邱元慶

摘要：隨著風電市場的逐漸飽和及上網(wǎng)電價的不斷下降，國內(nèi)對于風力發(fā)電項目建設(shè)已經(jīng)逐步向精益化轉(zhuǎn)變，即用最小資源投資，獲得風電項目全生命周期效益最大化。而貫穿整個風電項目的全過程管理，其最根本目標是提高效率、降低造價，風電場優(yōu)化設(shè)計則是重要手段，決定了全場效率的優(yōu)劣以及造價的高低，本文結(jié)合筆者參建的西南山地風電場實際案例，通過對項目部分階段優(yōu)化設(shè)計前后進行對比，分析了其對風電項目造價及全場效率的影響，總結(jié)了關(guān)鍵點，為后期風電項目產(chǎn)生效益最大化提供科學(xué)的建設(shè)意見。

關(guān)鍵詞：風電項目；西南山地；優(yōu)化設(shè)計；造價；效率

國內(nèi)對于風力資源的開發(fā)利用已經(jīng)進入成熟階段，風資源儲量逐漸減少，風電加速平價上網(wǎng)，電力營銷逐步推行市場化交易，環(huán)、水保限制進一步升級，都勢必將造成風電項目經(jīng)濟指標急速下降。因此，我們對于全過程四個典型階段的優(yōu)化設(shè)計與實踐，即前期可研階段、施工準備階段、新開工階段、施工階段，將成為平衡造價與效率的關(guān)鍵，其中的設(shè)備選型、系統(tǒng)工藝配置、基礎(chǔ)設(shè)計及總平面布置等，將是我們重點關(guān)注與分析的對象。

一、設(shè)備選型優(yōu)化案例

風電機組作為主要設(shè)備，需結(jié)合風能資源、地形地貌、交通運輸和安裝條件等情況，對主流機型從不同單機容量、不同輪轂高度、不同葉片長度等方面進行上網(wǎng)電量比較和技術(shù)經(jīng)濟比選，要全面分析同一風資源狀況下不同風機廠家各種機型的風能捕獲率，選擇單位電能靜態(tài)投資最低、技術(shù)經(jīng)濟性最佳的機型，并優(yōu)先選用國產(chǎn)機組。

（一）優(yōu)化過程

A風電項目位于貴州省北部山區(qū)，可研階段采用銀河GX113-2500機型，風機單機容量為2.5MW。優(yōu)化設(shè)計選擇單機容量為2MW或2.5MW兩種機型共五家風機廠家進行比選，對多種機組布置方案進行優(yōu)化。同時，主要考慮三個因素：一是所推薦機型方案的發(fā)電量指標優(yōu)越；二是該方案投資經(jīng)濟指標合理，抗風險能力強；三是該方案度電成本低。

（二）優(yōu)化結(jié)果

通過對上述五種機型的比較，海裝H111-2000機型的發(fā)電量、機組投資、度電成本等各項綜合指標上與其他方案相比具有較明顯的優(yōu)勢。兩階段相比較可知，可研階段本風場年上網(wǎng)電量為101308MW.h，年利用小時數(shù)2133小時，經(jīng)過機型重新選擇，本風場年上網(wǎng)電量為113214MW.h，年利用小時數(shù)2359小時，較原機型發(fā)電量增加了10.5%，風能資源得到充分利用，發(fā)電效益更高。此外，優(yōu)化后機型含箱變后總投資為19680萬元，比原機型節(jié)省1457.5萬元。

二、風機基礎(chǔ)型式優(yōu)化案例

基礎(chǔ)型式的優(yōu)化，需經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟論證比選，并在保證安全的情況下，合理確定設(shè)計裕度，優(yōu)化鋼筋和混凝土用量，尤其適合具有獨特的地形地貌以及對工期要求高的特點的西南山地風電場。

（一）優(yōu)化過程

B風電項目二期工程，位于貴州省西部山區(qū)，原風機基礎(chǔ)設(shè)計施工方案為普通圓形鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)，優(yōu)化后使用新型預(yù)應(yīng)力錨桿筒式鋼筋混凝土擴展基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)增加了預(yù)應(yīng)力錨桿籠部分，有效地縮小了基礎(chǔ)底面積，造價低，且錨桿籠拼裝工藝成熟、易于施工，并且抗傾覆、抗疲勞能力強，特別適用于西南山地風機基礎(chǔ)。

（二）優(yōu)化結(jié)果

工程量方面，優(yōu)化后單個基礎(chǔ)比原方案的單個基礎(chǔ)節(jié)約鋼筋約46噸、基礎(chǔ)環(huán)19噸、混凝土方約280m3、基礎(chǔ)開挖約780 m3、回填約460 m3；造價方面節(jié)省248.77萬元；工期方面，在村民阻工及冬季極端天氣的不利因素影響下，節(jié)點工期按時完成；此外，預(yù)應(yīng)力松弛極低，從而降低后續(xù)安全風險以及維護成本。

三、場內(nèi)道路優(yōu)化案例

山地風電場道路普遍具有挖填工程量大、施工難度大等特點，因此，優(yōu)化道路優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)綜合考慮地形、地貌、已有設(shè)施的位置等影響因素，平衡好現(xiàn)場交通運輸、場地施工、土地征用、整體布局等因素，以資源的最大化利用作為中心原則，一般盡可能利用原有道路，減少路徑長度，并控制道路等級和標準。

（一）優(yōu)化過程

B風電項目二期工程原場內(nèi)道路設(shè)計施工方案為新修四條場內(nèi)線路，總長14.124km，土方開挖51034m3，石方開挖261491m3，回填133460m3。

針對B風電場場內(nèi)實際地形地貌，主要對以下路段進行優(yōu)化改線：1.石方比例大需爆破的路段；2.風機機位遠離主要施工區(qū)域，且現(xiàn)有道路不滿足運輸要求；3.工程量大且道路彎道較多，安全性低的路段；4.無相應(yīng)風機位又需在與進場路交叉口處進行大工程量改造的路段。

（二） 優(yōu)化結(jié)果

最終的優(yōu)化方案由原設(shè)計施工方案降低至三條場內(nèi)道路，總長11.267km，縮短約3km，土方開挖118973.26m3，石方開挖29524m3，回填127509.309m3，其中，減少石方開挖量237967 m3，因石方開挖造價遠高于土方開挖，因此大幅度降低了工程造價，同時利用路基土石方開挖料，用作路基填筑及路面磨耗層填筑、路基支擋結(jié)構(gòu)砌筑等，比原有方案節(jié)省1605.95萬元。此外，新設(shè)計方案大大減少了植被破壞的面積以及施工難度，同時保證了節(jié)點工期及施工質(zhì)量。

四、集電線路優(yōu)化案例

風電場場內(nèi)集電線路一般應(yīng)采用35kV架空線路，但由于西南山地風電場一般處于高雷暴地區(qū)，且植被茂盛，多屬于林地，鑒于安全及環(huán)境因素，因此常采用埋地電纜型式，但造價偏高。

（一）優(yōu)化過程

A風電項目集電線路工程，可研階段風電場采用19臺風機，選擇直埋電纜敷設(shè)方式，按6-7臺分為三組接入升壓站35kV母線，集電線路的總長度約25.62km。優(yōu)化階段風電場采用24臺風機，仍采用直埋電纜敷設(shè)方式，按8臺分為三組接入升壓站35kV母線，集電線路的總長度約28.26km。優(yōu)化階段比可研階段增加了5臺風機機位，同時風機布置范圍增大，導(dǎo)致集電線路的總長度增加2.64km。為節(jié)省投資，優(yōu)化階段35kV集電線路電纜由可研階段銅芯電纜改為安全、質(zhì)量、性能類似的鋁芯電纜。

（二）優(yōu)化結(jié)果

本次優(yōu)化后，35kV集電線路由原可研階段的銅芯電纜改為鋁芯電纜，其集電線路投資比原可研階段減少了294.53萬元，優(yōu)化后的工程總投資、單位千瓦動態(tài)投資相應(yīng)的降低。

五、結(jié)論與建議

（一）風機選型優(yōu)化設(shè)計，直接影響施工準備階段以及后續(xù)施工階段的各項安排，為設(shè)備采購、設(shè)備運輸進場、施工道路的標準以及施工節(jié)點工期提供了有效、準確的依據(jù)，同時對年發(fā)電量、風能利用率、工程造價和總投資等經(jīng)濟技術(shù)指標方面的顯著提升都起到了至關(guān)重要的作用；

（二）風機基礎(chǔ)型式、場內(nèi)道路及集電線路優(yōu)化設(shè)計，對施工難度、施工工期、施工工藝質(zhì)量、征地移民、工程造價、后期維護及環(huán)境與水土保持等方面均具有積極影響，大幅提高了山地風電項目的經(jīng)濟性、可行性及安全性，也為后續(xù)工程提供了新設(shè)計方案參考；

（三）優(yōu)化設(shè)計的關(guān)鍵在于可研、設(shè)計、施工準備及施工階段中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)的把控以及堅持過程控制。針對西南山地風電項目，尤其應(yīng)該重點關(guān)注風機選型、集電線路、風機基礎(chǔ)型式、場內(nèi)道路等方面，并將其對應(yīng)的每一階段進行優(yōu)化設(shè)計、方案比選等相關(guān)工作，持續(xù)不斷地對項目造價、工期等進行把控，使優(yōu)化設(shè)計融入到常態(tài)化的工程管理體系中，以面對更加嚴峻的風電市場，建設(shè) “工期短、質(zhì)量優(yōu)、造價低、效益好”的精品工程；

參考文獻：

[1]易雯嵐.風電機組選型及風電場優(yōu)化設(shè)計研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2010

[2]李若毅 李碩.淺析風電機組選型及風電場優(yōu)化設(shè)計[J].青島鴻瑞電力工程咨詢有限公司，2017，29： 52

[3]DB33/1001-2003，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S]