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浅析风电项目建设的精细化管理

2022-11-25四川省能投风电开发有限公司袁国栋

电力设备管理 2022年3期
关键词:风电场吊装风机

四川省能投风电开发有限公司 袁国栋

自“十三五”以来,我国风电等新能源产业发展迅速,风电已成为仅次于火电、水电的第三大电源。据有关部门统计,截止“十三五”末我国风电装机容量2.82亿千瓦,装机容量占比12.79%,属于我国第三大电源。“十三五”期间全国新增风电装机1.51亿千瓦,特别是2020年新增装机7167万千瓦,超过前三年新增装机的总和,风电产业发展迅猛[1]。

风力发电项目属于新能源工程,建设周期短、各阶段衔接紧密、新技术发展快,行业特点非常鲜明,在我国还处于起步发展阶段,对项目建设规律及特点非常值得研究。风电项目的开发建设需经投资决策、勘察设计、项目实施、竣工投产等四个阶段,做好整个开发建设周期的精细化管理,对建成绿色、生态、优质、安全的新能源工程,实现项目投资收益最大化至关重要。“十四五”起,我国将构建以新能源为主体的新型电力系统,风电等新能源的开发建设将进入大规模、高比例、高质量、市场化发展的新阶段。

本文分析论述了风电项目整个开发建设周期的精细化管理,对推动制度、管理、科技三项创新,提高项目建设效率,实现工程投资、进度、质量、安全、环保等建设目标具有一定借鉴意义。

1 投资决策阶段

在投资决策阶段,开发企业要深度参与可研报告编制工作,对项目投资建设的可行性进行分析论证,多方案进行比选,作出科学决策。

首先应选择风电场所在地附件有长期观测记录气象站作为参考气象站,并在风电场范围设置测风塔获取测风资料。对收集的风电场参考气象站气象资料,场内测风塔各高度不少于一年的风速、气压、气温资料等进行分析,计算不同高度代表年的平均风速和风功率密度、风速和风能频率分布、风向频率及风能密度方向分布等参数并绘制风况图表,根据轮毂高度处50年一遇10min平均最大风速等数据确定风电机组安全等级,并计算取得风电场年上网电量。

风电场总体设计应根据区域风能资源分布,应满足地区土地利用规划、交通运输规划、风电规划及配套输电规划进行,并应满足环境保护与水土保持、机场净空、军事设施、矿产资源、文物保护、风景区保护等方面的要求。风电场场址应避让和保护矿藏及有探矿权和采矿权区域、军事设施、文物遗迹、自然保护区等,并避免与军事、航空设施相互干扰,节约用地,优先利用荒地、劣地及非耕地。场址宜建在地震基本烈度8度及以下地区,应处于地质构造相对稳定的地段,并与活动性大断裂保持一定的安全距离。变电站和风机基础的位置应考虑防洪因素,满足防洪标准规定。

根据风能资源分布和场地范围,确定风电场的装机容量和机组位置。按照场区主导风向,合理确定行距、列距,减少风力发电机组尾流影响。对于分期开发建设的风电场,应考虑各期工程之间的相互影响。根据输电规划及配套的并网接入点及方向、集电线路的输送容量、输送距离,确定风电场变电站的规模和布置。风电机组的选型应结合轮毂高度处平均风速、50年一遇10min平均最大风速、15m/s风速区间的湍流强度IT15、气候特征、场地地形、技术经济条件、交通运输条件、运行检修条件等因素,单机容量根据不同容量风电机组组成的风电场投资和运行期收益,经技术经济比较后确定。变电站的位置除应满足场址选择和一般规定外,还宜靠近风电场中心,靠近主干道路,便于架空和电缆线路的引入和引出,地形、地质和地貌条件事宜。

2 勘察设计阶段

在勘察设计阶段,对工程设计、机型选定、微观选址、基础型式等进行深入研究,完成最终实施性方案,提交施工图设计成果。

在完成可研报告审定稿,1:2000全风场测绘图,风电场内测风塔信息及测风数据,气象站信息及测风同期、长期测风数据,定标风机机型资料等工作后,微观选址将是风电场设计中的重要环节。在测绘图的基础上完成风电机组布置并进行发电量计算,综合考虑风机点位的建设条件,确定正选及备选机位的初步方案。在风机布点图的基础上,根据定标风机机型资料及风机运输规范进行吊装平台及场内道路路径初步方案的设计,吊装平台设计的原则为满足风机吊装的需要以及箱变摆放的位置,道路路径设计的原则为满足风机各部件运输的要求。在吊装平台及道路路径图的基础上,进行集电线路路径初步方案的设计。集电线路尽量沿道路或者交通便利的地方,以便减少施工难度,并综合考虑采取电缆或架空线方式。

微观选址初步方案完成后需进行现场踏勘,逐个点位进行考察。经全场踏勘后将不满足建设条件的点位剔除,形成风电场最终可利用点位坐标表。根据微观选址现场踏勘阶段的成果及风机厂家风机安全载荷报告,在初步方案的基础上修改、完善,形成微观选址报告。建设单位、风机厂家、设计单位从资源情况、建设条件、经济性分析方面对微观选址报告进行审查,形成微观选址收口版报告,此版成果将作为后续施工图阶段设计工作的依据。

施工图设计阶段要先完成1:500全风场地形测绘图,做好风电场升压站、风机机位等的详细地质勘察报告,防止地质缺陷引起重大设计变更。施工图设计主要包括升压站、道路、风机平台及基础、集电线路等内容,升压站的平面布置、建筑物结构及装修形式、电气设备的选型等要充分考虑气候条件、现场施工、运行期使用要求。道路设计要选择路径短、施工方便、挖填方少的方案,充分利用已有道路,满足设备运输要求和现场实际情况。风机平台尺寸能够满足设备吊装需要即可,要注意节约用地。风机基础设计要结合地质条件,选择安全、经济、合理的基础形式。集电线路的路径应综合考虑机位分布、地形、地貌、运行、施工、交通条件及路径长度等因素,宜布置在同一走廊内,对位于同一路径走廊的架空线路应采用多回路共架;根据路径地形、地貌以及地上附着物的分布及气象条件,确定采用架空线路或直埋电缆。

3 项目实施阶段

在项目实施阶段,探索不同的建设管理模式,做好投资、质量、进度、安全、环保等建设目标的管控。招标工作要分析平行发包、EPC总承包等模式利弊,结合项目实际和投资、工期、风险等因素,确定发包模式和分标方案,选择信用好、业绩优、实力强、综合评比得分高的承包单位。考虑到风电项目建设周期短、强度高、工序多的特点,对建设管理人员的专业水平、工程管理能力、协调能力、工程经验等方面要求更高,应配齐配强建设管理人员,保证项目建设快速推进。项目建设过程中要注重四新技术的应用,提高工程质量、提高工作效率、降低施工成本、降低施工风险、培养锻炼现代技术人才。

工程开工前要制定好一级进度计划,以里程碑节点目标为重点进行工程整体进度的管控。根据一级进度计划细化制定好二级、三级进度计划,做好施工人员、设备、物资等各项准备工作。工程开工后,要根据现场实际情况,制定切实可行的实施性施工组织设计,做好施工总布置,制定分部工程施工方案,合理安排施工顺序,强化资源配置。

一是风电场道路要先行施工,确保路基回填碾压、路面铺设、排水沟等施工质量,并做好道路维修保养,保证建设期道路始终满足大件设备运输要求;二是要重点抓好升压站工程这一关键项目施工进度,升压站工程土建工序多、设备安装量大、调试消缺任务重,要详细做好计划安排,做好多专业工种劳动力配置、工序间的衔接配合、电气设备的供货、调试消缺等重点环节管控,升压站工程具备带点条件的时间节点往往决定首批机组并网发电时间。

三是合理安排风机基础及设备吊装、箱变、集电线路等的施工顺序,减少交叉干扰;风机基础属于大体积混凝土施工,要分层浇筑振捣密实,控制好入仓混凝土温度,一次性连续浇筑完成,保证混凝土质量,并要加强锚栓的安装和保护;待风机混凝土及二次灌浆达到设计强度后方可进行风机吊装作业,风机吊装受气候条件制约严重、安全风险大,要做为施工重点、难点进行控制;风机吊装前要充分准备,吊装场地要精心布置,选择精良的吊装设备,人员设备精密配合,抓住有利吊装窗口期,提高吊装效率,并落实好各项安全措施,消除安全隐患;风机吊装完成后要及时跟进完成箱变基础及设备安装施工;集电线路施工对道路通行、风机设备运输等干扰大,要分回路、分阶段穿插进行,紧跟风机吊装工序后逐回路完成。

四是落实好环境保护和水土保持“三同时”制度,弃渣场、排水设施、植被恢复等施工要及时跟进施工,做到同主体工程同步完成;五是设计单位要做好现场设代服务,及时解决设计和技术问题。监理单位履行好监督管理职责,严把质量安全关口,协调联络好各参建单位。工程项目要坚持绿色、生态、优质、安全的建设标准,严格执行建设管理制度和规程规范,落实质量、安全、环保及水保措施。

山地风电场气候条件恶劣路况较差、空障多、运输距离长,风机大件设备运输往往成为影响项目建设进度的关键因素。首先要规划好叶片扬举运输路线,对路线详细踏勘,清除空障,保证叶片可顺利通过涵洞、隧道、村庄城镇、各种通信及电力线路,并做好与沿线路政交通部门的沟通协调。还要选择好备用运输路线,以防原运输路线意外中断无法通行;其次风电机组的生产进度要满足现场施工需要,提前运输到项目现场堆放;三是要合理配置叶片扬举车辆,针对气候、道路及意外情况等影响和现场吊装进度需要,能够及时增加扬举运输设备加快供货速度;四是地方政府及交通部门、建设单位、供货商、施工单位要建立联络沟通机制,积极协调解决设备供货问题,保证风机大件设备正常运输。

4 投产竣工阶段

在竣工投产阶段,抓住并网发电、完工移交、竣工验收等重点环节的管理,尽早实现项目投产发电、移交转固,力争项目效益最大化。

实现项目按期并网发电,是项目建设最重要的节点目标。项目并网发电可一次性全部机组并网,也可采用分批并网方式。电力质检和启动验收是并网发电前要精心完成的工作,需认真准备和组织,确保一次通过验收,对检查验收发现的问题要及时整改落实。电力质检包括地基处理、塔筒吊装前、机组启动前、升压站受电前等阶段,对每个阶段的质量监督检查都要顺利通过,以便项目转入下阶段的施工。启动验收包括首批机组启动验收和末批机组启动验收,启动验收通过风电场才能申请并网发电。

项目投产发电后要及时完成尾工消缺,具备条件尽早进行完工验收和移交给生产运行单位。整个建设项目已按设计要求全部建设完成,并已符合竣工验收标准,应由建设单位组织勘察、设计、施工、监理等单位和档案部门进行全部工程的竣工验收。可先完成环保、水保、消防、工程安全、职业病、节能、信息上报系统等专项验收,工程档案资料多、质量要求高,竣工结算沟通协商次数多、审计严格,需要专门组织人员集中突击完成,整个竣工验收工作宜在完工移交后一年内完成。竣工验收是项目建设的最后一项工作,它的结束才标志项目建设周期的各项工作的完成。在建工程办理完成固定资产移交手续,即可开始回收项目投资,实现项目收益。

另外,从微观选址、设备选型、施工图设计、设计变更、施工组织、质量控制、建设模式等方面做好竣工项目建设经验的总结,有利于提高建设管理能力,以后避免类似问题的发生,更好地开展新项目的建设管理工作。

5 结语

2021年初我国作出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的战略决策,确立2030年风电、太阳能总装机容量要达到12亿千瓦以上的新能源发展目标。可预见,风电项目建设任务越来越大,不久的将来新能源装机必将成为主导电源。政府有关部门明确,“十四五”期间将大力推动风电等新能源大规模、高比例、高质量、市场化发展,积极构建新能源为主体的新型电力系统。因此,深入研究风电项目建设的精细化管理,推动制度创新、管理创新、科技创新,提高项目建设效率,实现工程投资、进度、质量、安全、环保等建设目标,为我国建成以新能源为主体的新型电源结构具有重要意义。

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