湯 群 益

(中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310014)

浙江天臺(tái)山風(fēng)電場設(shè)計(jì)

湯 群 益

(中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310014)

介紹了浙江天臺(tái)山風(fēng)電場的區(qū)位優(yōu)勢，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的選型和布置進(jìn)行了研究，探討了電氣與土建設(shè)計(jì)方式，研究了風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)輸與安裝方法，并針對(duì)風(fēng)電場運(yùn)行出現(xiàn)的問題提出了改進(jìn)對(duì)策，指出經(jīng)過改進(jìn)維護(hù)，全部風(fēng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行發(fā)電狀態(tài)。

風(fēng)電場，設(shè)計(jì)，風(fēng)力，電氣，運(yùn)輸，塔架

1 概述

浙江天臺(tái)山風(fēng)電場位于臺(tái)州市天臺(tái)縣城東面的蒼山頂山脊，風(fēng)電場所在區(qū)域的山脊走向呈“S”形，海拔高度約950 m～1 130 m，最高的蒼山頂海拔1 134.4 m。風(fēng)電場區(qū)域風(fēng)能資源比較豐富，地形、地質(zhì)、交通以及接入系統(tǒng)條件比較好，并且具有良好的風(fēng)電場建設(shè)條件。上海電力股份有限公司開發(fā)建設(shè)本風(fēng)電場，2008年5月主體工程開工，2009年1月完成機(jī)組安裝，9月全部機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。

2 風(fēng)電場特點(diǎn)

2.1 風(fēng)電場概況

風(fēng)電場共安裝14臺(tái)由華儀電氣股份有限公司生產(chǎn)的HW50/780風(fēng)電機(jī)組，單機(jī)容量780 kW，轉(zhuǎn)輪直徑50 m，輪轂高度50 m。風(fēng)電場配套建設(shè)一座35 kV升壓站，14臺(tái)風(fēng)電機(jī)組所發(fā)出的電能通過10 kV線路接入升壓站，升壓至35 kV后接入110 kV洋頭變電所，與天臺(tái)電網(wǎng)相連。

2.2 風(fēng)能資源

天臺(tái)縣屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，雨量充沛，光照充裕。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)分析，工程區(qū)40 m高度年平均風(fēng)速為6.6 m/s，年平均風(fēng)功率密度為274.6 W/m2，風(fēng)功率密度等級(jí)為3級(jí)，風(fēng)能資源良好。

2.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)選型和布置

天臺(tái)山現(xiàn)有上山道路為山嶺重丘四級(jí)公路，大型機(jī)組運(yùn)輸困難，而太小的機(jī)型將導(dǎo)致低效率和資源浪費(fèi)，同時(shí)也帶來項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的下降。經(jīng)過了方案比選并經(jīng)機(jī)組招標(biāo)，最終選定華儀電氣股份有限公司生產(chǎn)的HW50/780風(fēng)電機(jī)組，該機(jī)組單機(jī)容量780 kW，為IECⅠ類機(jī)型，較適應(yīng)天臺(tái)山高山地的風(fēng)能資源條件。

風(fēng)電機(jī)組布置主要考慮充分利用現(xiàn)場的風(fēng)能資源，在復(fù)雜山地地形下盡量減少風(fēng)電機(jī)組之間尾流的影響，并考慮現(xiàn)場運(yùn)輸和安裝條件，力求風(fēng)電場整體發(fā)電效益最高、經(jīng)濟(jì)性最好。根據(jù)現(xiàn)場地形特點(diǎn)，風(fēng)電場在蒼山頂—青楊山一帶山脊上布置14臺(tái)風(fēng)機(jī)，其中蒼山以西的山脊，布置1號(hào)～5號(hào)風(fēng)機(jī)；蒼山山頂布置6號(hào)風(fēng)機(jī)；蒼山和青楊山之間的山脊，布置7號(hào)～13號(hào)風(fēng)機(jī)；青楊山以北山脊，布置14號(hào)風(fēng)機(jī)，共安裝14臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量10.92 MW。

風(fēng)機(jī)布置示意圖見圖1。

2.4 電氣設(shè)計(jì)

風(fēng)電場配套建設(shè)一座35 kV升壓站。風(fēng)電場采用兩級(jí)升壓方式。風(fēng)電機(jī)組出口電壓為690 V，通過低壓電纜接至箱式變電站，升壓至10 kV，再由10 kV線路接至升壓站，升壓至35 kV后以一回35 kV線路接入110 kV洋頭變電所。

35 kV升壓站內(nèi)設(shè)置一臺(tái)12.5 MVA的有載調(diào)壓變壓器。風(fēng)電機(jī)組—變壓器組合方式采用單元接線的方式，10 kV和35 kV均采用單母線接線。場內(nèi)10 kV線路采用架空線，每4臺(tái)～5臺(tái)風(fēng)電機(jī)組組成一個(gè)聯(lián)合單元，共3回10 kV線路接入35 kV升壓站，10 kV線路總長度約15 km。

2.5 土建設(shè)計(jì)

35 kV升壓站選址于風(fēng)電場東南側(cè)位置，升壓站位置海拔高程約893 m，靠近蒼山頂林場，交通、用水、用電條件較好。35 kV升壓站圍墻中心尺寸60 m×40 m，設(shè)置了一臺(tái)35 kV主變、一座生產(chǎn)綜合樓及相應(yīng)的消防間、備品備件庫、油品庫等輔助設(shè)施。生產(chǎn)綜合樓為兩層框架結(jié)構(gòu)建筑，布置有10 kV開關(guān)室、35 kV開關(guān)室、繼保室、中控室、辦公室等配電、控制和辦公設(shè)施，建筑面積871 m2。

天臺(tái)山風(fēng)電場處于浙江沿海臺(tái)風(fēng)影響范圍，風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載考慮主要按照70 m/s風(fēng)速下的極限荷載。場址地質(zhì)條件比較好，基礎(chǔ)坐落在全風(fēng)化含礫熔結(jié)凝灰?guī)r、強(qiáng)風(fēng)化含礫熔結(jié)凝灰?guī)r上。風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)采用天然地基，其承載力以及變形均能滿足結(jié)構(gòu)要求，基礎(chǔ)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸為14 m×14 m，埋深2.8 m，單個(gè)基礎(chǔ)混凝土約260 m3，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40。

2.6 風(fēng)電機(jī)組運(yùn)輸安裝

1)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)輸。

高山風(fēng)電場的大件設(shè)備運(yùn)輸是一個(gè)控制因素，天臺(tái)縣城已有公路到達(dá)海拔850 m左右高程的蒼山頂林場，公路全長約34.7 km，公路等級(jí)為準(zhǔn)四級(jí)，其中16.7 km的準(zhǔn)四級(jí)道路需局部進(jìn)行改擴(kuò)建后才可以滿足風(fēng)電機(jī)組運(yùn)輸?shù)囊蟆闈M足機(jī)組運(yùn)輸，本工程新建場內(nèi)道路8.8 km，路面寬度4.5 m，采用泥結(jié)碎石路面。

2)風(fēng)電機(jī)組安裝。

本項(xiàng)目風(fēng)電機(jī)組的塔筒、機(jī)艙和葉片均采用一臺(tái)300 t汽車吊安裝，另采用一臺(tái)70 t汽車吊輔助作業(yè)。機(jī)組安裝前，應(yīng)掌握安裝期間工程區(qū)氣象條件，以確保安裝作業(yè)安全。先利用300 t汽車吊提升下段塔架，慢慢將塔架豎立，使塔架的下端準(zhǔn)確坐落在基礎(chǔ)法蘭上，按設(shè)計(jì)要求連接法蘭盤，做到牢固可靠，然后同樣方法吊裝上段塔架。機(jī)艙安裝時(shí)，施工人員站在塔架平臺(tái)上，利用300 t汽車吊提升機(jī)艙，機(jī)艙提起至安裝高度后，再慢慢下落，機(jī)艙應(yīng)完全坐在塔架法蘭盤上，按設(shè)計(jì)要求連結(jié)法蘭盤。轉(zhuǎn)子葉片和輪轂在地面組裝好后，利用300 t汽車吊整體提升，輪轂法蘭和機(jī)艙法蘭按廠家要求聯(lián)結(jié)。吊裝風(fēng)輪時(shí)，應(yīng)注意葉尖不能碰著地面和塔架，以免損傷葉尖。

2.7 風(fēng)電場運(yùn)行出現(xiàn)的問題和效果

2010年2月以來南方遭遇嚴(yán)重低溫雨雪冰凍天氣，2月5號(hào)天臺(tái)山風(fēng)電場10 kV架空線路因嚴(yán)重覆冰發(fā)生倒桿塔事故，當(dāng)時(shí)現(xiàn)場6號(hào)～14號(hào)風(fēng)機(jī)停止發(fā)電，余下1號(hào)～5號(hào)風(fēng)機(jī)正常發(fā)電，后對(duì)發(fā)生倒桿的10 kV架空線路重新架設(shè)。

冬季季節(jié)，風(fēng)電機(jī)組葉片出現(xiàn)覆冰現(xiàn)象從而時(shí)常導(dǎo)致風(fēng)機(jī)不能正常發(fā)電。經(jīng)過兩年以來的運(yùn)行和維護(hù)，目前全部風(fēng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行發(fā)電狀態(tài)。

運(yùn)行中的風(fēng)電場見圖2。

3 體會(huì)與結(jié)論

風(fēng)電場出現(xiàn)問題的體會(huì)：在高山地形地區(qū)特別是南方有覆冰現(xiàn)象的風(fēng)電場，場內(nèi)集電線路最好采用電纜方案，如采用架空線路，則須對(duì)架空線路進(jìn)行提高標(biāo)準(zhǔn)加強(qiáng)設(shè)計(jì)。對(duì)冬季風(fēng)機(jī)葉片覆冰影響發(fā)電的情況，廠家應(yīng)根據(jù)高山風(fēng)電場的氣候?qū)︼L(fēng)機(jī)各部件做針對(duì)性調(diào)整。

天臺(tái)山風(fēng)電場的建設(shè)過程中攻克了高海拔山地風(fēng)電場的一系列技術(shù)難題，為我國沿海高山風(fēng)電建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。目前風(fēng)電場已經(jīng)順利運(yùn)行發(fā)電，運(yùn)行狀況良好，風(fēng)電場設(shè)計(jì)得到了各方面的廣泛認(rèn)可。

Design of Zhejiang Tiantai Mountain wind farm

TANG Qun-yi

(East China Investigation and Design Institute, China Hydropower Consulting Group, Hangzhou 310014, China)

This paper introduced the location advantages of Zhejiang Tiantai Mountain wind power station, researched the type selection and layout of wind power generator, explored the electrical and civil engineering design way, researched the transportation and installation method of wind turbines, and put forward improvement countermeasures according to the appeared problems of wind power station operation, pointed out that after the improvement and maintenance, all the wind turbines into the normal power operation.

wind power station, design, wind, electrical, transportation, tower

1009-6825(2014)36-0121-03

2014-10-20

湯群益(1983- )，男，工程師

TM614

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