# \+ o2 ]; K7 P8 H" C- [ 近年来,绿色能源产业蓬勃发展,风力发电发展迅速,东部沿海地区得益于丰富的风力资源,越来越多的风电场选址这里。在离海岸数十公里的海上,一座座风机整齐排列,为沿海经济发展提供源源不断的动力。 + D: Z2 j% l7 M4 F% k! K1 x7 m
5 z( ^% @/ Y- @+ ?/ G 那么,海上风力发电只要风机不停的转动就可以了吗?并不是。风机的转动只能产生电,如果没有渠道把发出来的电顺利送出去,那么风机就只能停机断发。有风却不能用的痛苦,大概只有风电人才懂吧。 - ?2 h3 ?3 _ G3 `9 c* ?
海上风电是怎样送出去的呢?
/ k; I2 D- C7 c) ~3 D 其实,海上发电和陆地发电输送方式基本一致。
, e9 v0 k; V8 J- U 举个例子:中国绿发的江苏东台海上风电场,风机转动产生690V的电,经箱式变压器将电压升压到35KV,通过8条集电线路到达海上升压站,升压站再次将电压升压到220KV,通过海底电缆送到陆上集控中心,最终通过电网调配就成了我们日常生产生活用的电了。
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8 E' a5 N4 M! |; ~ 刚刚说到海上风电场通常距离陆地有数十公里,与陆地上动辄数百上千公里的输电线路相比看似轻而易举,但是在海面上又不能立杆架塔,电力输送就只有一个方法:铺设海底电缆,通过一条看不见的“大动脉”把海上的风电输送到陆地上 9 n* ?6 p9 s" V9 m/ K& A$ m
海缆输电有那么困难吗?
, K, }4 j8 r) G$ H9 O5 `7 c 答案是很困难,江苏东台风电场位于江苏省东台市,东沙和北条子泥之间的江家坞水域距离海岸有36公里。从海上升压站到陆上集控中心,单根海缆长度达到34千米,总共需要铺设3根海缆,连起来可以环绕北京五环一圈。
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; {7 D6 Q$ \5 R$ _4 L1 J' S 海缆里面集成了传输导体、光纤和钢铠保护层,还需要包覆防腐绝缘材料,单根海缆外圈直径达到141.7mm,与一支圆珠笔的长度相当,1千米海缆重量就超过40吨。
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由于海缆对生产工艺要求十分高,加上受风电场所处海域水深限制、运输船载重受限,东台海上风电场的每根海缆都是分成17千米的两段,运输到海上之后连接在一起。 5 _8 ]: g) L6 f( Y, l3 g- j
在海上潮间带区域,海水水深随着潮涨潮落波动起伏,施工船舶只能借着涨潮期间水位达到一定深度才能开工,每天的作业时间非常有限。
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9 f3 V# G" f7 a1 F! a4 ]- S' r9 b 海缆铺设的过程就如同播种小麦一样,施工船舶通过海缆埋设犁在海床划出2-3米深的缆沟,将海缆放进缆沟,然后再将海缆埋好,如此一来,海缆铺设就完成了。
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但是,这并不意味着海缆埋好就不用管了。一方面,东台海上风电场的海缆铺设在海床复杂多变的潮间带,潮沟与沙脊交错,分布着许多可移动型沙坡,在海水的流动冲刷作用下容易造成海缆外露和悬跨,存在海缆破损的可能,影响海缆输电安全。 * @) d( _- ~+ r0 [
. a# u1 `/ X1 r. E2 c; h 另外,这里渔业生产以及施工活动密集,船舶过往频繁,船舶抛锚、渔业活动也很容易破坏海缆,一旦海缆被拖拽、挂断,会严重威胁海上风电的安全稳定运行。
% d7 U/ w0 |: z# ]( q 要知道,风电场有50台4兆瓦风机,总装机容量20万千瓦,每天可发电量约150万千瓦时,一旦海缆发生故障,抢修大约需要15天时间,将造成2250万千瓦时的电力损失,这些电可供近8000户家庭使用一年。
; [* c9 d8 ?, O+ l! y' @8 V 怎样保证海缆的安全?
. B; O/ L# u4 r' b5 C' H, ? 为了解决海缆的安全问题,研发出一套海底光电复合缆悬跨及入侵事件自动识别系统,很高大上是不是,那具体是怎样回事呢? $ S( z: H* w4 G, W, ]) O4 z4 K
东台海上风电场利用BOTDA光纤监测技术,实时监测海缆状态。BOTDA指的是布里渊光时域分析技术,原理就是光纤的布里渊频移和光纤应变或温度的变化量成正比,通过光信号的传播与接收,就能知道哪个位置的海缆出了问题。 & C" \2 Z9 B: P& p# V/ B1 c
没看懂是不是?下面继续看: ; c( S# o: z1 z3 f0 }" B( o2 j# Y
: c4 X5 J7 C8 I5 Q! y 这个系统可以形象的理解为:海缆里有一条光纤跑道,光信号在陆上集控中心起跑,如果海缆遇到外力或悬跨产生应变,或者温度发生了变化,光信号就跟着飘了,不知不觉中多跑了一段路。
2 f7 b+ v l+ a s2 [3 f, \ X 根据光信号出发和到达的时间差,就能够计算出光信号是在哪里“出事儿”了,再结合海缆和海图的经纬度信息,工作人员就能定位海缆发生故障的位置,精准度可以达到1米以内。
" ]; x5 N9 }, |! D3 V' L+ W 那么,海缆要是出问题了怎么办?抢修人员就要立即前往故障区域进行排查,如果是悬跨问题,就要及时人工冲埋,把露出来的海缆重新埋好,不然海缆的使用寿命会大打折扣。如果发生更严重的破损,整个风电场就只能停机断发,争取在最短的时间内把海缆修复好。 + @. Z, O4 w& [6 A
文章来源:原刊于“中国绿发”,转载请注明原出处及由中国海洋发展研究中心编排。 " r$ Z4 R" Q7 T9 O8 e
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