高寒高海拔山地風電場施工工藝選擇與優化

霍艷麗 霍艷華

【摘要】高寒高海拔山地風電場是風電發展的主要領域之一，加強對其施工過程控制，合理選擇與優化施工工藝對于保證風電項目效益及質量具有重要的作用。本文以某風電場工程項目為具體案例，對高寒高海拔山地風電場施工前期及各階段施工工藝要點展開分析，對施工經驗進行總結，為高寒高海拔山地風電場施工管理提供參考。

【關鍵詞】高寒高海拔;山地風電場;施工工藝;選擇;優化? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.120

現如今隨著社會經濟的飛速發展以及對生態環境保護重視程度的顯著提高，風力發電作為一種具有極大資源潛力、技術發展成熟的可再生資源，對于減排溫室氣體和應對氣候變化形勢具有重要的作用。風電行業，在我國飛速發展。隨著風力發電工作的不斷深入，高寒高海拔山區風能資源豐富，風力發電場的建設數量逐年劇增，規模占比越來越大。但是風電場的施工建設極易受到氣候、交通條件等因素的影響，導致工程質量不佳。因此對高寒高海拔山地風電場施工工藝進行合理選擇并全面優化具有重要的意義。

1、山地風力發電場施工工程概述

近些年來，隨著社會經濟的飛速發展，我國風電開發力度以及風電場建設力度呈不斷加大的趨勢。相關統計數據顯示，截至2020年，我國風電場的累計裝機容量高達3.3億千瓦。隨著風電場規模的擴大，風電新能源并網價格政策的優惠幅度逐漸降低，為了能夠有效降低工程造價，提高工程效益，最終實現標桿電價上網，具有豐富資源的高寒高海拔山地區域已成為當下及未來風電場競爭開發建設的重點。

高寒高海拔山地風電場施工建設階段，為了能夠實現對工程造價的有效控制，在施工工藝、土地林地征占用、水體保持治理中存在一定的矛盾。對風電場施工建設階段存在的問題展開綜合分析，目前，多數高寒高海拔山地風電場存在建設規模不足、施工覆蓋面積較大、山地風電場施工現場地質復雜、自然環境及氣候條件惡劣等問題，在施工階段面臨征地、拆遷補償等相關問題，導致施工難度系數較高，因此工作人員需要掌握高寒高海拔山地風電場的施工特點。

2、高寒高海拔山地風力發電場工程的特點分析

同其他地區相比，高寒高海拔山地風電場工程存在明顯的不同，其特點主要體現在以下幾個方面：（1）高寒高海拔山地風電場的位置相對偏僻，自然條件較為惡劣，我國地大物博、幅員遼闊，風能資源的豐富集中于北方壩上、西部草原、戈壁灘以及東部沿海區域、西南群山區域。高寒高海拔山地風電場主要位于北方壩上及西南群山區域，較為偏遠，交通條件較差，對物資與人員的出入造成不便。另外山地地區的自然環境極為惡劣，地形地勢相對復雜，難以采取標準化施工方法解決道路問題，存在海拔高、低溫、空氣稀薄、凝凍等特點。（2）高寒高海拔山地風電場機位點較為分散，工作面廣。受到風機尾流、湍流以及山體間距離的影響，風機的間距較大，風電場占據較大的面積。為了提高風力資源的利用率，風機主要機位的微觀選址多集中在山脈頂部范圍內，因此施工位置相對分散，需要進行多個作業面的施工。（3）高寒高海拔山地風電場的地質較為復雜。風場道路、風機平臺的面積大、分布廣，各斷面、機位平臺的土石、巖石特性可能存在一定的差異，巖石具有堅硬密實的特點，受到復雜地形地勢、環境因素的影響，爆破的難度較大;軟土存在承載力不足的問題，需要進行換填。因此對高寒高海拔山地風電場施工來說，需要對道路及風機平臺地質情況進行重點勘察，避免工程不確定性情況。（4）風電場施工建設階段需要使用大量的設備，設備體積較大，運輸及施工難度較大。隨著風電技術的發展，大葉片、大容量機組得到了低風速山地風電的廣泛應用，風機塔筒的高度、葉輪的直徑以及設備的重量明顯增加。高寒高海拔山地風電場氣候多變、地形復雜、道路曲折，轉彎的半徑較小，需要通過特種車輛運輸。

3、工程概況

某山地風電場所處地區平均海拔3300m，海拔3000-3600m，年平均氣溫2.4℃，最高氣溫35.7℃，最低氣溫-37.5℃。多年最低平均氣溫為-16.9-0℃，屬于高寒地區。施工內容主要包括道路施工及平臺平整工程、風機基礎工程、風機吊裝工程、集電線路工程以及升壓站建筑與安裝工程等。該風電場受地理位置因素影響，交通不便，位于山脊頂部，原材料運輸道路較長、彎道多、坡度大。

4、高寒高海拔山地風電場施工工藝選擇與優化措施

4.1微觀選址

因為高寒高海拔山地風電場具有空氣密度低、氣候復雜多變、地勢復雜、交通不便、地質缺陷情況明顯的特點，因此同常規風電場相比，高寒高海拔山地風電場的微觀選址難度更大。微觀選址主要指在地形圖中對風電機組進行布置后，結合招標明確風機機型，根據施工現場地形情況、環境、施工道路必選、安裝平臺設置等因素，在保證風機穩定運行的基礎上，使用風機布置于發電量計算軟件對不同方案的風電場總體發電量進行比較，基于經濟性的因素進行考慮，實現對整個風電場風能資源的最大化利用，降低成本。風電場的微觀選址也是一項關鍵施工工作，特別是高寒高海拔山地風電場涉及專業較多，屬于系統性功能。首先，需要由項目業主、涉及單位、風機常見組成小組，結合風機參數及前期工作中的布置放哪與地質勘察結果，根據風機布置的原則（風機間距在主方向為5-9倍風機直徑，垂直主方向為3-5倍風機直徑）;加強對場地的利用，同時確保尾流效應教學，不可超過8°，湍流強度不可多于0.16，明確微管選址初步方案。其次，結合初步方案在場址中現場定點工作，根據風機機位周圍情況，如地質缺陷、安裝平臺、道路設計、施工難度等，對其進行合理調整，形成微觀選址風機布置比較方案。為了提高風能資源的利用率，微調機位的過程中需要在保證風機安全穩定運行的基礎上進行。最后，對不同布置方案的經濟性、對環境的影響等因素進行分析，明確最終的布置方案。該風電場現場地形起伏大，機位最高海拔與最低海拔的差值為200m左右，所以在風電場地形起伏變化明顯的區域，減少風機布置，合理增加風機布置間距，滿足機型設計要求。對于湍流較大的風機機位來說，需要采用適應更高等級的機型，確保其穩定運行。

4.2明確施工流程

因為該風電場位于高寒高海拔山地地區，風機基礎形式較為復雜，主要為基巖的擴展式與嵌巖樁。對其施工流程進行分析，主要為（1）定位放線;（2）灌注樁施工;（3）土石方開挖;（4）驗槽;（5）墊層混凝土澆筑;（6）預應力錨栓安裝;（7）基礎鋼筋綁扎;（8）模板安裝;（9）整體驗收;（10）澆筑混凝土;（11）混凝土養護;（12）拆模;（13）二次灌漿;（14）混凝土工程驗收;（15）回填土;（16）基礎交付安裝。

4.3風機基礎預應力錨栓安裝

完成風機基礎預應力錨栓安裝作業后，為了保證施工質量，優化施工工藝，需要加強對頂面平整度的控制，這也是保證風機基礎施工的主要途徑，對風機基礎的運行有直接影響，因此施工人員需要加以重視。通常情況下，完成基礎預應力錨栓上下錨板的安裝作業后，需要對初次上下錨板同心度和水平度進行合理檢測，在這一過程中，需要消除水平度的誤差。完成鋼筋的安裝作業后，進行混凝土澆筑前進行再次檢測，在這一過程中，需要對上錨板頂面水平度的誤差進行合理控制，允許誤差為±1cm，每次測量時均需要對測量結果進行詳細記錄。在澆筑混凝土的過程中，需要安排專業人員碎石對基礎上的錨板水平度進行檢測，如果存在問題需要及時進行處理。檢測基礎上錨板頂面水平度的過程中，使用的測量儀器精度需要與設計要求相符，同時進行合格檢驗，安排專業檢測人員進行檢測。

4.4風機基礎大體積混凝土澆筑

在風機基礎的大體積混凝土澆筑施工過程中，施工工藝的優化措施主要包括以下幾個方面：（1）對混凝土配合比進行優化，施工前進行水泥水化熱測定試驗，對粗骨料來說，需要使用級配較好的碎石以及機制砂進行水系處理，進而有減少水泥的用量。使用“雙摻技術”，主要指同時摻入粉煤灰與高校減水劑，有助于降低單位混凝土的水泥用量，同時有效延緩溫升峰值出現的時間。（2）結合施工條件對施工過程中大體積混凝土澆筑塊體的溫度、溫度應力以及整澆長度進行檢測，確保施工方案的可行性，同時需要結合檢測結果明確各項溫度指標，制定科學合理的溫度檢測方法、冷卻措施與養護措施。（3）選擇出廠超過10天的水泥，以防水泥本身的高溫導致混凝土入模溫度增加。拌和前需要通過冷水對配料機與攪拌機進行沖洗，輸送前需要對輸送泵進行沖洗，輸送過程中使用草袋覆蓋泵管，減少環境、溫度因素對其造成的影響。（4）澆注方式為分層連續澆注，加強對混凝土層面散熱性能的利用，在前一層混凝土初凝前完成次層混凝土的澆注，避免出現層間冷縫。（5）采用電子測溫儀對溫度進行檢測。結合檢測結果開展冷卻工作與養護工作，保證混凝土體中心溫度和表面溫度的溫差不超過標準規范中的25℃，混凝土表面溫度以混凝土外表內500m處溫度為標準。

4.5 風機塔筒吊裝

風機塔筒施工是風電場施工過程中的重要一環，塔筒各節間需要采用法蘭、高強螺栓進行有效連接，如果高強螺栓連接與規范要求不符，可能會導致塔筒安裝及運行階段發生風機倒塌、墜落、塔筒斷裂、高強螺栓斷裂等安全事故問題。所以需要對施工工藝進行優化。首先，施工前使用高強螺栓需要根據其出廠批號等參數信息，對螺栓楔負載、螺母負荷、螺母及墊圈硬度等情況進行檢測，同時進行光譜分析，認真檢查材質，確保其達標后方可投入應用。復核需要隨機抽取現場待安裝的螺栓進行檢測。其次，需要確保緊固高強螺栓采用的手動、電動及液壓扭矩均檢驗合格。具體安裝過程中，避免強行傳入螺栓。最后，進行風機塔筒高強螺栓施工的過程中，可以使用十字交叉的方式進行，可劃分為初擰、復擰以及終擰三個階段。

結語：

綜上所述，高寒高海拔山地風電場的施工難度較大，具有一定的復雜性，因此施工人員需要合理選擇施工工藝，對施工工藝進行全面優化，本文以實際工程案例分析了風電場施工要點，總結施工經驗，保證工程質量。

參考文獻：

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