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解放日報:上海電力在大豐自主開發建設海上風電,遠程全自動控制,無人機獨立巡檢

離岸43公里,72臺風機輸送清潔電力
    在江蘇省鹽城市大豐區亮月沙北側海域,國家電投上海電力股份有限公司自主開發建設了首個海上風電項目工程,成為長三角區域離岸最遠的海上風電。這一海上風電項目總裝機容量302.4兆瓦,共安裝72臺風機,單機額定容量為4.2兆瓦,年可利用小時數約2792小時,年發電量約8.4億千瓦時。
海上風電的環保效益不可小覷。按火力發電標準煤耗315克/千瓦時計算,風電每年可節約標準煤26.59萬噸,可減少二氧化碳排放68.39萬噸、二氧化硫6780.61噸、氮氧化物5826.43噸,減少灰渣10.64萬噸、煙塵2553.49噸,此外每年還可以減少用水243.19萬噸,并減少相應的廢水和廢棄物排放。這一海上風電場還依靠科技力量,初步實現了智慧化運營。
離岸最遠的海上風電
    鹽城大豐的海上風電于2018年12月20日建成,也是當時國內離岸最遠的海上風電。“海上風電的場址中心距海岸線約43公里,海域使用面積約90平方公里,場區水深8米至14米。”負責建設、運維、管理的上海電力大豐海上風電有限公司(簡稱“上電大豐”)總經理助理陳偉介紹。
離海岸線43公里是什么概念?就是站在岸邊,即使能見度很高的天氣情況下,也無法看到90米高的海上風機;如果坐船去,單程需要2小時左右。海域使用約90平方公里,相當于9500多個大型足球場的面積。海上風電每一片葉片的長度是66.5米,三片葉片和中心輪轂構成的葉輪直徑大約有136米。“現在技術越來越先進,有的風電葉片已加長至140多米,發電效率能增加10%。”
    72臺海上風機如何把風能轉化成的電能成功輸送到岸邊?這離不開220千伏海上升壓站。72臺風機分為12條集電線路,通過海底電纜將轉化而來的電能先傳輸到處于中心位置的海上升壓站,統一升至220千伏等級的電壓后,再通過電纜傳輸到岸邊。
海上施工,并非易事。在建造過程中,海纜施工、風機調裝的工作都需要出海操作。第一個遇到的“攔路虎”就是可以施工的時間窗口期十分短,“如果預測海上風速達7米/秒以上時,就不建議出海了,除非有緊急情況。”陳偉說。一般來說,在這里,一年中只有一半的時間適合出海操作。即使在這種情況下,上電大豐還是創下一個又一個奇跡:在同等規模的海上風電項目中,大豐海上風電的投資最省,每千瓦造價1.42萬元;一年內完工,創下工期最短的建設紀錄,同時也創下“當年開工,當年竣工,當年見效”的最快紀錄。
打造海上“智慧風電”
    上電大豐的海上風電正呈現出越來越高的效率。“2020年的海上平均風速低于2019年,但發電量卻相差無幾,這和科學管理分不開。”陳偉介紹。
確保遠在海上的風機能健康運轉,離不開“聰明”的智慧風場。當海上風速達到3米/秒,大豐海上風電的風機才能發電;當風速達到12米/秒時,發電滿負荷;一旦風速超過25米/秒,風機會保護性切出。何時啟動、何時保護停機,都是遠程全自動控制的。風機的葉片上裝有“風速傳感器”。海上風力變幻莫測,72臺風機每一臺都因為位置不同而受到不同大小的風力。中央控制中心的大屏幕上實時顯示每臺風機的風力大小,一旦達到啟動風速,海上風機便會自動啟動,而一旦風力變得很弱或超過規定風速,風機也會感應到風速的變化自動停機。
今年,上電大豐還計劃利用無人機技術,借助高速攝像對葉片進行巡檢。無人機獨立完成巡檢任務,并將圖像信息傳回地面站。地面站接受的圖像信息能進行放大判斷,當發現可疑點時,能將圖片放大對故障進行確認,對于不能確認的高清圖像數據還能遠傳至專家端進行判斷,使故障的診斷更加可靠。同時,圖像數據將會長期存留,方便每次葉片巡檢工作結束后與歷史巡檢數據進行對比,為葉片全壽命跟蹤機制提供寶貴數據。
數字化智慧風場的神奇之處遠不止這些。還可通過振動大數據分析來發現風機主軸承、齒輪箱等機械傳動鏈問題,評估部件健康度;挖掘設備實測疲勞載荷與設計載荷之間關系,對風機健康度進行超感知提前管理;自動識別記錄擊中的次數,準確記錄雷電電流等關鍵參數(解放日報記者 李蕾)
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