|
4 C$ [+ l' X ]3 m3 ? 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。 6 s! C" X0 C0 q, J# B; ]; K: }& }% h
+ h# S6 N; C p- o# T* z 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 M% R& {' Y+ m6 J! r 海上风电是怎样送出去的呢?
- Z9 ~+ m1 y) @- w. \- Z* ?) s1 o 其实,海上发电和陆地发电输送方式基本一致。
' }1 x& t1 _% P) c5 k$ A 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。 % z$ R. }1 y$ D/ \9 z) }, T
- j8 W, O$ s O" `- a; b% L
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 2 r/ y1 G- I7 [
海缆输电有那么困难吗? r; X F! B+ h& y0 S7 @
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。
9 a) [/ W# @* X% _% ^! S' ?
; ]1 \% B0 v! |: C6 e" D 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。
& U. P2 ]- y2 q$ O! W2 t- h 4 |3 D. t3 P! _
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。 " I+ ]0 ]. p2 B, Q8 K$ F! W
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。 4 O% ]! U1 X6 g7 X) D
7 }% `' L8 V) m2 Y2 x) J: [
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。 % [- I& ?3 e/ \! h
! [5 b0 j, R# L# l- c: c 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。
% Z- f" _- L. a0 ] ' i8 L/ H9 |7 ~/ `1 V4 ]5 L$ S
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。
: o( a; _6 O @9 E 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。 H/ P+ L' a X& a4 A
怎样保证海缆的安全? A Z' ~# f$ h2 S1 ?/ g
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?
9 T9 M0 d# m, E4 e( y 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。
B, D( Q, X: r7 P' H3 Z9 _3 C# ~ 没看懂是不是?下面继续看:
$ E0 ^( K7 Q# M I3 h% P' w
3 S V' s) P( k6 O* i5 X 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。
3 x8 E2 k& c0 f4 _ 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。
4 f: [2 C7 A9 x* ?7 p" ^" A+ y2 b3 X 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* S! K; t2 D. I4 ?8 N
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。 * f* s) Z# N! b1 }5 `
3 V0 Q+ L' ^+ J% o! P- }9 I* F) b2 T
& z+ ~, K) r- R
/ p$ Y0 w; F1 {& _ |