié)晶體，對裂縫進(jìn)行自動填充，實(shí)現(xiàn)自修復(fù)。?較強(qiáng)的滲透性?獨(dú)特的自我修復(fù)能力?永久的防水作用?防化學(xué)侵蝕?無毒、無公害結(jié)晶過程自修復(fù)效果0基于電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器研究海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)減振方法，結(jié)合現(xiàn)場海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)參數(shù)建立減振技術(shù)方案；0研究減振前、后結(jié)構(gòu)動力特性變化規(guī)律，降低風(fēng)電發(fā)生1P/3P共振風(fēng)險，減少海上風(fēng)電疲勞損傷并提高其使用壽命。結(jié)構(gòu)尺寸、質(zhì)量---氣動效一安裝位置水動效應(yīng)1阻尼器型號\__________丿/_______)減振功效安裝阻尼器前后功率譜對比頂節(jié)塔筒上法蘭海上阻尼髏總體布置方案電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器■海上風(fēng)電減振技術(shù)現(xiàn)場測試方案(之)套。一X-26/28■風(fēng)電場運(yùn)維能力提升0編制《河北建投海上風(fēng)電有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，明確公司負(fù)責(zé)海上風(fēng)電場運(yùn)維人員、機(jī)構(gòu)，細(xì)化維護(hù)內(nèi)容及評定標(biāo)準(zhǔn)；0編制《河北建投海上風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)施檢測與評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，闡明了海上風(fēng)電場檢測與評估內(nèi)容及方法。