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宋宏坤:江苏海上风电安全管理情况调研报告
2017-11-17 来源:能源研究俱乐部
 国家能源局江苏监管办公室 宋宏坤 张卫民 陈震宇
 
近年来,在国家政策大力扶持下,我国海上风电持续快速发展,对优化能源结构、改善环境质量等发挥了重要作用。江苏是我国海上风能资源最丰富的地区之一,近年来大力发展海上风电,取得显著成绩,截至目前已投运85.4万千瓦、在建装机160.24万千瓦,均居全国第一位。为深入分析海上风电安全发展状况,科学评估安全风险,促进海上风电安全健康发展,江苏能源监管办近期开展了海上风电场安全管理情况调研。
 
一、江苏海上风电发展现状
 
(一)江苏发展海上风电主要优势
 
1.风能资源丰富。
 
江苏季风气候特征显著,秋冬季节盛行北风和东北风,春夏季以东南风为主,近海海域80米高度平均风速在7.5米/秒左右,具备建设大型海上风电场的条件。2.气象和地质条件较好。
 
江苏台风正面登陆次数较少,影响甚微,台风期间海上风电场无需风电机组停机,提高了风电机组的利用率。江苏地形以平原为主,约占全省总面积 85%左右,低山丘陵约占全省总面积15%左右,地表粗糙度的影响小。3.海上风电消纳能力强。
 
江苏海上风电场靠近负荷中心,电力输送便利,直接并入就近电网。江苏省电网分布均匀,沿海岸带状分散的海上风电场降低了对输电通道的要求。
 
(二)江苏海上风电基本情况
 
1、海上风电建设运行情况。
 
截至2017年8月底,江苏省全部机组已并网运行的海上风电场共有5座(不含潮间带),并网运行风电机组238台,总装机容量85.4万千瓦;在建风电项目共有5座,总装机160.24万千瓦,将于今明两年陆续投产。预计到2018年底,江苏省的并网海上风电装机容量将达到245.64万千瓦。
 
从统计情况看,江苏在建海上风电场体现了离岸化、深水化、大规模等三大特点:一是海上风电项目离岸距离越来越远,目前在建风电场离岸距离均在20公里以上;二是海上风电机组单机容量不断增大,在海上风速稳定的情况下,发电量取得相应增加;三是海上风电单一项目平均规模不断增大,在建的风电场规模均在20万千瓦以上。
 
2、海上风电投资主体情况。
 
由于江苏沿海滩涂及近海具有开发风电的良好条件,用电需求也很大,随着国家能源局《风电发展“十三五”规划》的出台,五大发电集团及三峡、中广核、神华等央企纷纷布局江苏海上风电,目前江苏海上风电投资主体基本为中央企业。
 
 
表1 江苏海上风电场建设运行情况
 
二、存在的主要问题
 
(一)政策环境有待进一步完善
 
1、协调管理难度大。
 
海上风电建设涉及航道管理、环境保护甚至国防安全,审批速度相对缓慢,目前海上风电项目通过海洋环评、通航安全论证的周期一般需要两年以上。此外,在海上风电项目建设与运行中,海事、渔政、能源等相关部门责任划分不清,一旦发生海上交通、渔业纠纷等事故事件,极易相互推诿责任。
 
2、海上风电发展和电网建设不配套。
 
由于海上风电项目建设周期相对较短,而电网接入系统在项目审查、方案确定及工程建设方面相对复杂,致使接入系统工程与风电场建设难以同步完成。
 
3、技术标准、规范尚不完善。
 
海上风电未形成完善的标准体系,迫切需要加快规范标准的制定。如海上风电施工环节一般采用港口工程和水利水电工程标准,而验收环节则采用电力质检部门的标准,两项标准之间差异很大。海上升压站建设标准缺乏,特别是消防、救生、防避碰等关键工作都没有规范可依,存在较大安全风险。虽然国家能源局已经出台《海上风电开发建设管理办法》,进一步规范海上风电开发建设秩序,但从安全监管角度看,目前海上风电场设计、建设、并网、运行和调度等方面国家尚未出台相关安全管理文件。
 
(二)海上风电设备研发能力滞后
 
与陆上风电成熟的产业链相比,海上风电产业链尚未真正形成。目前,我国海上风电机组制造商大多处于研发或少量样机试运行阶段,尚未像陆上风电机组一样形成完整的产品系列,尤其是适合我国东部沿海台风多发区的机组更少,一定程度上限制了我国海上风电机组的选型,影响海上风电的发展。
 
(三)海上风电施工难度大
 
1.施工经验不足。
 
在施工方面,目前国内具备施工能力的单位主要是中交第三航务工程局有限公司、上海振华重工股份有限公司等企业。由于我国海上风电尚未大规模开发,这些施工单位存在施工船只数量不足、施工设备种类不全等问题。
 
 
表2  江苏海上风电场参建单位
 
2.海上施工环境恶劣。
 
海上风电施工容易受到潮汐、寒潮、大雾尤其是台风的影响,有效工作天数少,工效低。1年有效施工天数仅为150天左右,导致海上风电场施工存在诸多不确定因素。
 
3.施工现场管理难度大。
 
海上风电工程结构复杂,交叉作业施工经常性存在。海上风电工程特种作业包括电焊(气割)作业、起重吊装作业、钻机作业等,其中起重作业吊物具有体积大、重量重等特点,施工过程危险性较大。
 
(四)海上风电机组运维困难
 
海上风电机组处于海水、盐雾的恶劣海洋腐蚀环境中,基础、设备、电气线缆容易出现性能下降,机组故障率明显高于陆上风电机组。目前并网运行的海上风电运维均在质保期内,由风机设备制造商负责维护,矛盾尚未显现。未来质保期满后,风电场如果没有相应规模的运维力量投入,风机可利用率可能会明显降低。此外,海上风电机组运维通达性较差,船只出航、风机登陆及海上作业都对风速、浪高以及可视条件等提出不同程度要求,增加了海上运维的不确定性。
 
(五)海上风电对电网安全稳定运行存在影响
 
一方面,大规模风电并网将造成电网调峰能力下降,风电出力具有随机性、间歇性、及波动大等特点,为保障电网安全稳定运行,电网调度需要预留部分备用容量来弥补风力出力的突然变化。随着海上风电装机规模的逐步扩大,局部电网在调峰方面将面临负荷变化与风电出力突变的双重考验。另一方面,海上风电对局部电网无功平衡产生较大影响。因海上风电的特殊性,其无功扰动一部分来自风电机组本身,另一部分来自海底电缆,双重因素造成接入点电压难以调整,如果某个地区同时存在多个风电场,对系统潮流及电压分布的影响较单一风电场更为复杂。
 
(六)发生重特大人身伤亡事故和设备事故风险较大
 
1、海上交通安全风险较高。
 
目前江苏海上风电场均将风机运维工作进行外包,个别运维外包单位为节约成本,仍然使用简易改造后的渔船作为人员和设备的运送工具,安全性较低,难以满足抗风浪、防撞击、海上施救等安全航行要求。此外,海上风机开展叶片、轴承等大型部件维护工作时,运维船上人员密集,如突遇恶劣天气加之航行操作不当,会导致船舶失控或其他恶劣后果。
 
2、火灾事故缺乏救援方法。
 
由于过分暴露在盐雾、潮湿等环境条件下,海上风电发生火灾的概率要高于陆上风电。海上大容量风电机组塔筒更高、叶片更长,增加了因雷击造成火灾事故的风险。海上风电场一般分布在离岸10公里以外的海上,均为无人操作和值守,火灾发生后,救援人员很难及时赶到现场,且由于高度与构造特殊,消防部门缺乏有效的灭火措施。风电火灾受条件限制主要立足于自救,但部分风机未配置主动灭火装置,一旦发生火灾事故,仅仅依靠手持式灭火器无法自行施救。
 
3、海上风电场受台风威胁较大。
 
我国风机设计绝大多数依据欧洲标准,以欧洲的气候环境为主要依据,但欧洲拥有大规模海上风电场,却并没有台风影响;日本、美国面临台风影响,并没有规模化的海上风电场。台风为我国东南沿海海上风电所特有的风险因子,根据欧洲标准设计的风电机组很难保证在台风地区也能可靠运行。目前国内暂未有海上风电场受台风正面袭击的案例,但2006年台风“桑美”、2013年台风“天兔”给沿海风电场带来不小的损失,未来海上风电场将面临超强台风的严峻考验。
 
三、意见与建议
 
1、加强科学规划,进一步促进海上风电健康有序发展。
 
一是海上风电规模效益显著,建议规划建设大型海上风电基地,支持有实力的企业集中连片开发,避免拆分项目、无序开发。二是风电规划应注重与电网协调发展,根据海上风电开发进度,动态调整地区电网规划,形成风电规划与电网规划互动的协同机制。
 
2、稳妥推进海上风电发展。
 
海上风电具有广阔的前景,但目前海上风电发展还处于起步阶段,海上风电建设运营经验有限,规范标准建设及质量管理等“软件”建设明显滞后于风电场的“硬件”扩容,海上风电发展面临着速度过快带来的质量、运行维护和管理问题。建议发展海上风电要循序渐进,形成健康完善的产业体系,为未来发展打下基础,从追求速度向追求质量转变,从追求装机容量向追求风电发电量转变。
 
3、完善促进海上风电发展的电价政策。
 
由于未来海上风电建设将向更深、更远拓展,将导致海上风电的建设成本上升,为推动我国海上风电的发展,建议国家在政策上给予支持。一是在“十三五”期间,实行相对固定的电价政策,确保我国海上风电项目开发的顺利进行;二是探索深水海域海上风电财政补贴政策,海上风电项目根据离岸距离设置不同财政补贴,鼓励海上风电向深海发展。
 
4、研究制定海上风电相关标准、规范。
 
目前海上风电技术支撑薄弱,安全管理相对滞后,迫切需要加快规范标准的制定和执行。一是建立和完善海上风电工程勘察、基础设计、风电机组选型、风电场施工、运行管理和维护等方面的标准规范体系,推动风电行业规范化、标准化发展。二是针对影响海上风电安全发展的突出问题,研究制定关于加强海上风电安全工作的指导意见,构建覆盖风电建设施工、并网接入、运行和调度等各环节的全过程安全监管体系。
 
5、理清海上风电安全监管责任边界。
 
近年来,国内外海上风电安全事故时有发生,安全生产形势严峻。为理顺相关部门安全监管职责,建议从国家层面进一步明确海上风电安全监管边界。在横向上,科学划分海事、渔政、能源等部门职能,通过修订完善相关法律法规进一步明晰各部门之间的边界,构建“无缝隙”的安全监管体系。在纵向上,根据属地监管原则,进一步明确行业管理部门和地方政府在海上风电上的事权和责任。
 
6、进一步明确海上风电场施工企业资质要求。
 
根据原国家电监会《承装(修、试)电力设施许可证管理办法》有关规定,海上风电建设、运维过程包含电力安装、检修、调试活动,但目前海上风电施工、运维企业基本未办理承装(修、试)电力设施许可证。考虑到海上风电大规模集中接入对局部电网安全稳定运行影响较大,建议明确海上风电施工企业特别是从事海缆敷设、海上升压站安装及试验的企业应具备承装(修、试)电力设施资质,以确保海上风电涉网安全。
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