研究風電場主體工程的施工控制

【摘要】本文主要分析風電場主體工程的施工內容，制定有效的控制措施，從而進一步提高風電場主體工程施工的質量與效果，增強風力資源的利用效率。

【關鍵詞】風電場主體工程施工控制能源

一、工程概況

中國水電天津南港海上風電場一期工程位于天津市濱海新區南部，大港區東南部，南港工業區境內，工程裝機容量為90MW，安裝18臺單機容量為5000kW的風電機組，風機沿南港南側防波堤建設。風電場內新建1座110kV升壓站，以1回110kV電壓輸電線路接入騰飛里220KV變電站的110kV側，最終在京津冀魯電網消納。

二、相關資源情況分析

（一）風能資源

經分析，風電場工程場址區705603#測風塔90m高度代表年平均風速為6.41m/s,年平均風功率密度為272.5W/m2,年平均風功率密度193.5W/m2。風電場風功率密度等級為一級，具備-定的開發潛力[1]。705603#測風塔90m高度年有效風速(3m/s~ 25m/s)小時數為8061h，占總時數的92.02%; 10m 高度年有效風速小時數為6798h，占總時數的77.6%。風能、風向主要集中在SW、E、和SE方向。

（二）海洋水文

經有關研究資料顯示，本區潮汐類型為不規則半日潮型，其( HO1+HK1)HM2=0.53;工程極端高水位為5.88m 設計高水位為4.3m; 工程區波浪以周期較小的風生浪為主，波向和風向分布具有較好的致性，常浪向ENE和E,頻率分別為9.68%和9.53%，強浪向ENE,該向H4%> 1.5m的波高頻率為1.35%,≥7.0s的頻率僅為0.33%,各方向H4%≥1.6m的波高頻率為5.06%，H4%≥2.0m 的波高頻率為2.24%。

（三）地質情況

場地內土層分布較穩定，可供選擇的持力層較多，場區內除南防波堤到海側人工邊坡的穩定性需加以注意之外，不存在難以治理的重大不良工程地質問題，適宜于本工程建設。

三、施工主體工程的有效控制

（一）主體工程的有效施工策略

（1）風機基礎安裝

風機采用灌注樁結構，1#~8#風機基礎所處的工程位置，規劃中的南防潮堤與青靜黃河口左治導線之間空間較小，并結合現有的實際工程條件，可供選擇的結構方案較為單一，為了避免風機基礎結構超出治導線范圍，基礎中心軸線距離青靜黃河口左治導線17m。基礎墩臺海側填少量60~100kg塊石作為護底結構,防止底部沖刷[2]。墩臺暴露在波浪和海冰可直接作用的區域，需承受波浪水平力、浮托力以及冰荷載的直接作用。為了抵抗波浪力、冰荷載與風機荷載的組合效應，基礎墩臺結構斷面尺度如下：基礎采用鋼筋混凝土低樁墩臺形式，墩臺底面直徑為23m，臺柱直徑為8m，墩臺采用C45F300鋼筋混凝土結構，基礎頂標高為+8.0m,臺柱邊設0.3m擋坎（兼做欄桿基礎），墩臺總高度為5.5m，墩臺底下打設28根φ1200mm灌注樁，分兩圈布置，樁底標高約為-45m。1#~8#風機采用陸上安裝工藝，需要在陸域回填50×50m的作業場地。

9#~18#風機位于已建南防波堤（斜坡堤結構）外側，青靜黃河口左治導線以內。本方案中9#~18#風機基礎采用鋼筋混凝土低樁墩臺形式，基礎中心距離已建南防波堤軸線12m,墩臺底面直徑為23m，臺柱直徑為8m，墩臺采用C45F300鋼筋混凝土結構，基礎頂標高暫定為+8.0m, 臺柱邊設0.3m擋坎（兼做欄桿基礎），墩臺總高度為5.5m，墩臺底下打設28根φ1200mm灌注樁，分兩圈布置，樁底標高約為-45m。在海側閉合布置鋼筋混凝土護底塊體，護底塊體外側拋填200~300kg護面塊石[3]。護面塊石局部突出原防波堤設計邊坡2~4m,突出部分應與原設計邊坡平緩過渡，以免引起局部波能集中。風機基礎建設過程中需要局部拆除原防波堤結構，待基礎施工完成后按原設計斷面恢復?？紤]到本方案風機設備為陸上安裝，需要在圍埝后方回填50×50m作業場地，以供風機安裝使用，回填區域設計頂標高為+5.5m。

鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，其打樁施工需采用搭設平臺、安裝護簡進行。灌注樁成孔可采用潛水鉆機，循環泥漿護壁，起重機吊安鋼筋籠，豎管法澆筑混凝土，混凝士可考忠由混凝土罐車及泵車供應。打樁后及時進行基樁的夾樁固定，鋪設底板，支模澆筑墩臺鋼筋混凝土，混凝土采用混凝土罐車及泵車供應。

（2）升壓站建設

本工程風電場內擬建設一座110kV升壓站。升壓站設置1臺主變壓器。升壓站的主要建筑物和構筑物有綜合樓、高低壓配電房、GIS樓、進出線構架、主變壓器基礎、事故油池、附屬用房、無功補償裝置基礎、消防水池及避雷針、電纜溝、站內道路、站內地面硬化等。以下對主要的施工工序進行說明:

清理升壓站的場地時，應采用人工清理與推土機清理互相配合的方式進行清理，而后使用10t的振動碾，確保能夠將場地碾平，使其能夠滿足設計的要求。同時，應對升壓站內的所有建筑物進行挖掘，實際挖掘時可以采用人工開挖清理與小型挖掘機聯合清理的方式進行清理，其中具體包括基礎設施之間的地下電纜溝。

110kV升壓站內主要建筑均為框架結構?？蚣芙Y構的施工順序為:施工準備-基礎施工-基礎混凝土澆筑-框架柱、 梁、板、屋蓋混凝土澆筑-磚墻壘砌-電氣管線敷設及室內外裝修-電氣設備入室。

（3）集電線路

風機布置于南防波堤南側，升壓站位于填海造陸地上。屬于海上與陸地結合的風電場。結合該地區特點，場內35kV電纜集電線路采用電纜直埋的方式，共設計4回路電纜線路。各回路電纜進入升壓站，沿站內電纜溝接入對應35kV開關柜。A線路聯接1#-5#總計5臺風機；B線路聯接6#-10#總計5臺風機；C線路聯接11#-14#總計4臺風機；D線路聯接15#-18#總計4臺風機。

（二）施工交通運輸方面的控制

(1)可靠性原則:外來物資應按多流向考慮，相應協調規劃多方向、可靠度高的對外交通路線;交通設施的設計標準、運輸方案的選擇必須滿足物資運輸的要求。

(2)協調的原則:認真研究周邊海洋建設工程的經驗，主要是南港工業區施工期內的物資運輸方式與線路;充分利用周邊大型工程已經建設完成的配套交通設施,減少本工程在交通運輸設施上的投資。

(3)統籌的原則:具體交通運輸方案的規劃與選擇，應統籌考慮地方的交通規劃和大型港口的生產運營模式，盡量實現與重大交通設施的統一-建設規劃與實施[4]。

（三）綠色、環保施工控制

(1)水環境保護措施

①海上污水處理與防治措施

a、作業船只產生的船舶油污水和生活污水應在船上統一收集、 貯存，船只回施工基地后由港口中的接受設備進行統一化的處理與收集，不能直接存放或者對方。

b、強化對施工設備的養護與管理工作力度，避免石油類物質發生泄漏，從而有效地杜絕海水污染情況的發生。

C、嚴格執行《沿海海域船舶排污設備鉛封管理規定》，禁止船舶向沿海海域內排放一些油類的污染物，船舶運行后所形成的油類污染物，比如含有油質的機艙水或者是受到嚴重污染的壓艙水，必須要定期將其排放到岸邊或者是使用水上移動設備進行接收，而后在交由專業的單位進行集中化、統一化的處理。

(2)風電場降噪措施

風力發電機組所形成的主要噪聲包括兩種，分別為機械噪聲與結構噪聲，而這兩種噪聲可以采用有效的手段進行控制，比如減少或者避免撞擊力、摩擦力和周期力，確保軸承與齒輪之間能夠具備良好的潤滑效果[5]。為了能夠有效的減小機械部件所形成的振動，可以在與力源相近的位置，將振動傳遞的途徑切斷，比如，采用彈性的連接代替剛性的連接，或者是使用高阻尼材料將機械部件所產生的振動能進行吸收，這樣就能夠有效的降低噪聲。

結束語

綜上所述，在風電場施工中，必須要做好施工控制，只有這樣才能夠進一步提高風電場施工的質量與效果，實現施工目的，確保風電場能夠發揮出更大的作用與價值。

【參考文獻】

[1]谷尚耕.風電場升壓站電氣安裝與調試探討[J].低碳世界,2019,9(11):92-93.

[2]任杰,曾慶賀.山地風力發電場風機基礎施工技術[J].河南科技,2019(29):57-59.

[3]風電場選址與風機優化排布實用技術探討[J]. 趙偉然,徐青山,祁建華,周琦.? 電力科學與工程. 2010(03)

[4]并網風電場對電力系統電壓穩定性影響的研究[D]. 姜代鵬.江蘇大學 2010

[5]風電機組的優化選型與布置研究[D]. 李剛.東北電力大學 2010

作者簡介：許建軍（1983-），男 ，漢 ，青海西寧人，本科，學士學位，從事新能源發展與技術研究。