帥清根,羅少平,黃 弘
(中電投江西電力有限公司,江西 南昌330006)
風能作為一種清潔的可再生能源,已經(jīng)受到世界各國的重視,風能市場迅速發(fā)展起來,風電建設正高速發(fā)展。但因高山風電建設開展相對較晚,無論是風險管控意識還是技術手段都相對落后,相比電力建設其他領域尚缺少成熟的項目風險管理實踐經(jīng)驗。本文探討高山風電項目建設的主要風險及其控制措施,可為高山風電項目建設項目提供參考。
風電建設項目是指在一定的約束條件下,具有特定目標的一次性風電工程建設。其特定目標主要包括:安全、進度、質量、投資和環(huán)境保護。由于每一個高山風電項目建設均具有單件性、系統(tǒng)性和一次性特點,決定著項目實施過程中存在著很多不確定因素,這些不確定因素會給工程帶來較大的影響,有些甚至是災難性的,把工程項目可能出現(xiàn)的災難性事件及不良結果稱為項目的風險。項目風險與可以實現(xiàn)的項目執(zhí)行水平有關,存在不確定性。高山風電項目風險分析和控制主要目的是識別建設過程中有關的風險,管理和控制項目的執(zhí)行,改善項目的執(zhí)行效果,避免發(fā)生不利事件。
由于國內高山風電建設起步較晚,在風險分析方面,無論是理論研究還是實際應用,與平原、丘陵地區(qū)風電建設風險分析和控制相比有很大的差距,目前尚處于摸索階段。為了盡快獲取高山風電建設項目風險管理經(jīng)驗,不僅要對其進行研究,形成一套適合高山風電建設風險管理理論,解決現(xiàn)實問題,同時還要對已完成的項目建設過程中出現(xiàn)的問題進行細致的分析和總結,對研究的理論進行檢驗,不斷拓寬應用范圍,為今后高山風電建設提供借鑒。
隨著平原、丘陵地區(qū)風電資源被迅速開發(fā),高山風電開發(fā)也將進入高潮。但高山風電項目建設具有單機容量大、葉片長、涉及參建單位多、海拔高、建設地點環(huán)境惡劣、施工和管理人員素質參差不齊等特點,加之缺乏成熟、有效的風險管理規(guī)范和經(jīng)驗,所以高山風電建設會碰到很多問題,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1)對風險管理認識不足。
高山風電項目的風險管理是一個完善的系統(tǒng),對項目進行風險管理時離不開對風險的認識、分析和控制。從項目開始建設起,項目風險因素已經(jīng)客觀存在并發(fā)揮作用。高山風電項目在建設過程中風險分析缺少理論支持,制定防范措施和方案時缺少協(xié)同性,風險控制缺乏力度,出現(xiàn)這些問題的原因是對高山風電建設風險認識不足。
2)對風險管理重視不夠。
平原、丘陵風電已有很多成熟的風險管理經(jīng)驗,沒有充分重視高山風電建設的特殊性,未制定針對措施,造成不必要的事件。
1)缺乏統(tǒng)一明確、統(tǒng)一的風險管理標準。
作為一個風電建設項目,涉及建設、施工、設計、監(jiān)理、調試、制造、運輸?shù)榷嗉覇挝唬嚓P單位從事項目管理的人員經(jīng)歷、經(jīng)驗、工作習慣各不相同,對一個項目可能會有不同的風險分析標準和不同的應對措施。目前高山風電項目尚缺乏操作性強、針對性強、目標明確的統(tǒng)一風險分析和控制措施。
2)對風險管理識別、量化不夠。
高山風電建設不確定因素多,風險錯綜復雜,造成風險識別困難,而項目實施單位的主觀因素風險也對項目實施起到重要的作用,而這些因素卻難于量化,無法進行深入分析,這是項目風險管理的難點。
3)缺乏成熟、動態(tài)和有效的風險管理模式、
由于高山風電項目近兩年才開始較大規(guī)模建設,尚缺乏足夠的管理經(jīng)驗。隨著高山風電建設的不斷深入,項目風險也在不斷變化,安全、質量、進度和投資的具體目標也發(fā)生變化。目前風電風險管理模式不能全面反映高山風電的特點,在動態(tài)實施、有效管理上存在差距。
因受征地范圍廣、建設成本高、政策依賴性強及開敞式、零散式施工等因素影響,使得風電場建設的不確定因素復雜多變。而高山風電場因其具有海拔比較高(一般在1 200 m以上);山巒起伏、山脊、山坳、溝壑交錯;山區(qū)雷暴日多、冬季冰凍期長;山高谷深、高差大;地形、地貌復雜;為滿足吊裝要求,常常要大量填方才能形成風機平臺;進場道路和場內道路長等特點,從而導致建設風險驟升。通過科學方法,提前對風電場建設風險進行識別,對研究風險控制措施具有重大意義。風電項目建設風險可按技術、經(jīng)濟、資源、環(huán)境及招標等方面進行分組細化,篇幅所限,這里只列舉高山風電建設特有的風險和問題:
主要風險是未考慮施工可能性、現(xiàn)場踏勘不夠,道路設計參考航拍圖、接地設計不到位等。如某風電場,原設計道路就因上述原因,要從一座礦山的棄渣場旁邊經(jīng)過,實際施工時發(fā)現(xiàn)一來施工時安全防范措施投資極大,且施工進度無法保證;二來,很難保證以后的行路安全;另一個風電場,就因地勘不足,將接地方式選為接地模塊,在實際施工時發(fā)現(xiàn)用這種接地方式,模塊用量太大,投資不可接受。
主要是對交叉作業(yè)估計不足;道路難行對司機經(jīng)驗和心理素質要求估計不足;山路交通安全常識培訓不足。如某風電場就因對交叉作業(yè)估計不夠,施工、吊裝、埋設電纜交織到一起,爭搶道路,影響進度;還是這個風場,就發(fā)生了,因道路險峻,司機不敢上山,大件運到山腰就放下的情況。
爆破方案考慮不周;爆破管制嚴格性估計不足,爆破安全防護措施不力。某風電場就因這方面原因,開始,爆破隊伍進不了場,進場后炸藥供應量又不夠,再就是過量爆破,增加征地、運輸?shù)瘸杀尽?/p>
施工及升壓站用水、用電困難;地質條件較差。某工地就發(fā)生過,打了井,原來有水,要澆混凝土時不出水,經(jīng)查,原來由于采礦,地下空了,水都流到更低的地方了。
氣溫異常對施工的影響;雷雨季、多霧施工影響;臺風天氣影響,冰、雪天氣影響。這里要特別重視的是,覆冰對輸電線路的影響,國內多個風場出現(xiàn)因覆冰倒桿和葉片冰塊掉落砸壞箱變設備等事故,造成長時間停發(fā),改造和修復。
棄土點的選擇不合理;施工中保護措施的落實不到位。
通過對風電項目風險的識別、估計、評價,風險管理人員對存在的種種風險和潛在損失等方面有了一定的把握。在此基礎上,尋求規(guī)避、轉移、緩解、接受、利用風險的行之有效的策略,既符合實際,又能使風險轉化為機會或使風險所造成的負面效應降到最低的限度。本文僅針對高海拔風電項目建設特有的風險控制措施進行介紹。
目前我國風電機組以雙饋式和永磁直驅式機組為主。雙饋式風電機組是通過葉輪將風能轉變?yōu)闄C械轉矩,經(jīng)主軸傳動鏈、齒輪箱增速到異步發(fā)電機轉速后,通過勵磁變流器勵磁而將發(fā)電機的定子電能饋入電網(wǎng),如果超過發(fā)電機同步轉速,轉子也處于發(fā)電狀態(tài),通過變流器向電網(wǎng)饋電,所以都帶有變速齒輪箱。直驅式機組為永磁同步發(fā)電機,隨風速變化發(fā)出的是不同頻率的交流電,先經(jīng)整流成直流電,然后用變流器轉變成工頻三相交流電上網(wǎng),省去了齒輪箱。高山風電在設計選型時就要綜合考慮,從對道路的要求和吊裝難度,從技術、經(jīng)濟等方面進行比較,提出建議。同時還應要求機組有防冰凍、防低溫措施。
高海拔地區(qū)的空氣密度較低,同樣機組在上述高海拔地區(qū)比在其他地區(qū)出力可能大幅度下降。為了彌補出力不足,比較有效的辦法是適當加長葉片的長度,也就是增加掃風面積,從而增加機組出力。高山風電項目交通比較困難,隨著葉片長度的增加,對吊裝設備、坡度、彎度提出了更高的要求,為降低風險,建議葉片長度不宜過長,適當加以控制,具體葉片的長度應根據(jù)運輸設備(如舉升車)、風電場經(jīng)濟效益分析、風險防范等具體研究決定。鑒于高山氣候特點,葉片應有防覆冰措施,降低投產(chǎn)后的運行風險。
4.3.1 風機選型與微觀選址
風機選型和微觀選址是權衡各種風險因素的結果,風機的選型是微觀選址的先決條件,微觀選址的布局直接影響道路方案的確定,因此道路設計應在風機進行完選型和微觀選址后優(yōu)化確定。為節(jié)約單位千瓦道路投資,在技術經(jīng)濟比較后,盡可能提高單機容量,盡可能增加布機。
4.3.2 道路的優(yōu)化設計
高山風電在設計階段由于山高樹密或其他各方面因素的制約,使得設計者存在現(xiàn)場勘察不詳細的情況,因此應聯(lián)合業(yè)主、設計單位、監(jiān)理、地方政府及有關區(qū)域老百姓進行深度的勘察,要結合森林防火通道的建設來設計場內道路,要召開專題審查會,從減少道路里程,減少用地,合理利用原有道路資源,縮短工期,降低造價,有利環(huán)保、水保,控制施工期風險等方面對道路進行優(yōu)化。對道路的設計也可探討采取兩個設計院的辦法,一個設計院做道路設計,另外一個設計院進行道路優(yōu)化設計。
4.3.3 坡度和彎度
高山主干道路坡度一般不大于12%,個別支路在實際工作中可以做到15%,但坡長不應大于100米。山區(qū)道路崎嶇,道路的轉彎半徑不小于35米,而且轉彎處的縱向坡度不大于2%。對于連續(xù)陡坡處應設置轉彎平臺。
建于高海拔的風電場,地形復雜,雷暴日數(shù)、覆冰情況往往較多,可能會遇到設備遭雷擊以及覆冰的問題。國內已有多個高山風電場曾經(jīng)發(fā)生雷擊、覆冰毀壞設備的事故。在設計和施工中采取必要措施,包括采用新型防雷設備,采取地埋電纜方式,也可采用地埋電纜與架空線路混合方式(在無冰凍海拔以下采用架空線),盡量減輕乃至避免運行期設備遭雷擊或冰凍造成的損失。由于高山地質條件差,對于多是巖石地質條件的風場,地埋電纜應結合道路修建時進行,減少開挖量,降低造價風險。
由于高山風電氣候、環(huán)境惡劣,冬天冰凍期較長,場內道路有可能結冰,交通車輛無法通行,造成風電場投產(chǎn)后現(xiàn)場生產(chǎn)人員生活不便,因此升壓站位置應盡量置于場區(qū)冰凍點海拔以下,在投資條件允許的情況下,可放置在山腳下。
由于高山地質條件原因,土壤電阻率一般都很高,如何選擇合適的接地方式,以控制造價,同時把接地電阻降低至標準范圍以內,建議采取現(xiàn)場試驗競標方式確定接地方案和施工隊伍,避免將接地工程放到土建施工標一起。
區(qū)間左線施工完成后,左側0#承臺的1號、2號角點X向位移最大約為0.82 mm,3號、4號角點X向位移最大約為0.78 mm。右側1#承臺的1號、2號角點X向位移最大約為0.54 mm,3號、4號角點X向位移最大約為0.50 mm。
與其它發(fā)電模式相比,高山風電場因風機機位分散,覆蓋區(qū)域涉及鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊較多,有的地方甚至跨縣、跨市,尤其是山脊作為縣界,原來并沒有劃得很清楚,征地時矛盾就出來了,點多、面廣、復雜使得征地工作零散、繁重、難度大,也給風電場規(guī)劃選址增加了很多不確定性。因此在開工準備階段,應特別注重對征地問題的人員投入、精力投入,探索建立各級政府協(xié)調體系,早日簽訂補償協(xié)議為工程建設鋪平道路。在解決征地問題時,還應探索征地新模式,如目前部分工程采取將征地統(tǒng)包給當?shù)卣哪J?,由其依托屬地?yōu)勢辦理征地相關手續(xù)及證件,為工程建設節(jié)省大量寶貴時間。
高山風電項目施工前應對取水處的出水量進行詳細勘察和計算,必須滿足項目建設連續(xù)施工要求。同時保證風機基礎攪拌車輛的裕度,以確保風機基礎水泥澆筑的連續(xù)作業(yè),控制質量風險。
由于高海拔風電場道路山高谷深、高差大以及坡多、彎道多,在道路施工時應同時進行道路永久防撞墩的施工,并在適當?shù)奈恢迷O置明顯的警示標志。車輛駕駛員應具備高山道路駕駛經(jīng)驗,重車司機上山前要進行有關安全培訓,下坡時每行駛一段距離必須休息一定時間,以利剎車片降溫,以防剎車失靈,從而減少交通安全風險。
風電設備的主要部件都位于距地面數(shù)十米甚至上百米的高空,吊裝作業(yè)頻繁,對于機組的吊裝施工單位應編制詳細的吊裝方案,業(yè)主組織監(jiān)理、設計院等相關專家的進行審核。對于高山風電應避免在雷雨、多霧天氣進行吊裝,輪轂吊裝盡量控制在風速小于8米/秒以下進行,發(fā)電機的吊裝控制在10米/秒以下。高山山區(qū)冬季冰雪霜天氣來得早,氣溫低,冰雪封山,無法進行設備運輸,應及時掌握施工地區(qū)氣候情況,避免在冰雪封山期進行吊裝。同時高空及較高強度的作業(yè)對工作人員來說,存在較高的人身風險,應要求相關單位購買責任險或人身險。
風電項目建設爆破作業(yè)應由有專業(yè)資質的隊伍實施,爆破單位應根據(jù)實施區(qū)域編制爆破施工方案。主要就爆破作業(yè)地震波、沖擊波、爆破飛石、早爆及其預防、拒爆及其處理以及對施工現(xiàn)場人員設備、周圍環(huán)境、建、構筑物的安全保護措施予以說明。為減少對周邊其他事物的影響,可采取小劑量炮的方法。在不適于炸藥爆破的地域,可嘗試使用靜力爆破劑。炸藥、雷管禁止在同一車輛運輸,并不得和其它貨物混裝,嚴禁碰撞和擠壓,要辦理準運證。對于炸藥、雷管的保管,要使用專用庫房單獨存放,保持干燥、通風良好。
高山風電場主要分布在偏遠地區(qū),生態(tài)環(huán)境受人為干擾極少,周邊植被等均較好。在施工中必須嚴格保護生態(tài)環(huán)境,加強管理,盡可能減少負面影響。在設計中通過合理選址,采用少占地、占劣地等措施,在遇到喬木和灌木要予以避讓,減少施工造成的植被破壞。施工期開挖填方盡量避免在4-7月份雨季充沛時進行,開挖填方應盡可能保持平衡,預先選擇好合適的棄土點用于挖填平衡后的棄土,防止水土流失,施工中還要注意監(jiān)督施工單位按設計方案棄土回填,不得隨意就近棄土,既保護環(huán)境,又可避免后期無土填筑,還要增加新的征地和開挖。施工結束后,對于沒有水泥硬覆蓋的場地進行覆土平整,采取植草等方式進行生態(tài)恢復,降低對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的不利影響。
要特別注意道路貫通后,一邊是基礎澆筑,一邊是吊裝,一邊是電纜埋設,甚至還同時在做道路尾工,這些作業(yè)如何組織協(xié)調好,要發(fā)揮業(yè)主和監(jiān)理的統(tǒng)籌指揮作用,做好施工組織。
隨著高山風電工程建設大規(guī)模的來臨,針對具體項目建設管理實踐,分析出項目各階段的主要風險,建立具有高山風電項目建設特點的、可實施、可操作的風險分析和控制措施,有利于對項目有效地實施過程控制和項目目標的順利實施。