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浅谈山地风电场的设计特点

时间:2018/8/7栏目:石油能源论文

  浅谈山地风电场的设计特点

  原创: 张冶

  随着近些年国内风力发电的大力发展,越来越多的风电场投入建设,导致风资源以及建设条件简单的地理位置越来越少,不少开发商已经逐步重视起建设条件相对较较复杂的山地风电场的开发。

  山地风电场与以往常规的平原风电场在设计当中还是有所区别的。今天,小编就和大家谈一谈山地风电场设计的一些特点,主要包含道路、场坪、变电、线路四个部分。

  一

  道路部分

  在山地风电场的设计中,道路部分是一个非常重要的组成部分,与常规平原风电场相比,由于地形地貌的复杂,道路设计更加困难。目前,还没有专门针对风电场道路设计的相关规范和标准,更多的是参考《公路工程路线设计规范》或者《厂矿道路设计规范》等相关规范中的道路标准来进行风电场道路设计。(并非完全依照规范内容,规范仅作为参考使用。)

  1、

  坡度

  对于常规平原风电场来说,道路坡度一般控制在9%-12%左右,但是到了山地风电场,由于地势地形的原因,山地起伏很大,若要保持坡度在9%-12%之间,工程量会大大的增加,同时对环境的破坏也会非常明显,在环保和经济性方面表现较差。因此往往在山地风电场的道路设计上,采用车辆牵引的方法,道路设计坡度可能达到16%甚至18%,这样结合地形地势设计,一方面减少了工程量,降低了工程成本,另一方面减小了对环境的影响。并且结合常规设计比较,后者的设计无论在技术方面还是经济方面都更具优势。(采用车辆牵引的话,要提前做好相关的防护措施,以免发生意外。同时在场坪和道路交接的地方,设计时要考虑牵引车辆的安置位置。)

  2、

  转弯半径

  转弯半径的大小主要取决于设备的大小及运输方式,而在设备中最主要的影响因素就是风机的叶片。在平原风电场的设计中,地形条件简单,更多采用的是常规的平板拖车进行设备的运输,但这样却大大增加了转弯半径的要求。一般对于2MW的风机来说,若用平板拖车进行叶片运输,转弯半径大概在60-70m.若采用可回旋的扬举式特种车辆进行设备运输,叶片对转弯半径的要求将小于风机塔筒对转弯半径的要求,此时,塔筒则作为转弯半径设计参考的依据。按照上述2MW的风机来说,塔筒一般多为三或四节,此时转弯半径设计值将控制在30-35m,相比常规运输方式,大大减小了工程量。因此,相比平板拖车的方式,在地形地势条件复杂的山地风电场的设计中,特种车辆运输的方式更具优势,也更具可行性。

  二

  场坪部分

  场坪也就是吊装平台,在平原风电场设计中体现的不是很明显,例如青海部分地区,一马平川,对设备运输及吊装不会产生影响。但是在山地风电场中,由于风机往往布置在相对位置较高的山头,因此每台风机吊装平台可利用的面积就会大大缩小。

  1、

  场坪位置

  鉴于风机位置固定,山地风电场场坪可以选择的位置相对有限,因此需要设计人员在有限的空间内更加合理的利用土地。例如风机基础不能处于填方区,风机基础距离悬崖一般要求大于7m,同时还要考虑进入场坪的道路位置,因此在山地风电场中场坪的设计更注重结合现场的地形特征进行设计,此点相对平原风场来说更具难度。

  2、

  场坪形状

  由于山地风电场地形地势的限制,很多山地风电场的场坪并不是如平原风场一样的矩形,而是结合场坪位置地形特点的不规则形状,例如山西地区某风电场,部分风机场坪因为场地受限的原因设计成三角形,同样满足风机吊装的要求。因地制宜,适合的才是最好的。

  场坪方面除了上述特点以外,还有一条和风机基础接地有关的特点。山地风电场风机基础接地由于受地形和电阻率等因素影响,导致设计及施工方面的难度有所增加。平原风电场风机基础接地设计一般采用常规设计方案,占地面积会很大。但是山地风电场中,由于地形受限,按照常规接地设计,可能存在接地网位于场坪外,对施工来说难度会增加很大。特别是在场坪一侧为陡崖,且场地受限严重,常规的接地方案无法施工,此时建议建设单位通过专业的接地公司进行接地方案的设计与施工工作。

  三

  变电部分

  变电部分主要指升压站。作为风电场的重头戏,升压站一直扮演着重要的角色。平原风场中,建设单位一般在升压站的布置上要求宽敞、整洁、大方。升压站和建筑物方向尽量保证正南正北,站内还布置有广场,占地面积较大。而在山地风电场中,由于地形、地势等因素的影响,导致了山地风电场升压站的可利用面积十分有限,升压站占地面积相对平原风电场升压站来说小很多。

  1、

  占地面积

  山地风电场升压站的占地面积由于地形受限,一般情况下都相对较小,因此很多山地风电场升压站在高压配电装置上采用了GIS方案,虽然GIS方案投资会相对高一点,但是有效的减少了升压站占地面积,对于山地风电场来说是一个不错的方式。在山地风电场设计中,关于电气设备,尽量选用占地面积小的设备可以起到压缩占地面积的作用。目前,山地风电场中还有采用集成式变电站的设计方案,集成式变电站占地面积小,适用于各种地形,成本相对较低,山地风电场中采用这种方案也是一个不错的办法。

  2、

  总平布局

  山地风电场升压站设计中,需要利用相对有限的位置将功能性最大化。因此,结合站址地理特点的布局才是最适合山地风电场的。山地风电场在利用面积受限的情况下,通常采用的布局并非常规的矩形布局,而是"L型"布局,"T型"布局,"阶梯式"布局,或是将生产区和生活区分开成两个单独小站的布局等。这些布局的特点都是因为升压站站址地形等因素受限,因此采用了非常规布局以满足升压站功能性的要求。就同前文场坪部分讲到的,适合的才是最好的。

  四

  线路部分

  集电线路是风电场设计的重要组成部分之一,山地风电场由于地形地势复杂,可利用的地方少,高低落差大,山地风电场集电线路的设计相对平原风电场更加困难。

  1、

  杆塔设计

  平原风电场中,由于地形平坦,在杆塔的选择中更多的考虑的杆塔的水平拉力。而在山地风电场中,由于山地的地形地势特点,常常导致线路有较大的高差,这时,在设计中考虑水平拉力的同时需要着重考虑纵向拉力,以免在高差较大的地区出现杆塔由于纵向拉力被"拔"出地面。

  2、

  远距离跨越

  在平原中,远距离跨越一般很少出现,原因是弧垂不满足要求。而在山地风电场中,由于风机位于一个个山头,距离也相对较远,若果采用常规的杆塔,在远距离跨越的时候"绕路",会造成很大的浪费,这时就体现了远距离跨越在山地风电场设计中的优势了。利用山峰之前的峡谷的空隙,可采用远距离跨越来完成线路的连接,由于山谷与山峰间的高差非常大,因此可以满足导线在远距离跨越时弧垂的要求。相比"绕路"方案,工程量会大大减少。

  关于山地风电场的设计特点,今天就暂时先谈到这。文中的观点也仅仅是小编的一些感受,跟大家一起分享,也欢迎大家留言一起讨论。

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