一种风光同场用集束动态海缆敷设方法与流程

本发明涉及一种风光同场用集束动态海缆敷设方法，属于海缆敷设领域。

背景技术：

1、电力能源逐步从传统火电向绿色能源转变，其中海上风电项目由于湍流强度小、风切变小、受地形限制较少且噪音、电磁波问题限制少而得到广泛推广，但这种方法只利用了风能，对大面积海域的光能尚未进行利用，造成大量能量浪费，在此基础上提出了风光同场技术。

2、采用风光同场技术时需要同时铺设风机光缆和光伏板光缆，且由于发展遗留问题往往需要在海上风电场中铺设漂浮式光伏板，在敷设过程中往往面临敷设环境复杂、敷设成本过高的技术问题。对于风机，现有的敷设施工过程中往往采用直埋式，其缆体刚性较高，虽然能够提供稳定的支撑，但其尺寸及重量极大，不适用于在水面飘动环境；对于光伏板，部分解决方案中采用动态集电海缆进行铺设，但其需要专业的设备、软件等技术支持，施工成本极高。

3、基于以上施工现状，如何在现有海上风电场中精准进行光伏板铺设，有效利用现有水域以及原有敷设线路资源，降低敷设成本成了必须解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种风光同场用集束动态海缆敷设方法,以解决上述背景技术中的技术问题。

2、实现本发明目的的技术方案是：一种风光同场用集束动态海缆敷设方法，包括以下步骤：

3、测量漂浮式风机敷设水深及使用电压；

4、根据漂浮式光伏板的容量确定所需集束电缆使用电压以及电缆的载流量，并根据载流量计算需要单根电缆最小数量；

5、根据海域环境设计集束缆芯的结构、铠装方式及阻水方式；

6、配合动力定位船舶和差分定位系统，采用浮筒绑扎的方式进行铺设。

7、本发明的敷设方法采用动力定位船舶和差分定位系统进行铺设船舶定位，其精确性可以得到保障，在敷设之前，根据敷设环境进行敷设工艺材料用量计算，相比现有铺设方式，可根据现有风机敷设情况进行方案定制，不需要额外使用专业的设备和软件，施工灵活性大，可有效降低施工成本。

8、优选或可选的，所述浮筒绑扎敷设方式包括如下步骤：

9、首登漂浮式风机平台就位：采集风机位置、平台锚链及海缆分布数据，定位敷设船舶施工位置，设计铺设路线；

10、计算浮筒绑扎间距：利用集束动态海缆参数、浮力模块保护器、浮筒、海水密度等参数计算浮筒绑扎个数与浮筒绑扎间距；

11、首登牵拉上漂浮风机平台：将风机j型管预留绳索更换为钢丝绳，将牵拉钢丝绳一头穿过风机j型管后通过导向滑轮组使其与敷设船舶绞车相连，另一头通过万向节与安全拖拉护套相连接，绞车牵拉的同时按照设定间距进行浮筒绑扎并安装限位装置，至动态缆出锚固口长度满足电气安装长度后进行剥铠锚固，割除浮漂；

12、走船敷设，敷设过程中按照一定间距安装浮力模块保护器，敷设至漂浮式光伏平台附近；

13、尾登漂浮式光伏平台就位：利用激光测距仪，测出船艉至平台距离，确定最佳就位点；根据动态缆下沉深度及平台以上预留长度、光伏平台保护管高度等确定预留长度；

14、进行尾登牵拉：留出尾登预留长度后切断集束动态海缆，铅封保护处理，安装安全拖拉护套。

15、本方案中的敷设方法，采集风机位置、平台锚链及海缆分布数据，在面对具体不同敷设环境时智能型更好，适应性更强；采用浮筒绑扎的方式确保海缆在海水中悬浮，并采用安全拖拉护套保证海缆在通过风机j型管时的安全性；利用激光测距装置确定最佳定位点，避免了人工定位，提升定位的准确性；本方案的敷设过程中，无需专用铺缆船，采用轻型船舶即可快速完成敷设，无需冲埋，在海缆发生故障时也可快速修复或更换，敷设及维护成本低，效率高。

16、在设计过程中需要根据实际工况对线缆参数进行详细计算，这样有利于对敷设工程量进行准确估计，有利于对原料用量、施工进度进行严格把控；由于施工参数是根据施工环境进行准确计算所得，其环境适配性更好，后续使用过程中工况更加稳定。

17、优选或可选的，所述集束缆芯采用单相成缆后，与光纤单元三相成缆后在表面挤制内护套，然后多层铠装，铠装外层设有高密度pe护套。

18、该敷设方法考虑漂浮式光伏板容量、电流较小，不需要采用屏蔽措施，因此采用三相直流输电方式，有效降低了电缆加工难度；对电缆进行铠装，有效提升电缆的机械性能，可有效避免电缆在使用期间受到拉伸和挤压，提升其性能可靠性。

19、优选或可选的，漂浮式光伏板的容量0.5mw时采用4～6平方线，电压等级1kv；1mw功率时采用6平方线，电压等级2kv。

20、根据漂浮式光伏板的实际情况确定线路载流数据，减少单线使用量，可有效降低集束海缆自重，在保证工况的同时节约施工材料使用量。同时，这里采用分相成缆的方式替代传统的集束缆采用的分层绞合方式，单相结构紧密圆整，缆体结构均匀分布，缆的抗拉伸、抗压性能更高。

21、优选或可选的，铠装方式方面，在浅海湖泊区采用非金属材料铠装；海流较大区域采用多层复合材料增强。

22、在铠装时，非金属材料采用frp或碳纤维，需要进行复合增强时，采用非金属材料和镀锌钢丝结合的方式，这样可以在兼顾集束动态海缆自重的同时对其强度进行兼顾，提升工程的环境适应性。

23、优选或可选的，所述集束缆芯采用两层铠装，其内层采用低碳钢丝，外层采用高模量碳纤维。

24、经测算，在采用该方案时，可在保障集束海缆的抗拉强度，有效减轻铠装重量的同时减少技术海缆的扭转刚度，使得缆体扭矩趋于平衡，在面临风浪时其发生扭转的可能性更低，传输稳定性更好。

25、在进行设计时，本方案尽量使用常规材料，以及常规结构，如常规铜线、光纤、绝缘、钢丝、碳纤维等，材料易获取，采用常规工艺成缆，工艺成熟稳定，材料重复利用率高，次品率低。

26、采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

27、(1)本发明的敷设方法采用动力定位船舶和差分定位系统进行铺设船舶定位，其精确性可以得到保障，在敷设之前，根据敷设环境进行敷设工艺材料用量计算，相比现有铺设方式，可根据现有风机敷设情况进行方案定制，不需要额外使用专业的设备和软件，施工灵活性大，可有效降低施工成本；相比传统海缆设计方法，本发明根据我国已并网风电项目海域实际工况来确定海缆的机械及电气性能，更注重数据的准确性，适应海洋环境的变化，如波浪、潮汐和海流等，安全性能更高。

28、(2)采集风机位置、平台锚链及海缆分布数据，在面对具体不同敷设环境时智能型更好，适应性更强；采用浮筒绑扎的方式确保海缆在海水中悬浮，并采用安全拖拉护套保证海缆在通过风机j型管时的安全性；利用激光测距装置确定最佳定位点，避免了人工定位，提升定位的准确性；对线缆参数进行计算，有利于对敷设工程量进行准确计算，有利于对原料用量、施工进度进行严格把控；由于施工参数是根据施工环境进行准确计算所得，其环境适配性更好，后续使用过程中工况更加稳定。

29、(3)充分考虑漂浮式光伏板容量、电流较小，不需要采用屏蔽措施，因此采用三相直流输电方式，有效降低了电缆加工难度；对电缆进行铠装，有效提升电缆的机械性能，可有效避免电缆在使用期间受到拉伸和挤压，提升其性能可靠性。

30、(4)根据漂浮式光伏板的实际情况确定线路载流数据，减少单线使用量，可有效降低集束海缆自重，在保证工况的同时节约施工材料使用量。

31、(5)在铠装时，非金属材料采用frp或碳纤维，需要进行复合增强时，采用非金属材料和镀锌钢丝结合的方式，这样可以在兼顾集束动态海缆自重的同时对其强度进行兼顾，提升工程的环境适应性。

32、(6)采用低碳钢丝和高模量碳纤维复合铠装，可在保障集束海缆的抗拉强度，有效减轻铠装重量的同时减少技术海缆的扭转刚度，使得缆体扭矩趋于平衡，在面临风浪时其发生扭转的可能性更低，传输稳定性更好。