本發(fā)明涉及一種海上升壓站的位置選擇方法。

背景技術(shù)：

隨著全球溫度上升，海平面升高，極端氣象條件的發(fā)生，可再生和清潔的能源迅速發(fā)展，我國東部沿海風(fēng)資源豐富，有巨大的發(fā)展空間。

海上風(fēng)電場的升壓站位置包括陸地升壓站與海上升壓站。

隨著海上風(fēng)電領(lǐng)域的發(fā)展，在離岸距離大于20公里，建造海上升壓站更經(jīng)濟(jì)合理。海上升壓站投資大，可靠性要求高，定位的合理性直接影響海上風(fēng)場的可靠性，及投資的收益率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種海上升壓站的位置選擇方法，本發(fā)明滿足投資合理，便于電纜敷設(shè)、平臺(tái)易于安裝，檢修方便、風(fēng)向、航道等多方面的要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種海上升壓站的位置選擇方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)風(fēng)場的輸入數(shù)據(jù)，選定風(fēng)機(jī)型號(hào)、確定風(fēng)機(jī)擺放位置；

(2)確認(rèn)擬建海上升壓站的每串集電線路的風(fēng)機(jī)數(shù)量；

(3)讀取風(fēng)場的檢修方式，確認(rèn)是否需要設(shè)置船舶接運(yùn)通道，如果是，在選擇位置時(shí)考慮船舶靠岸位置和海水流向；

(4)確認(rèn)是否需要設(shè)置直升機(jī)停機(jī)坪，如果是，在選擇位置時(shí)考慮直升機(jī)逆風(fēng)起降因素；

(5)進(jìn)行初步規(guī)劃，確定待選擇的若干個(gè)升壓站的位置方案，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)因素的比較，確定最佳方案。

所述步驟(1)中，風(fēng)場的輸入數(shù)據(jù)包括容量、所屬海域、氣候和主要風(fēng)向。

所述步驟(1)中，對(duì)于風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)組，需要確認(rèn)單機(jī)容量、發(fā)電機(jī)出口電壓、輸變電系統(tǒng)升壓方式及與集電線路的連接方式。

所述步驟(2)中，確定風(fēng)場設(shè)定的風(fēng)機(jī)數(shù)目，結(jié)合風(fēng)機(jī)型式確定風(fēng)機(jī)的擺放方式和串并聯(lián)方式。

所述步驟(2)中，在確定風(fēng)機(jī)的擺放方式后，根據(jù)海纜經(jīng)濟(jì)性最佳的原則，確定風(fēng)機(jī)為一串的數(shù)目。

所述步驟(3)中，需要考慮船舶進(jìn)出風(fēng)場需在風(fēng)機(jī)中間穿梭。

所述步驟(4)中，如果需要直升機(jī)停機(jī)坪，根據(jù)直升機(jī)進(jìn)出風(fēng)場需要逆風(fēng)向，且周圍不宜有障礙物。

所述步驟(5)中，確定初步位置規(guī)劃之前，需要進(jìn)行路由勘測，排除海底有巖石的區(qū)域。

所述步驟(5)中，經(jīng)濟(jì)性因素包括計(jì)算海纜的投入成本、施工安裝費(fèi)用的總和。

所述步驟(5)中，根據(jù)海纜的截面積和總長度計(jì)算海纜的投入成本。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明是有效的技術(shù)構(gòu)想，海上升壓站的定位需滿足投資合理，便于電纜敷設(shè)、平臺(tái)易于安裝，檢修方便、風(fēng)向、航道等多方面的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例風(fēng)電場風(fēng)機(jī)布置圖；

圖3為方案C風(fēng)機(jī)組串及35kV海纜海底路由示意圖；

圖4為方案D風(fēng)機(jī)組串及35kV海纜海底路由示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種海上風(fēng)電場的海上升壓站位置選擇方法，包括以下步驟：

步驟一：確定升壓站及整個(gè)風(fēng)場的檢修方案，確定是否設(shè)置直升機(jī)平臺(tái),確定船舶接運(yùn)通道；

步驟二：選定的風(fēng)機(jī)型號(hào)，確定風(fēng)機(jī)擺放位置；

步驟三：確定每串35kV集電線路的風(fēng)機(jī)數(shù)量N.

步驟四：結(jié)合風(fēng)場占地，檢修方案，根據(jù)35kV集電線路路徑及高壓出線電纜路由，排除海底不利地質(zhì)因素，結(jié)合船舶停靠位置，直升機(jī)起降路徑，初步選定升壓站位置。

步驟五：根據(jù)步驟四選定的幾項(xiàng)位置方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

步驟六：初步選定最佳位置點(diǎn)。

以某海上升壓站工程為例,做進(jìn)一步說明：

1.風(fēng)場基礎(chǔ)資料：風(fēng)場容量200MW,風(fēng)場位于山東海域，屬溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，全年主要風(fēng)向?yàn)槟媳狈较?。用單機(jī)容量為3.6MW的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口電壓為3kV，風(fēng)電場輸變電系統(tǒng)采取兩級(jí)升壓方式。每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組均設(shè)置一套升壓設(shè)備，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)出口電壓升高至35kV后，再由環(huán)網(wǎng)柜接至集電線路。

35kV集電線路采用海底電纜直埋敷設(shè)方式，分組接入風(fēng)電場220kV海上升壓站。56臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分8組接線，每組串聯(lián)7臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

海上升壓站位置確定方法：

步驟一：設(shè)計(jì)初與運(yùn)行管理方確定了平臺(tái)的檢修運(yùn)行方式，考慮在冬季結(jié)冰期與緊急情況，以直升機(jī)輸送運(yùn)檢人員和物資，平時(shí)常規(guī)檢修以船舶作為主要運(yùn)輸工具。

步驟二：確定風(fēng)場的風(fēng)機(jī)型式，計(jì)算確定風(fēng)機(jī)的擺放方式。風(fēng)場共有56臺(tái)3.6MW的風(fēng)機(jī)，布置圖見圖2。

步驟三：根據(jù)計(jì)算，7臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)成一串后海纜經(jīng)濟(jì)性最佳，以7臺(tái)風(fēng)機(jī)為一串，接入海上升壓站35kV母線上。

步驟四：根據(jù)路由勘測結(jié)果，排除海底有巖石等不利于做升壓站基礎(chǔ)的區(qū)域，圖2中標(biāo)示了4個(gè)可以作為升壓站布置的位置，下面做技術(shù)分析：

位置A：海上升壓站位于風(fēng)場中心位置；此方案35kV海纜總長度最短，但220kV高壓海底電纜最長，因此整體投資造價(jià)最高。直升機(jī)進(jìn)出風(fēng)場需要逆風(fēng)向，且周圍不宜有障礙物，主導(dǎo)風(fēng)向下無法順利起降，維護(hù)工作不方便進(jìn)行。船舶進(jìn)出風(fēng)場需在風(fēng)機(jī)中間穿梭，極端天氣難以靠近。因此，此方案投資高，船舶和直升機(jī)?？烤环奖?，檢修難度大。

位置B：海上升壓站位于風(fēng)場靠近岸邊邊沿；周圍風(fēng)機(jī)對(duì)其船舶?？坑绊懶。巴？啃枰嫠较?，當(dāng)主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)時(shí)，船舶?？繒?huì)增大難度。直升機(jī)進(jìn)出風(fēng)場需逆風(fēng)向，當(dāng)主導(dǎo)為南風(fēng)時(shí)，直升機(jī)逆風(fēng)起降，會(huì)穿過風(fēng)場，有障礙物影響起降。此方案船舶可?？?，直升機(jī)安全起降需看主導(dǎo)風(fēng)向。此方案維護(hù)檢修有一定的難度。

位置C：海上升壓站位于風(fēng)場右下角；此方案運(yùn)行檢修最方便，需要船舶?？繒r(shí)，主風(fēng)向?yàn)槟媳憋L(fēng)時(shí)，均可逆風(fēng)停靠。當(dāng)利用直升機(jī)檢修時(shí)，南北方向無風(fēng)機(jī)遮擋，均可順利起降。根據(jù)調(diào)研，國內(nèi)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行故障率較高，業(yè)主后續(xù)的維護(hù)工作量較大，海上升壓站是整個(gè)風(fēng)場的核心部件，故障時(shí)需馬上解決，因此設(shè)計(jì)之初應(yīng)綜合考慮初投資與后續(xù)維護(hù)工作。

位置D：海上升壓站位于風(fēng)場右側(cè)邊沿中間位置。與位置C方案運(yùn)行檢修情況一樣，需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較再確定。

綜上，排除位置A，B,選定C、D兩個(gè)方案做經(jīng)濟(jì)比較。

步驟五：根據(jù)步驟四選定的C、D兩個(gè)位置，分別繪制海底電纜走向，計(jì)算海纜各型號(hào)及施工費(fèi)用。

方案C：風(fēng)機(jī)組串方法與220kv海底電纜海底路由見圖3。

方案D：風(fēng)機(jī)組串方法與220kv海底電纜海底路由圖4。

根據(jù)上述兩個(gè)方案，分別計(jì)算海纜的截面積與長度，考慮施工安裝費(fèi)用，做出各方案的海纜用量與總投資比較表。

三個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表如下：

步驟六：方案分析：

方案C比方案D海纜投資價(jià)格(含施工)低3758萬元，其中35kV海纜價(jià)格低458萬元，220kV海纜價(jià)格低3300萬元，經(jīng)上述方案分析，方案C與方案D具有同等的檢修條件，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性，方案C為最優(yōu)方案。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。