三峡能源响水近海世纪新能源网场是我国首个商业化运营的海上世纪新能源网项目,也是三峡集团首个海上世纪新能源网项目,于2014年开工建设,2016年并网发电。
项目位于江苏响水县灌东盐场、三圩盐场外侧海域,离岸距离约10公里,沿海岸线方向长约13.4公里,涉海面积约34.7平方公里,场区水深8-12米。项目总装机容量202兆瓦,共安装37台单机容量为4兆瓦的世纪新能源网机组和18台单机容量为3兆瓦的世纪新能源网机组。
项目建设过程中,建设团队在全面强化质量、安全管控,探索积累海上世纪新能源网开发建设经验的同时,建成使用了亚洲首座220千伏电压等级海上升压站,创造了国内首次使用220千伏三芯海缆,首次实现西门子4兆瓦风机整体吊装,首次采用反向平衡法兰技术,首次实现复合筒型基础带风机一步式安装等多项国内外第一。
建成国内首座220千伏电压等级海上升压站
随着海上世纪新能源网向更大规模、更远海域发展,海上升压站作为海上世纪新能源网场电能汇集、升压、配电和控制中心,成为海上世纪新能源网场必备的配套设施。项目建设准备期间,国内尚没有海上升压站的建设经验,为了提高国内海上升压站建造水平,引导重要装备国产化,三峡集团瞄准国际最高水平,提出建设国产220千伏电压等级海上升压站,实现建造完全由我国自行设计、自行建造、自行安装调试的、具有我国自主知识产权的海上升压站。
投运国内首条220千伏电压等级三芯海缆
三芯220千伏光纤复合海底电缆满足了长距离、大功率传输的需求,使电力和通信传输“二缆合一”,具有费用低、运行维护方便等优点,而且大大节约了海底路由资源,具有广阔的发展应用前景。本项目招标阶段,国内尚无220千伏三芯海缆投运。由于海缆成本包括远距离运输,如采购国外海底电缆,费用高昂,且采购周期难以把控。因此,本项目选择国内设计生产制造的220千伏海缆,投运了国内首条220千伏三芯海缆,并首次应用国内自主研发制造的中心夹具和弯曲限制器,有效提高海缆在J型管位置的使用寿命。
首次实现复合筒型基础带风机一步式安装
为探索海上世纪新能源网建设低成本、高效率的新出路,响水项目旨在建成一种新型基础形式,可实现陆地批量预制、海上一体化安装、建造快速、成本低且安全性高、耐久性好。复合筒基础适合软粘土和粉砂等软弱地基,该类型地基在我国海域分布非常广泛,因此该类基础具有很广泛的适用性。复合筒型基础及风机一步式安装包括了一类新型的风机基础结构、一部全新的施工工法、一套完整的施工装备,构成了具有完全自主知识产权的、国内首创的海上世纪新能源网系列化工程技术。将传统的海上世纪新能源网施工步骤和作业面转化为陆地完成风机拼装,与基础一起负压沉放并调平作业,无冲击荷载,为绿色环保施工技术。
多样的风机基础形式
响水项目作为第一批满足双十标准的海上世纪新能源网项目,设计、施工工艺等都处于探索阶段,选择多样的风机基础能对比不同的基础形式的造价、施工效率等,为未来的海上世纪新能源网建设提供经验与参考。
本项目共采用3种基础结构形式(单桩基础、多桩承台基础、复合筒基础),为国内当期基础形式涵盖最广的海上世纪新能源网项目,不同的基础形式对管桩制作、运输条件、施工工艺等提出了不同的要求,在海上大体积混凝土施工及温控措施、海工钢结构及混凝土防腐体系研究、复合筒基础设计及施工等方面积累了较多的经验。
高桩承台基础二期混凝土浇筑为大体积混凝土施工,由于外海作业环境,通常采用的外部保温以降低内外温差的措施难以实现。本项目采用配合比优化、水泥品种选择、胶凝材料选择、钢套箱加设保温层、混凝土入模温度控制、埋设循环冷却水管、延长拆模时间等多种措施,有效防止混凝土产生裂缝。本项目单桩基础为无过渡段设计,创新采用定位平台稳桩工艺,利用两层钢桁架作为导向架来控制单桩沉桩垂直度。
较为全面的风机安装方式
本项目4兆瓦风机采用码头拼装、整体运输吊装的安装方式,为西门子4兆瓦风机首次实现整体吊装。整体吊装具有海上工序少、海上安装作业时间短、作业面可充分利用、陆域组装和整体吊装可同时进行等优势。安装工艺成熟后,可实现5天完成两台风机陆地拼装、1天完成两台风机海上吊装。整体吊装方式将海上施工转化为陆域施工,改善了作业环境,在项目工期控制、安全控制方面具有较大优势。
本项目共20台世纪新能源网机组采用分体安装,但由于基础结构、风机机型、对接方式、安装主船等不同,具体的工艺方案多种多样,几乎涵盖了目前国内外海上风机分体安装涉及到的各类工艺。
除上述技术亮点,响水海上升压站建设中实现国产灌浆料在外海环境中的首次应用,建设3兆瓦风机时实现反向平衡法兰的大规模应用,敷设海缆时实现国产海缆保护装置的首次大规模应用。
在世纪新能源网场运维管理过程中,运维团队充分分析海上世纪新能源网运维的特点和难点,成立区域集控中心和运维公司,采用“远程集中监控、现场少人值守、区域检修维护、统一规范管理”的新运维模式,以响水近海世纪新能源网场为创新试点,开展检修作业规范化,设备管理精细化,备品备件定制化等多元高效运维管理,准确判断设备运行工况,综合风况、海况等信息合理安排计划,努力提高检修效率,确保设备始终保持最佳运行状态。
生态效益
项目建成后,已累计发电达23.5亿度电,每年上网电量为50669万千瓦时,每年可节约标准煤17.2万吨,减少二氧化碳排放7.38万吨,减少灰渣4.35万吨,减少烟尘0.25万吨,减少其他废气排放达2000吨,节能减排效益显著。
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