海上風(fēng)電場安全保障措施探究

史文淵

中國廣核新能源控股有限公司 北京 100166

隨著海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，未來十年中國將進(jìn)入海上風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)階段，采用陸上、近海并重發(fā)展風(fēng)電，并開始遠(yuǎn)海風(fēng)電的示范。預(yù)測2030年全國風(fēng)電裝機量將達(dá)到4億千瓦，其中近海風(fēng)電6000萬千瓦，遠(yuǎn)海風(fēng)電500萬千瓦。我國海上風(fēng)能資源豐富，在水深不超過50米的近海海域，風(fēng)電實際可裝機容量約為5億千瓦。

1 概述

風(fēng)能作為清潔能源，具有蘊藏量大，分布廣泛的特點，風(fēng)能已成為我國能源供應(yīng)系統(tǒng)的有效補充。風(fēng)能最常見的利用形式為風(fēng)力發(fā)電，與陸上風(fēng)電場相比，海上風(fēng)電場以其風(fēng)資源優(yōu)越、環(huán)保、節(jié)約土地、規(guī)模大等優(yōu)勢，越來越受到我們國家的重視[1]。

我國東部沿海風(fēng)能資源豐富，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，常規(guī)能源匱乏，環(huán)保要求高，具備開發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電的良好條件。目前，我國海上風(fēng)電開發(fā)已進(jìn)入快車道，規(guī)模迅速發(fā)展。從潮間帶到淺海再到深海，從亞洲第一座110kV海上升壓站到220kV深海升壓站，我國海上風(fēng)電取得突破進(jìn)展。數(shù)據(jù)顯示，2017年海上風(fēng)電新增裝機共319臺，新增裝機容量達(dá)到116萬kW，同比增長96．61%；累計裝機達(dá)到279萬kW?？梢姡Ｉ巷L(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)勢在必行，是機遇也是挑戰(zhàn)。

2 風(fēng)電場建設(shè)簡介

2010年7月我國首個海上風(fēng)電場---上海市東海大橋風(fēng)電場實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，中國海上風(fēng)電建設(shè)拉開了序幕。初期，海上風(fēng)電場，多分布在江蘇沿海，從潮間帶和潮下帶風(fēng)電灘涂區(qū)域起步，場址基本選擇海圖水深不大于5m的海域；近年來，在福建、廣東等省份的外海區(qū)域，啟動了海圖水深在5～50m的近海風(fēng)電建設(shè)。海上風(fēng)電建設(shè)中，樁基基礎(chǔ)按成樁工藝一般采用打入樁、灌注樁和嵌巖樁方式。隨著水深加大，樁端進(jìn)入持力層的深度及樁體直徑需相應(yīng)加大，工程成本上升，小型風(fēng)機無法滿足成本要求，大型風(fēng)機應(yīng)運而生；大型風(fēng)機由于自身重量變大，對樁基及施工設(shè)備及施工工藝的要求提高，成本進(jìn)一步加大，我國臺灣海峽等風(fēng)力條件優(yōu)越的水域能夠滿足上述要求。

風(fēng)電場建設(shè)主要包括樁基施工，附屬設(shè)備安裝或承臺施工及風(fēng)機吊裝施工。施工工序為：鋼管樁制作、加工→鋼管樁運輸→鋼管樁施工→附屬設(shè)備安裝或承臺施工→風(fēng)機吊裝施工。鋼管樁在工廠制作完成后，通過船舶運送至施工現(xiàn)場，通過打樁設(shè)備進(jìn)行鋼管樁施工，附屬設(shè)備安裝或承臺施工，最后進(jìn)行風(fēng)機吊裝施工，風(fēng)機設(shè)備安裝完成后，需進(jìn)行海纜敷設(shè)施工，最后，將風(fēng)電送至升壓站并入電網(wǎng)。

3 海上風(fēng)電場安全保障措施

3.1 規(guī)劃階段應(yīng)對措施

①在海上風(fēng)電場規(guī)劃選址階段，各風(fēng)電企業(yè)要廣泛征求國家能源、海洋、海事、口岸等主管部門意見，從生態(tài)保護(hù)、資源利用、航道安全、海事安全等多角度考慮，科學(xué)選址，防范風(fēng)險。②建議國家相關(guān)主管部門牽頭，研究制定海上風(fēng)電場項目選址的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對選址與生態(tài)環(huán)境、船舶航路、港區(qū)錨地、航道的關(guān)系做出相關(guān)規(guī)定，指導(dǎo)海上風(fēng)電場選址工作科學(xué)有效開展。③建議國家出臺統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成行業(yè)規(guī)范，更好指導(dǎo)海上風(fēng)電場項目初步設(shè)計、施工設(shè)計、陸地制造、海上施工、運行維護(hù)等具體工作，提升效率，確保安全。

3.2 施工階段應(yīng)對措施

①配布必要的助航設(shè)施。為降低風(fēng)電場建設(shè)與海上交通安全的相互影響，航保部門應(yīng)依照《中國海區(qū)水上助航標(biāo)志》、《海區(qū)浮動助航標(biāo)志配布導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn)，采取目視航標(biāo)、AIS航標(biāo)、遙測遙控技術(shù)結(jié)合的方式，警示周邊船舶謹(jǐn)慎駕駛。②做好施工期通訊保障和現(xiàn)場警戒。風(fēng)電場施工區(qū)域距離岸線較遠(yuǎn)，手機通訊、AIS信號通訊等不穩(wěn)定，需在施工船舶加裝相應(yīng)基站設(shè)備，為施工提供一定通訊保障。加強施工水域的警戒值守，照亮施工水域，設(shè)置警示標(biāo)牌[2]。

3.3 運維階段應(yīng)對措施

①配布合理的助航設(shè)施。風(fēng)電場建成后，航保部門應(yīng)根據(jù)《IALA關(guān)于海上風(fēng)電場警示標(biāo)志建議》、《中國海區(qū)水中建（構(gòu)）筑物標(biāo)志規(guī)定》、《海底電纜管道保護(hù)規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置助航設(shè)施和警示標(biāo)志。同時建議安裝聲波信號裝置，其作用距離應(yīng)不少于2海里。建議在風(fēng)機底部位置（航標(biāo)燈盲區(qū)）安裝反光標(biāo)識帶，設(shè)立防撞緩沖裝置，配備一定數(shù)量救生設(shè)備。②建立海上風(fēng)電場交通預(yù)警平臺。研究制定預(yù)警平臺相關(guān)標(biāo)注和技術(shù)要求，建議在風(fēng)場外圍風(fēng)機、升壓站裝備一定數(shù)量的CCTV、雷達(dá)、AIS、VHF設(shè)備及聲光報警裝置，融合先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、船舶安全航行數(shù)學(xué)模型、氣象信息分析等，實現(xiàn)對風(fēng)場周圍目標(biāo)的監(jiān)測追蹤，提升風(fēng)場主動預(yù)防危險的能力。③建立運維設(shè)備和人員跟蹤系統(tǒng)?？衫蒙漕l識別技術(shù)（RFID）、遠(yuǎn)距離無線電技術(shù)（LoRa）等，將運維設(shè)備、人員和管理中心互聯(lián)互通，實現(xiàn)管理中心對設(shè)備和人員的實時跟蹤和管理，提升應(yīng)急反應(yīng)能力[3]。

4 結(jié)語

隨著風(fēng)電建設(shè)從陸上向海洋轉(zhuǎn)移，我國將繼續(xù)引領(lǐng)風(fēng)電領(lǐng)域的建設(shè)。海上風(fēng)電向深海進(jìn)發(fā)，漂浮式大風(fēng)機、多端柔性直流輸電等技術(shù)革新的不斷涌現(xiàn)，對系統(tǒng)的消防設(shè)計也提出新的挑戰(zhàn)。目前，我國自主研制的大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機“鯤龍”AG600已經(jīng)總裝下線，并進(jìn)入試飛階段，更多新的消防技術(shù)、新的滅火劑也不斷面世，期待海上消防技術(shù)能更可靠地保證風(fēng)電系統(tǒng)的安全。