东海大桥近海风电场工程可研性研究报告交流

东海大桥近海风电场工程可研性研究报告交流上海勘测设计研究院2009年7月李健英交流提纲1建设背景2海洋功能区划与海域使用3.风能资源4.工程地质5.海洋水文条件6.风力发电机组选型、布置及发电量估算7.电气8.土建工程9.施工组织设计10.工程设计概算1建设背景•2004年，上海市发改委、上海市电力公司委托上海市气象局、上海勘测设计研究院等单位先后完成了《上海市风能资源评价报告》、《上海市10万千瓦及以上风电场选址报告》等工作。其中东海大桥海上风电场为上海市10万千瓦及以上风电场选址报告推荐场址之一。•2005年，完成《东海大桥海上风电场预可行性研究报告》和《奉贤海上风电场预可行性研究报告》，并上报国家发改委和水规总院•2006年，完成《东海大桥海上风电场可行性研究报告》，并上报国家发改委和水规总院•东海大桥海上风电场为国内第一座海上风电场。为促进该项目的建设，上海市发改委向国家发改委上报《关于开展海上风电项目前期工作方案的请示》，其后，国家发改委以《国家发展改革委办公厅关于开展上海东海大桥海上风电项目前期工作的复函》作了批复提出：“为了促进我国海上风电的开发建设，探索和积累海上风电建设经验，同意开展上海东海大桥海上风电场建设的前期工作；为了确保海上风电建设的成功，同意按10万千瓦的规模开展可行性研究工作；结合项目实际认真研究借鉴国外海上风电建设的经验，研究制定观测和勘测工作方案；精心组织、科学研究，按照有利于培育我国海上风电设备制造技术和掌握、积累海上风电施工技术和经验的原则，研究确定该项目的技术方案和建设方案”。2海洋功能区划和海域使用－海事要求东海大桥桥线两侧各1000m为其保护区K12辅通航孔（1000t级）、4＃K6辅通航孔（500t级），有航运要求风机塔架上需做好警示标志风机叶片距海面不低于25m运输、施工过程中护航运行维护船只要求3风能资源根据芦潮港70m测风塔、试桩平台测风塔及洋山港、奉贤气象站资料，小洋山海洋站、推算场址区域90m高度多年平均风速为8.5m，较陆上沿岸平均风速高约20％风切变指数为0.09，小于陆上沿岸风切变指数（0.12～0.14），有利于降低风机安装高度，减少工程投资湍流强度小（0.10），可延长风机寿命3风能资源－合理性分析GB计算方法和数值模拟计算方法，对风速、风功率密度结果的影响范围在1％－3％之间。随着高度的增加，风速、风功率密度结果也趋于一致。实测风速验证结果小洋山资料进行订正风电场风能资源评估方法WASP气象数字模拟TAPM风电场风能资源特征值及图表上海海域风速、风功率密度等值线上海海域风能资源储量与可开发量3风能资源－合理性分析GB计算方法和气象数值模拟计算方法（TAPM)，对风速、风功率密度结果的影响范围在1％－3％之间。随着高度的增加，风速、风功率密度结果也趋于一致。塔名10m25m50m70m100m南汇6.97.58.08.28.5GB计算风速（m/s）奉贤6.47.07.47.77.9南汇6.97.47.98.18.5数值模拟风速（m/s）奉贤6.26.77.27.57.9南汇292.6374.7451.7494.7544.7GB计算风功率密度（W/s2）奉贤233.4298.9360.3394.6434.5南汇299369436480547模拟风功率密度（W/s2）奉贤2162753353784503风力资源－风资源特征★场址区90m高度年平均风速为8.6m/s，年平均风功率密度为694.4W/m2。说明东海大桥风电场场址区风能资源很丰富，具有很高的经济可开发价值。★场址区90m高度年有效风速小时数为8454h（3m/s～25m/s）、8320h（3.5m/s～25m/s），有效风时数较高。★代表年风电场场址区主风向基本为NNW～NNE和E～SSE方向，主风向比较稳定，主风能出现在SSE方向，风能分布较为集中。★风电场90m高度湍流强度约为0.10，说明湍流相对较小。3风力资源－风资源特征图2-6风速和风功率密度年变化曲线图0.02.04.06.08.010.012.014.016.0123456789101112时间（月）风速（m/s）0.0500.01000.01500.02000.02500.03000.0风功率密度（W/m2）风速风功率密度图2-7全年的风速和风功率密度日变化图0.02.04.06.08.010.012.001234567891011121314151617181920212223时间（小时）风速（m/s)0.0200.0400.0600.0800.01000.01200.0风功率密度（W/m2）风速风功率密度图2-9全年风速和风能频率分布直方图0.02.04.06.08.010.012.001234567891011121314151617181920212223242526风速（m/s）频率（%）风速风能3风力资源－风资源特征图2-10测风塔代表年风向玫瑰图0.02.04.06.08.010.0NNNENEENEEESESESSESSSWSWWS单位：%静风：0%图2-12测风塔代表年风能玫瑰图0.05.010.015.020.0NNNENEENEEESESESSESSSWSWWS单位：%4工程地质★拟建场地区域构造稳定性较好，滩面平缓，从勘探及地形图所知，场地附近无深切沟槽，场地稳定性较好。★本场地最大勘探揭露深度为80.15m,揭露的地基土层按地质时代、成因类型、土性的不同和物理力学性质的差异可分为7个大层，其中⑤层、⑦层各分为2个亚层，⑦1层又分为2个次亚层。★本建筑场地属Ⅳ类，场区地震加速度值为0.10g，地震基本烈度为Ⅶ度，所属设计地震分组为第一组。本场地为抗震不利地段，本场地不存在地震液化问题。★水深随季节和潮汐而有所变化，一般在大潮期水深较深，勘察期间水深一般9.9～11.9m。本场地海水对混凝土结构有结晶分解复合类弱腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋长期浸水为弱腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋在干湿交替时为强腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性。4工程地质★建议采用第⑦1-2层下部或第⑦2层作为本工程的桩基持力层，且在ZK4孔处的风机位置上部饱和软粘土较厚，桩长宜适当加长；选择合适的打桩设备，同时应注意沉桩工艺。★场区附近有东海大桥和两条光缆（中日海底光缆、海军光缆），施工前应确定其具体位置，进行必要的避让，并作好施工监测。施工前应对海底沉船、废弃铁锚等障碍物进行调查、探测定位，采取避让或清理措施。5海洋水文1水深：理论深度基面以下水深为7.6～8.1m2潮位：平均海平面(m)平均高潮位(m)平均低潮位(m)设计高潮位(m)设计低潮位(m)极端高潮位(m)极端低潮位(m)0.231.86-1.342.55-2.093.68-2.935海洋水文3波浪重现期（年）平均波高H（m）波周期T（s）波长L（m）波速C（m/s）H1%（m）H4%（m）H5%（m）H13%（m）502.837.7674.19.555.815.064.924.241003.018.2381.69.916.185.385.234.51按IEC标准，东海大桥采用50年一遇可能最大波高7.89m（4.24×1.86）5海洋水文（4）潮流采用《海港水文规范》（JTJ214-98）的相关规定计算得到可能最大流速。考虑到水文观测资料和所采用的准调和分析方法的局限性，为安全起见，将可能最大流速乘以1.30的安全系数后作为本工程设计的设计流速。设计潮流流速表层中层底层平均值流速（cm/s）流向（。）流速（cm/s）流向（。）流速（cm/s）流向（。）流速（cm/s）流向（。）31572257721486723970风电场名称建设年份机型台数单机容量总装机容量备注(MW)(MW)Blyth,2000Vestas,V66224UKMiddelgrunden,2001Bonus,B7620240已被Siemens收购DenmarkYttreStengrund,2001NEG-Micon,5210NEG-Micon已同Vestas合并SwedenNM72HornsHev,2002Vestas,V80802160DenmarkRønland,2002Vestas,V80428DenmarkRønland,2002Bonus,B82.442.39.2DenmarkSamso,2003Bonus,B82.4102.323已被Siemens收购DenmarkNysted,2003Bonus,B82.4722.3165.6DenmarkArklowBank,2003GE,GE10473.625.2IrelandNorthHoyle,2003Vestas,V8030260UK6风力发电机组选型和布置——选型国外已建、在建海上风电场统计表风电场名称建设年份机型台数单机容量总装机容量备注(MW)(MW)Frederikshavn,2003Vestas,V90133DenmarkFrederikshavn,2003Bonus,B82.412.32.3DenmarkFrederikshavn,2003Nordex,N9012.32.3DenmarkWilhelmshafen,2003Enercon,E11214.54.5DenmarkScrobySands,2004VestasV8030260UKKentishFats,2005VestasV9030390UKBarrow,2006VestasV9030390UKEgmondaanZee,2006VestasV90363108UKBrunsbuttel,2004Repower155陆上样机GermanyBeatrice,2006Repower2510正在实施的海上风电场工程Germany6风力发电机组选型和布置——选型国外已建、在建海上风电场统计表5风力发电机组选型和布置——选型（1）机组选型各单机容量主要特性见表表5-1初选风机设备特性表项目单位方案一方案二方案三方案四方案五机型Vestas2MWVestas上海电气3MW华锐风电3MWREpower3MW5MW单机容量MW23335台数台5034343420总装机容量MW100102102102100轮毂高度m7090909095理论发电量万kWh3730535431357313721037570理论利用小时h37313474350336483757尾流影响率％5.186.316.086.215.55其他折减率％2525252525年上网电量万kWh2652924896251692617426614装机利用小时h26532441246825662641容量系数0.3030.2790.2820.2930.304比较投资估算风机设备、塔筒及安装万元156000173000142000130000172500场内电缆万元1250012300123001230012000风机基础费用万元4300047000470005542032000比较投资合计万元211500232300201300197720216500单位千瓦比较投资元/kW2115022775197351938521650单位电度比较投资元/kWh7.979.3387.558.13（1）机组选型6风力发电机组选型和布置——选型图5－4初选机型的功率曲线（标准空气密度）020040060080010001200140016000510152025风速（m/s）功率（kW）通过对各方案的度电成本和综合因素如所选机型是否满足项目进度要求、海域使用范围要求和国内离岸风机供货条件；是否有利于促进风电设备国产化进程（包括上海风电设备国产化进程）；并通过风电机组的技术成熟程度、商业化水平、运行业绩、调试水平、售后服务等比较，选择华锐风电3MW机型。6风力发电机组选型和布置——布置预装轮毂安装高度配套的标准塔筒高度为77.5m，考虑到风机基础平台高程不小于8m，以及风机箱式变压器在基础平台上安装高度