海上升压站的位置选择方法与流程

本发明涉及一种海上升压站的位置选择方法。

背景技术：

随着全球温度上升，海平面升高，极端气象条件的发生，可再生和清洁的能源迅速发展，我国东部沿海风资源丰富，有巨大的发展空间。

海上风电场的升压站位置包括陆地升压站与海上升压站。

随着海上风电领域的发展，在离岸距离大于20公里，建造海上升压站更经济合理。海上升压站投资大，可靠性要求高，定位的合理性直接影响海上风场的可靠性，及投资的收益率。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种海上升压站的位置选择方法，本发明满足投资合理，便于电缆敷设、平台易于安装，检修方便、风向、航道等多方面的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种海上升压站的位置选择方法，包括以下步骤：

(1)根据风场的输入数据，选定风机型号、确定风机摆放位置；

(2)确认拟建海上升压站的每串集电线路的风机数量；

(3)读取风场的检修方式，确认是否需要设置船舶接运通道，如果是，在选择位置时考虑船舶靠岸位置和海水流向；

(4)确认是否需要设置直升机停机坪，如果是，在选择位置时考虑直升机逆风起降因素；

(5)进行初步规划，确定待选择的若干个升压站的位置方案，进行经济因素的比较，确定最佳方案。

所述步骤(1)中，风场的输入数据包括容量、所属海域、气候和主要风向。

所述步骤(1)中，对于风机发电机组，需要确认单机容量、发电机出口电压、输变电系统升压方式及与集电线路的连接方式。

所述步骤(2)中，确定风场设定的风机数目，结合风机型式确定风机的摆放方式和串并联方式。

所述步骤(2)中，在确定风机的摆放方式后，根据海缆经济性最佳的原则，确定风机为一串的数目。

所述步骤(3)中，需要考虑船舶进出风场需在风机中间穿梭。

所述步骤(4)中，如果需要直升机停机坪，根据直升机进出风场需要逆风向，且周围不宜有障碍物。

所述步骤(5)中，确定初步位置规划之前，需要进行路由勘测，排除海底有岩石的区域。

所述步骤(5)中，经济性因素包括计算海缆的投入成本、施工安装费用的总和。

所述步骤(5)中，根据海缆的截面积和总长度计算海缆的投入成本。

本发明的有益效果为：

(1)本发明是有效的技术构想，海上升压站的定位需满足投资合理，便于电缆敷设、平台易于安装，检修方便、风向、航道等多方面的要求。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的实施例风电场风机布置图；

图3为方案C风机组串及35kV海缆海底路由示意图；

图4为方案D风机组串及35kV海缆海底路由示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种海上风电场的海上升压站位置选择方法，包括以下步骤：

步骤一：确定升压站及整个风场的检修方案，确定是否设置直升机平台,确定船舶接运通道；

步骤二：选定的风机型号，确定风机摆放位置；

步骤三：确定每串35kV集电线路的风机数量N.

步骤四：结合风场占地，检修方案，根据35kV集电线路路径及高压出线电缆路由，排除海底不利地质因素，结合船舶停靠位置，直升机起降路径，初步选定升压站位置。

步骤五：根据步骤四选定的几项位置方案进行技术经济评价。

步骤六：初步选定最佳位置点。

以某海上升压站工程为例,做进一步说明：

1.风场基础资料：风场容量200MW,风场位于山东海域，属温带季风型大陆性气候，全年主要风向为南北方向。用单机容量为3.6MW的风力发电机组，发电机出口电压为3kV，风电场输变电系统采取两级升压方式。每台风电机组均设置一套升压设备，将风力发电机出口电压升高至35kV后，再由环网柜接至集电线路。

35kV集电线路采用海底电缆直埋敷设方式，分组接入风电场220kV海上升压站。56台风力发电机组分8组接线，每组串联7台风力发电机组。

海上升压站位置确定方法：

步骤一：设计初与运行管理方确定了平台的检修运行方式，考虑在冬季结冰期与紧急情况，以直升机输送运检人员和物资，平时常规检修以船舶作为主要运输工具。

步骤二：确定风场的风机型式，计算确定风机的摆放方式。风场共有56台3.6MW的风机，布置图见图2。

步骤三：根据计算，7台风机并联成一串后海缆经济性最佳，以7台风机为一串，接入海上升压站35kV母线上。

步骤四：根据路由勘测结果，排除海底有岩石等不利于做升压站基础的区域，图2中标示了4个可以作为升压站布置的位置，下面做技术分析：

位置A：海上升压站位于风场中心位置；此方案35kV海缆总长度最短，但220kV高压海底电缆最长，因此整体投资造价最高。直升机进出风场需要逆风向，且周围不宜有障碍物，主导风向下无法顺利起降，维护工作不方便进行。船舶进出风场需在风机中间穿梭，极端天气难以靠近。因此，此方案投资高，船舶和直升机停靠均不方便，检修难度大。

位置B：海上升压站位于风场靠近岸边边沿；周围风机对其船舶停靠影响小，但船舶停靠需要逆水方向，当主导风向为南风时，船舶停靠会增大难度。直升机进出风场需逆风向，当主导为南风时，直升机逆风起降，会穿过风场，有障碍物影响起降。此方案船舶可停靠，直升机安全起降需看主导风向。此方案维护检修有一定的难度。

位置C：海上升压站位于风场右下角；此方案运行检修最方便，需要船舶停靠时，主风向为南北风时，均可逆风停靠。当利用直升机检修时，南北方向无风机遮挡，均可顺利起降。根据调研，国内风机的运行故障率较高，业主后续的维护工作量较大，海上升压站是整个风场的核心部件，故障时需马上解决，因此设计之初应综合考虑初投资与后续维护工作。

位置D：海上升压站位于风场右侧边沿中间位置。与位置C方案运行检修情况一样，需进行经济比较再确定。

综上，排除位置A，B,选定C、D两个方案做经济比较。

步骤五：根据步骤四选定的C、D两个位置，分别绘制海底电缆走向，计算海缆各型号及施工费用。

方案C：风机组串方法与220kv海底电缆海底路由见图3。

方案D：风机组串方法与220kv海底电缆海底路由图4。

根据上述两个方案，分别计算海缆的截面积与长度，考虑施工安装费用，做出各方案的海缆用量与总投资比较表。

三个方案的技术经济比较表如下：

步骤六：方案分析：

方案C比方案D海缆投资价格(含施工)低3758万元，其中35kV海缆价格低458万元，220kV海缆价格低3300万元，经上述方案分析，方案C与方案D具有同等的检修条件，根据经济性，方案C为最优方案。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。