海上風能開發(fā)：海上風電場成功安裝的全面指南內(nèi)容簡介

本書是一本介紹和分析在海上風電場安裝工程中所進行的計劃和管理工作的專業(yè)參考書。全書大致可以分成兩大部分：第1～8章介紹海上風電場安裝工程的前期準備和相關(guān)管理工作；第9～18章介紹海上風電場安裝工程的港口、船舶相關(guān)知識，指出海洋特性對安裝工作的具體影響因素。附錄部分涉及在海上進行運行與維護。 本書值得與海上風電場安裝、建設(shè)、運行和維護工程相關(guān)的每一位工程師、研究人員、管理人員和政府人員仔細閱讀和體會。

目 錄

譯者序

原書序

致謝

關(guān)于作者

第1章海上風電場概述1

第2章風電場如何取得許可證6

2.1美國6

2.1.1海上風能潛力6

2.1.2海洋規(guī)劃7

2.1.3請求建議書8

2.1.4聯(lián)邦許可9

2.1.5州、地區(qū)和當?shù)氐脑S可10

2.1.6宣傳推廣11

2.2英國11

2.2.1海上風電潛力11

2.2.2海上規(guī)劃11

2.2.3離岸租賃12

2.2.4許可與同意12

2.2.5其他的行業(yè)支持13

2.3德國13

2.3.1海上風電潛力13

2.3.2政府許可14

2.3.3州許可14

2.3.4海上風電常委會14

2.3.5其他重要的海上風電市場14

第3章項目計劃16

3.1項目戰(zhàn)略綱要16

3.1.1組織16

3.1.2符合許可的健康、安全和環(huán)境條件17

3.2項目執(zhí)行計劃19

3.3生產(chǎn)的啟動22

3.3.1物流配置23

3.4投標及承包策略25

3.5質(zhì)量保證和質(zhì)量控制要求27

3.6安裝時的人力資源27

第4章基本組織31

4.1銷售32

4.1.1確認工程32

4.1.2投標項目32

4.1.3準備合同32

4.1.4協(xié)商條款32

4.1.5雇用子供應(yīng)商33

4.1.6準備項目計劃和執(zhí)行文件33

4.1.7指定所有產(chǎn)品和服務(wù)33

4.1.8指定接口33

4.2計劃33

4.2.1設(shè)計項目設(shè)備34

4.2.2設(shè)計項目進程34

4.2.3設(shè)施及指定設(shè)備的設(shè)計與計劃34

4.2.4指定認證及其他形式的文本文件34

4.2.5開始前進行施工方法的盡職審查34

4.3質(zhì)量保證與健康、安全和環(huán)境36

4.3.1明確接口及要求36

4.3.2項目的承諾36

4.3.3風險評估36

4.3.4危險識別37

4.3.5工作程序37

4.3.6供應(yīng)商評估38

4.3.7員工訓練38

4.4項目管理39

4.4.1工程盡職調(diào)查39

4.4.2簽約子供應(yīng)商39

4.4.3建立或收購并執(zhí)行所有設(shè)備和服務(wù)39

4.4.4配置并管理現(xiàn)場40

4.4.5運載及安裝風電機組41

4.4.6所有工作的文檔41

4.4.7協(xié)調(diào)質(zhì)量保證/健康、安全和環(huán)境工作41

4.5服務(wù)部門41

4.6技術(shù)管理42

第5章項目準備46

5.1確定項目參數(shù)46

5.2外包產(chǎn)品和服務(wù)47

5.3制定項目的健康、安全和環(huán)境計劃與步驟48

5.4開發(fā)質(zhì)量保證/質(zhì)量控制的計劃與步驟49

5.5確定方法和所需的設(shè)備49

5.6定義配套設(shè)施50

5.7編制最終的項目時間表50

5.7.1裝備的選擇51

5.7.2風力發(fā)電機類型51

5.7.3審計合同供應(yīng)商52

5.8實施供應(yīng)商和承包商的計劃和程序53

5.9準備陸上和海上施工現(xiàn)場54

第6章項目執(zhí)行59

6.1審核59

6.1.1必要的文件59

6.2項目啟動順序61

6.2.1岸基的準備和進展62

6.2.2海上場地的籌備和進展62

6.3監(jiān)測活動64

6.4項目管理配置65

第7章接口管理69

7.1主要接口及隨附的責任69

7.2與EPC承包商立約72

7.2.1DIY或分包73

7.3經(jīng)濟73

7.4接口和文件移交74

第8章健康、安全和環(huán)境管理86

8.1健康、安全和環(huán)境管理為何重要86

8.1.1項目中最重要的單個活動86

8.1.2健康、安全和環(huán)境組織86

8.2健康、安全和環(huán)境文件結(jié)構(gòu)87

8.2.1監(jiān)控和報告89

8.2.2審核和糾正動作與方法89

8.3健康、安全和環(huán)境與國家機構(gòu)90

第9章工作船的協(xié)調(diào)93

9.1機構(gòu)設(shè)置和職能93

9.1.1VTTC法律法規(guī)94

9.2操控中心及開展的工作94

9.2.1交通協(xié)調(diào)94

9.2.2交通控制95

9.3監(jiān)督的組織95

第10章物流方案98

第11章常用安裝方法102

11.1基礎(chǔ)102

11.1.1重力式基礎(chǔ)102

11.1.2單樁式基礎(chǔ)103

11.1.3導管架式基礎(chǔ)105

11.1.4三腳架式基礎(chǔ)106

11.2安裝基礎(chǔ)108

11.2.1基礎(chǔ)安裝的運輸109

11.2.2保護已安裝的基礎(chǔ)110

11.3注意事項111

11.3.1海港111

11.3.2裝載111

11.3.3運輸111

11.3.4出發(fā)及出發(fā)后111

第12章船舶及運輸至海上安裝121

12.1船舶類型121

12.1.1自力推進頂升船121

12.1.2有拖船協(xié)助的自定位頂升駁船122

12.1.3漂浮設(shè)備122

12.2選擇特殊船舶時的權(quán)衡123

12.3評估設(shè)備125

12.3.1基本信息127

12.3.2運作及預訂128

12.3.3裝載量129

12.3.4預裝配131

12.3.5開放式或封閉式甲板的可用度131

12.3.6吊裝（頂升）系統(tǒng)132

12.3.7推進和DP系統(tǒng)134

12.3.8起重機類型135

12.3.9運輸模式136

12.3.10頂升和頂降137

12.3.11等候天氣139

12.3.12人員轉(zhuǎn)移和居住140

12.3.13總結(jié)141

第13章有關(guān)港口的基本信息145

13.1理想港口的特點145

13.1.1項目港口及它們?nèi)绾喂ぷ?45

13.1.2港口來回運輸145

13.2港口對項目的影響146

13.2.1理想港口的規(guī)模和布局146

13.2.2船舶與港口的組合147

13.3運行與維護147

第14章項目標準151

14.1海上接入系統(tǒng)151

14.2波浪152

14.3風153

14.4水流153

第15章運輸風力發(fā)電機157

15.1安裝船類型158

15.1.1單體船159

15.1.2雙體船159

15.1.3SWATH船159

15.1.4起重船159

15.2運輸系統(tǒng)164

15.2.1可用的系統(tǒng)164

第16章部署策略170

16.1海上設(shè)備共享170

16.1.1使用直升機171

16.1.2額外的安全設(shè)備172

16.1.3成本模型172

16.2維修船行業(yè)的未來趨勢173

16.3人員船的選擇標準173

16.4有關(guān)人員船的基本信息175

16.4.1海上接入系統(tǒng)（OAS）類型175

16.4.2一般參數(shù)176

第17章維修海上風電場180

17.1如何工作180

第18章環(huán)境及其他問題183

18.1保護環(huán)境183

18.2廢棄物管理184

18.3污染問題186

18.4工作環(huán)境189

18.5打樁噪聲189

18.6沉箱191

18.6.1沉箱基礎(chǔ)安裝的方法193

18.6.2使用沉箱安裝單樁194

18.6.3使用沉箱安裝錨樁196

附錄關(guān)于運行與維護運輸系統(tǒng)的結(jié)論199

A.1船舶199

A.2轉(zhuǎn)移系統(tǒng)199

A.3建議200

結(jié)語2022100433B

中國海上風能資源豐富，且主要分布在經(jīng)濟發(fā)達、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較強、又缺乏常規(guī)能源的東南沿海地區(qū)。國內(nèi)首個海上風電場--上海市東海大橋10萬千瓦風電場項目已經(jīng)開工建設(shè)，計劃于2009年建成投產(chǎn)。中國海上可開發(fā)風能資源約7.5億千瓦，是陸上風能資源的3倍。如東海大橋風電場年有效風時超過 8000小時，投產(chǎn)后滿負荷小時數(shù)可達到2600小時以上，發(fā)電效益高于陸上風電場30%以上。

根據(jù)中國國家發(fā)改委“十三五”風電規(guī)劃，2020年中國海上風力電裝機500萬千瓦，規(guī)劃到2020年海上風電在建1000萬千瓦。

海上有豐富的風能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風力發(fā)電技術(shù)成為研究和應(yīng)用的熱點。多兆瓦級風力發(fā)電機組在近海風力發(fā)電場的商業(yè)化運行是國內(nèi)外風能利用的新趨勢。隨著風力發(fā)電的發(fā)展，陸地上的風機總數(shù)已經(jīng)趨于飽和，海上風力發(fā)電場將成為未來發(fā)展的重點。海上發(fā)電是國際風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域，是“方向中的方向”。

中國海上風能資源儲量遠大于陸地風能，儲量10m高度可利用的風能資源超過7億kW，而且距離電力負荷中心很近。上海已開始海上風力發(fā)電項目的建設(shè)，到2010年，上海的風力發(fā)電總裝機容量將達到200-300兆瓦。為達到這一目標，中國第一座長距離跨海大橋東海大橋兩側(cè)將建成中國內(nèi)地首個海上風力發(fā)電場。

前言

第一部分 海上風能和海上風電場選址介紹

第1章 海上風能介紹

1．1 風能

1．2 海上風電場

1．3 能量成本

1．4 風電機組

1．5 爭議問題

縮略語

參考文獻

第2章 海上風電場建設(shè)和運行的經(jīng)濟學研究

2．1 引言

2．2 投資成本

2．3 運行費用

2．4 海上風電場的主要經(jīng)濟驅(qū)動因素

2．5 單位電量成本

2．6 未來海上風電的成本

2．7 結(jié)論

縮略語

參考文獻

第3章 海上風電場的風資源：特點與評估

3．1 風資源評估的關(guān)鍵事項

3．2 海上風資源環(huán)境的性質(zhì)

3．3 重要數(shù)據(jù)參數(shù)

3．4 觀測方法

3．5 建模方法

3．6 未來趨勢

縮略語

參考文獻

第4章 測量海上風況的遙感技術(shù)

4．1 引言

4．2 傳統(tǒng)方法

4．3 基于表面的遙感技術(shù)

4．4 星載RS

4．5 案例研究——近海風電場項目

4．6 未來趨勢

縮略語

參考文獻

第二部分 海上風電機組主要組件和設(shè)計

第5章 海上風電機組葉片材質(zhì)的研發(fā)

5．1 對葉片材質(zhì)的主要要求

5．2 葉片設(shè)計過程中測試材料和結(jié)構(gòu)的作用

5．3 關(guān)于材料選擇和葉片設(shè)計的案例研究

5．4 未來趨勢

縮略語

變量

參考文獻

第6章 海上風電機組葉片的設(shè)計

6．1 引言

6．2 空氣動力學

6．3 材料

6．4 結(jié)構(gòu)設(shè)計

6．5 制造

縮略語

變量

參考文獻

第7章 海上風電機組齒輪箱設(shè)計及傳動系動力學分析

7．1 引言

7．2 WTGS齒輪箱設(shè)計——概念階段

7．3 WTGS齒輪箱設(shè)計——研發(fā)階段

7．4 WTGS齒輪箱設(shè)計——生產(chǎn)階段

7．5 動力傳動系統(tǒng)動態(tài)分析

7．6 總結(jié)

縮略語

參考文獻

第8章 海上風電機組發(fā)電機的設(shè)計

8．1 發(fā)電機設(shè)計的關(guān)鍵問題

8．2 電機的類型和操作原理

8．3 發(fā)電機的實際設(shè)計與制造

8．4 海上風電機組發(fā)電機的選擇

8．5 海上風力發(fā)電機的未來趨勢

縮略語

參考文獻

第9章 電力電子部件建模

9．1 概況

9．2 半導體元件和開關(guān)電子管

9．3 濾波電感器

9．4 濾波電容器

9．5 評價手段和設(shè)計方法

9．6 1MW的2L—VSC的計算案例

縮略語

變量

參考文獻

第10章 海上風電機組塔架的設(shè)計

10．1 簡介

10．2 塔架功能及類型

10．3 參考標準

10．4 螺旋設(shè)計過程和負荷分析

10．5 殼體和法蘭尺寸

10．6 輔材、其他結(jié)構(gòu)細節(jié)和涂層

10．7 優(yōu)化考慮

10．8 結(jié)束語

縮略語

變量

希臘符號列表

參考文獻

第11章 漂浮式海上風電機組的設(shè)計

11．1 介紹

11．2 漂浮式海上風電機組設(shè)計：主要預備步驟

11．3 漂浮式海上風電機組設(shè)計的關(guān)鍵問題

11．4 總結(jié)：案例研究

11．5 未來趨勢

縮略語

變量

參考文獻

第三部分 海上風電場并網(wǎng)

第12章 海上風電場陣列

12．1 海上風電場陣列的基礎(chǔ)

12．2 設(shè)計原則

12．3 主要內(nèi)容

12．4 拓撲結(jié)構(gòu)

12．5 變流器連接方式和集電裝置設(shè)計

12．6 風電場尾流布局——尾流效應(yīng)

12．7 控制目標

12．8 集電裝置的設(shè)計過程

縮略語

參考文獻

第13章 連接海上風電機組和陸上設(shè)施的電纜

13．1 介紹

13．2 海上風電場電纜

13．3 海上電纜的安裝、保護和挑戰(zhàn)

13．4 懸浮風電機組和變電所的動態(tài)電纜

13．5 海底電纜的機械特性

13．6 海上風電場展望

縮略語

參考文獻

第14章 海上風電機組與陸上電網(wǎng)的并網(wǎng)

14．1 介紹

14．2 風電場集電系統(tǒng)

14．3 海上風電輸電系統(tǒng)

14．4 電壓源換流器

14．5 未來海上風力發(fā)電輸電計劃的發(fā)展

14．6 總結(jié)

縮略語

參考文獻

第15章 海上風電場儲能

15．1 介紹

15．2 儲能技術(shù)

15．3 展示性案例研究：位于澳大利亞Rhodes島和希臘Astypalaia島的S—PSS

15．4 結(jié)論

縮略語

參考文獻

第16章 水電的靈活性與輸電網(wǎng)絡(luò)拓展以支持海上風電的并網(wǎng)

16．1 介紹

16．2 技術(shù)

16．3 總結(jié)案例學習

16．4 具體情況

16．5 總結(jié)

16．6 結(jié)論

縮略語

參考文獻

第四部分 海上風電場的安裝和運營

第17章 海上風電場的裝配、運輸、安裝和調(diào)試

17．1 引言

17．2 部件交付

17．3 陸上裝配

17．4 海上運輸

17．5 海上安裝

17．6 測試和調(diào)試

17．7 結(jié)論和展望

縮略語

參考文獻

第18章 海上風電機組的狀態(tài)監(jiān)控

18．1 海上風電機組可靠性

18．2 海上風電機組運營和維護所面臨的挑戰(zhàn)

18．3 海上風電機組狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)

18．4 海上風電機組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

18．5 用于風電機組狀態(tài)監(jiān)控的信號處理技術(shù)

18．6 風電機組狀態(tài)監(jiān)控的現(xiàn)有問題和未來趨勢

縮略語

參考文獻

第19章 海上風電場的健康和安全

19．1 介紹

19．2 法律框架

19．3 安全管理系統(tǒng)

19．4 計劃、執(zhí)行、檢查、處理

19．5 海上可再生能源產(chǎn)業(yè)

19．6 計劃

19．7 執(zhí)行

19．8 檢查

19．9 處理

19．10 展望

19．11 結(jié)論

縮略語

第20章 海上風電機組基礎(chǔ)分析和設(shè)計

20．1 海上風電機組結(jié)構(gòu)體的基礎(chǔ)選擇

20．2 海上基礎(chǔ)的載荷系統(tǒng)

20．3 海上風電機組單樁基礎(chǔ)的一般情況

20．4 海上設(shè)計規(guī)范和方法

20．5 單樁一土壤性能調(diào)查

20．6 海上風電機組基礎(chǔ)設(shè)計

20．7 未來展望和研究需要

縮略語

變量

參考文獻2100433B