海上风电场电气部分施工及运行安全技术
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1.2 海上风电场的安全风险分析

海上风电场位于海上,远离陆地或处在潮间带地区,工程建设和运营维护难度显著高于陆上风电场。除受到和陆上风电场相似的远离城镇、周边环境、风能资源、工程地质等因素的影响外,同时,还受到来自海洋自然灾害的台风、潮位、波浪、潮流、风暴潮、海水、泥沙、海床运移等因素的影响,具有较高而且复杂的安全风险。

海上风电场在工程建设和运营维护的各个不同管理阶段,都存在各种风险。除国家政策风险、法律风险、人力资源风险、经济风险等外,电力生产过程中的安全风险也很大,其中包括自然灾害风险、技术风险和施工船舶安全风险。

1.2.1 自然灾害风险

海上风电场大多会受到台风、雷电、盐雾、海浪、潮汐、海冰、急流等自然灾害的影响。因海上风电机组所处海洋环境,海面下部承托平台为钢筋混凝土结构基础,会受到海浪、潮汐、海流和盐雾、海洋大气、浪花飞溅的腐蚀破坏。

台风对海上风电场的破坏主要是极端风速、突变风向和非常湍流等,这些自然灾害因素单独或共同作用往往使风电机组不同程度受损,如叶片因扭转刚度不够出现通透性裂纹或被撕裂;风向仪、尾翼被吹毁,偏航系统和变桨系统受损等,自然灾害严重时会使风电机组倒塌。

海上风电机组面临着大风、波浪、海流等多重载荷的考验,对风电机组的支撑结构和叶片要求很高。

1.2.2 技术风险

海上风电机组采用海洋平台的基础型式,工程类型可分成固定式和可移动式。目前,已建成或正在筹建的海上风电场大多采用类似固定式海洋平台的基础型式。

海上风电场施工及运行的安全技术风险较多,包括了从设计、建设和运营的三个阶段。其中:工程设计的技术风险,来自于海上风电项目对风资源环境的依赖,方案设计、风电场选址、设备选型对工期、投产起决定性作用;建设过程中的技术风险,主要要来自海上风电场项目施工技术风险,包括人员及设备安全、工程质量、投入发电工期等方面的风险,特别是施工过程中的运输、起吊、安装、焊接,电缆连接与敷设,驳船拖航等难度较大,交叉作业较多,一旦发生意外,严重时会导致停工,以致延长工期,增加成本;运行阶段的技术风险,主要来自于海上风电场运营期的技术风险,包括人员安全、设备安全、技术更新及风电机组维护时间等方面。

1.2.3 施工船舶安全风险

参与海上风电场施工船舶较多,受到海浪自然环境影响,施工船舶相互之间的安全风险较大。海上施工船舶主要用于水下基础施工和海上风电机组安装,因此,施工船舶应严格执行海上的通航及作业规则,在海上作业中加强对防台风、防碰撞、防走锚、防高处坠落、防溺水、防火等安全风险管控,避免重大海上安全事故发生。目前,海上风电施工采用自升式海上施工平台,分有自航式或拖曳式两种,可以从岸上将预组装好的风电机组整体吊放到平台上。自升式海上施工平台的四角垂直向下伸出四个支腿直达海底,避免海上风浪影响,降低安全风险。

海上风电场施工船舶还要注意“天气窗口期”,建设业主、监理单位和施工船舶企业,应根据当地的海况和气象资料,确定适于基础施工和风电机组吊装的“天气窗口期”的时间段。选择这两者能够满足的时间段,确定为海上施工期,协调其他影响进度计划的因素,如风电机组的供货期、运输进度、岸上组装进度等。

1.2.4 管理能力安全风险

海上风电发展速度快,还未形成一套与其自身风险特征相适应的管理模式。海上风电涉及技术研发、零部件制造、整机组装、检验认证、施工队伍素质、承包商管理、施工过程管理和竣工验收、启动前检查、投产运营、电场退役及各种配套服务等,缺少系统风险管理分析、判断和排除手段,法规与标准不健全,安全资金投入缺乏,部分安全生产标准比较落后,不能满足海上风电发展的需要,安全管理环节有些薄弱。