高海拔山地风电场建设及运行维护技术调研研究项目建议书docx

高海拔山地风电场建设及运行维护技术调研研究项目建议书一、立项背景面对国际能源供应持续紧张及生物化石能源造成环境污染等诸多问题，世界各国纷纷加大对清洁可再生能源的开发力度。风能因其蕴藏量大、可再生、清洁无污染等特点，已经成为新能源中具有极大发展潜力的一个领域，受到世界各国越来越大的重视。随着中国风电的快速发展，风电市场开始从“三北”地区向人口密集、电力负荷大、接入条件优的南方地区发展，但这些地区大多地形复杂、建设条件差，风能资源一般，针对特殊的项目环境条件，“低风速”、“高海拔”等风电发展概念相继被提出。国家能源局“十二五”第二批、第三批及增补拟核准风电项目总装机量约50GW，其中云南、贵州、青海等高海拔山地地区容量合计约7.1GW，占比约15%，开发容量可观。同时，在弃风限电形势影响下，我国大型风电基地建设速度放缓，而并网条件较好的低风速地区风电开发成为热点，年平均风速低于6m/s的高海拔地区也具备了较好的经济可开发潜力，由此可见高海拔地区高山风资源的开发与利用在我国同样具有极好的发展前景。据中国可再生能源学会风能专业委员会的数据显示，中国从2008年开始在高海拔地区有风电装机，到2013年底累计装机容量达到4067.6MW。在此6年间，高海拔地区新增装机量总体呈现以上升为主，期间略有波动的趋势。其中，除2009年和2013年与前一年的新增装机量相比略有下降外，2008年、2010年、2011年和2012年高海拔地区的新增装机容量都比前一年有所上升。2013年，中国高海拔地区新增装机容量为1415MW，占全部新增装机容量的8.79%，相比2012年的1458.75MW及11.26%的占比，各数据均有所下降。与2012年相比，新增装机容量在2013年下降的比较小，而占比却下降的比较大，这从侧面印证了2012年高海拔以外地区的新增装机量曾出现较大的下降。虽然2012年以前新增装机容量上升速度较快，但由于此前的装机基数并不大，表现在累计装机增长上并不明显，与之相反的是，2011年以后高海拔地区的新增装机量达到了一定的量级，虽然在2013年有所下降，但累计装机上升的却更为明显。在占比方面，虽然2013年高海拔地区的新增装机容量占比有所下降，但在累计装机容量占比趋势上始终表现出上升态势。出现新增装机容量占比略有下降而累计装机容量占比上升的情况，从侧面说明中国高海拔地区的风电装机起步较晚，但其整体发展存在较好趋势。2014年，计划装机容量49.5MW的龙源那曲高海拔风电场一期工程于海拔4700米的青藏高原上建成运行，其不仅是目前是西藏地区唯一的风电场，同时也是全世界海拔最高的风电场，标志着我国高海拔山地风电场的开发建设进入了一个新的阶段。高海拔山地风电场的开发主要存在两方面的难题，其一是山区风资源相比于其他区域利用难度较大，虽然山区风资源包括风速频率分布接近正态分布、同一测风塔不同高度间风速相关性好以及风电与水电在季节上具有互补性等优势，然而其缺点更加明显，主要体现在风资源季节性较强，同时伴随着气候干湿季的变化、近地层上层与下层风速的日变化和风向差异大、风速切变系数较小且不是常数，甚至某些高度间风速出现负切变现象、湍流强度较小、同一风电场各测风塔间风速相关性差等。其二是开发施工技术方面要求高，由于山地低风速区域大多位于我国中南和西南地区，所以新建风电场大多位于山地丘陵地带，选址用地困难，风电场规模相对较小，道路施工、设备运输、输配电设备及基础设施建设难度较大，运行维护技术要求高，人工费用高，从而导致单位千瓦投资成本保持较高水平，风能资源开发难度大。针对以上高海拔山地风电场开发问题，一方面是需要通过优化设计适用于高海拔区域的风机机组，在风速较低的情况下充分利用资源。另一方面则是要从技术设备上入手，建立完善适用于高海拔风电场开发利用的机组选型、设备运输、风机安装及运行维护等建设技术。本项目正是从第二个问题为入手点，以调研分析为手段对国内外现存高海拔山地风电场机组选型、运输、安装及运维设备与技术进行归纳总结，同时结合雅砻江流域等西南高海拔山地区域风电开发特点，提出合理的风电场机组选型方法、风电场建造与安全运维技术，为未来我国西南部高海拔山地风电开发与电场建设提供必要的方案支撑与决策依据，有利于该区域风电开发的合理顺利实施与开展。二、主要研究内容（1）高海拔山地风电场建设与运维特点调研研究。系统全面地对国内外现有与在建的山地风电场进行调研，归纳总结山地风电场特别是高海拔山地风电场在建设与运行维护上的技术类型与特点，阐释影响山地风电场建设与运维上的主要环境因素与人为因素，分析说明高海拔山地风电场与一般风电场在建设与运维上的异同点。（2）高海拔山地风电场建设机组选型调研研究。针对高海拔山地风电场自身的环境与资源特点，以已建与在建实际工程为调研对象，以掌握风机机组类型行业发展动态调研目标，系统全面地对适用于高海拔山地风电场的风机机组类型进行说明分析，提出高海拔山地风电场机组选型的主要方法与技术手段，探究风机机组选型技术特点与高海拔山地风电场建设间的相互影响关系。（3）高海拔山地风电场建设运输与安装技术调研研究。基于前面对国内外山地风电场调研成果，归纳总结已建与在建山地风电场采用的运输设备与安装技术类型，阐述各运输设备与安装技术的特点与适用范围，探究选择山地风电场建设所采用运输设备与安装技术的主要影响因素与对应影响关系与变化规律。（4）高海拔山地风电场运行维护技术调研研究。结合高海拔山地风电场在运行维护上的需求与特点，调研参考国内外已建与在建山地风电场采用的运行维护成套技术与配套设备，分析各种运行维护技术的特点与适用范围，探究山地风电场运行维护的可视化实现技术方案，深入研究山地风电场环境因素与人为因素对运维技术选择与应用的影响与变化规律。（5）高海拔山地风电场建设与运行突发应急技术调研研究。以之前国内外山地风电场调研研究成果为基础，归纳分析高海拔山地风电场在建设与运维过程中可能存在的突变事故、运行灾变及失效模式类型、特征与结果等，针对各类突发事件提出相应的突发应急处理技术，形成适用于高海拔山地风电场处理突发事故的全面综合的应急处理技术体系。三、技术路线及方法（1）对国内外的有关风电场特别是山地风电场机组选型、整体建设与运维技术标准体系进行详细的调研，对比分析国内外各个国家设定关于山地风电场机组选型、电场建设与运维技术标准的异同。（2）以调研国内外有关山地风电场的文献资料、网络报道、会议专题报告等为工作研究手段，总结归纳现有针对山地风电场机组选型、建设设备选择、运输安装与运维的技术设备类型与特征，阐述各种类型风机机组、运输设备、安装技术及运维技术的特点与适用范围，探究高海拔山地风电场机组选型的方法手段以及选择山地风电场建设所采用运输安装技术与运维技术的主要影响因素与对应影响关系与变化规律。同时，对现有的山地风电场突发应急技术进行调研总结。（3）以国内外实际工程为导向，阐述现有已建与在建工程中所使用机组类型、建设与运维技术的应用模式与前景，特别是结合实际工程对高海拔山地风电场在建设与运维过程中可能存在的突变事故、运行灾变及失效模式类型、特征与结果等进行系统地调研与分析说明。四、工作基础天津大学是中国近代教育史上第一所大学，创建于1895年，是我国首批重点建设以及教育部和天津市重点共建的21世纪国内外知名高水平大学。天津大学是我国最早设置水利水电工程专业的高等院校之一，拥有水利工程一级学科国家重点学科和“水利工程仿真与安全国家重点实验室”。以“重大水利工程安全性的基础理论研究”为主题的研究团队，2010年获国家创新研究群体基金资助，是水利工程安全基础研究领域唯一的国家创新群体。近5年，本学科主持完成国家科技攻关项目、国家自然科学基金以及国家重大工程委托项目等220余项；作为第一完成单位，获国家级、省部级以上科技奖励30余项，其中国家科技进步奖二等奖5项、省部级科技奖一等奖13项。发表学术论文1500余篇，其中SCI/EI收录710余篇；出版学术专著13部，获发明专利32项。近年来，在各领域内已取得的相关科技奖励如下：1.练继建等，高坝泄洪消能防护和雾化安全技术与应用，国家科技进步二等奖，2012，排名1。2.练继建等，重大泄流结构耦合动力安全理论及应用，国家科技进步二等奖，2008，排名1。3.练继建等，高坝泄流振动研究及工程应用，教育部科技进步一等奖，2007，排名1。4.练继建等，高坝消力塘防护结构及安全监测预警系统研究，天津市科技进步一等奖，2007，排名1。5.练继建等，水利枢纽厂坝隔(导)墙流激振动与结构优化研究，天津市科技进步一等奖，2005，排名1。6.练继建等，水工闸门水动力及其流激振动特性研究与工程应用，天津市科技进步二等奖，2005，排名1。天津大学最早针对风能特别是海上风能开发的迫切需要，开展了“海上风电关键技术及实验样机研制”、“台风海域复合筒型风机基础建造关键技术”、“海上风电场风电机组地基基础设计方法”、“海上风电新型基础关键技术研究与应用”、“海上风电规模化开发及快速建造技术”、“Representativewindturbinefoundationdesignverification”（GamesaWindCo.,Ltd）、“风电机组基础的设计技术研究”（863项目）、“海上风电工程建设施工关键技术及装备设计”（863项目）、“海上风电场设计、施工、运维相关技术规范及检测认证体”（863项目）、“海上风电场环境评价研究”（863项目），海上风电复合筒形基础及规范研究等前期项目的研究。针对我国近海极端风速大及软弱地基影响，开发难度很大的特点，初步研发便于海上快速建造、抗倾覆能力强、适合于软弱地基的新型海上风电基础结构，并在江苏启东海上建成了试验样机，为本项目的研究奠定研究基础和试验条件。还开展了阜新、乐亭、通榆、寿光、沾化、通辽、洮北等10余风电场的风机结构优化设计研究。拥有水利工程仿真与安全国家重点实验室与天津市海上风电结构与施工装备技术工程中心。已申请海上风电方面的国家发明专利60余项、国际发明专利3项。目前天津大学正在开展海上风电多功能安装平台的研发项目，积累了与本项目相关的丰富雄厚的研究基础与工程经验，具有完成本项目的技术优势，能保证本项目研究能够取得高质量的成果。五经费预算支出项目金额（万元）计算理由和依据1．调研费14.0按每项研究内容3.5万元，共计14.0万元2．劳务费20.01000元×10人×20月共20.0万元3．业务费10.1印刷、收集资料、翻译材料、录相等3.1万元；学术会议、现场调研等差旅费7.0万元4．管理费（含税）4.90按学校规定校院系扣管理费10％5．合计49.0六主要研发人员姓名职称、职务年龄专业分工练继建博导、院长50水利水电工程项目负责丁红岩教授52海洋工程、土木工程技术负责刘润教授41岩土工程技术指导王海军副教授37水利水电工程调研指导张浦阳副教授37海洋工程、土木工程现场指导张金凤副教授37港口工程调研分析乐丛欢副教授32风能工程调研分析刘永刚博士后29海洋工程现场调研董霄峰讲师29水利水电工程数据分析赵悦、李康等10人博士生、硕士生资料调研数据分析