风电项目科技研发立项书

山地丘陵风电场复杂地形地质条件下风机叶片运输

关键技术研究

研发项目立项书一、立项依据（一）国内外现状、水平和发展趋势国外风电行业大件运输物流经过多年的发展，已经十分成熟。发达国家路况条件好，大马力半挂牵引车性能优越，而且在道路大件运输中采用的车型品种繁多，可以适应多种类型大件运输的需求。同时美国、欧洲等国家对重大件运输车辆的管理不如中国严格。凭借全套先进的物流管理体系，国外风电设备的公路大件运输效益非常高。国内风电相比国外起步较晚，但随着风电行业迅猛发展，国外先进的风机大件运输模式也逐渐被国内物流行业所借鉴。目前多通过修建山地风电场道路将升压站、风机机位压站场外道路连通，以满足山地风电场施工期间设备运输吊装及运营期间维护的需求。由于没有专门的规程、规范，目前行业内一般将山地风电场道路按非标等外道路考虑。由于现今山地风电场道路设计技术指标大多凭借工程师的经验取值，未经过理论系统研究，容易产生设计的道路不能满足大件运输需求问题。与平原地区风电场道路相比较，山地风电场地形、地质条件及环境都比较复杂多样，道路设计较难满足风机选址及运输要求，而且，修建的工程量也比较大。进场道路既要确保交通便利，还要方便施工建设和运输，以及风电场投运后的运营维护。同时，风机设备因具有特殊性，其与场内道路布设之间，也会产生相互制约、相互影响的关系。另外，在设计山地风电场道路时，还需要考虑生态和环保问题，充分注意边坡、排水、弃土等问题，尽量减少对山区原有自然生态环境的破坏，并做到因地制宜和就地取材。因此，山地丘陵风电场复杂地形地质条件下风机叶片运输技术具有较高的研究价值。（二）项目研究开发对本企业、行业的推动（带动）作用随着国家政策的大力扶持，尤其是在国内的能源供需矛盾问题越来越严重和电力需求上升的情况下，风电产业得到迅速发展，风电市场进一步扩大。如今，在沿海平原区和内陆草原风电开发规模日趋扩大的背景下，风电场与相关产业发展之间，产生了一定的矛盾。为寻求更良好的风电开发区域，沿海山地及部分内陆山地成为风电开发的重点区域。对于山地丘陵环境来说，由于其地势高，山体落差大，风力资源丰富，因而具有良好的风电开发潜力。但山区地形复杂，道路交通条件比较差，而风机长重件运输条件要求又比较高，从而，必须要加强山地风电场风机叶片运输技术研究。根据对已建风电场的统计，平原地区风电场道路投资占风电场总投资的比例较小，一般为4%-6%。而山地风电场道路投资占风电场总投资的比例一般在8%左右，有时可以达到10%以上，对风电场的经济指标影响较大。风电的建设工期比较短，以200MW规模的风电场为例，从开工到投产一般在18个月到24个月。其中道路工程始终处于风电场工程施工计划的关键路径上，也是工程施工的第一个项目。道路施工效率与质量制约着风力发电机组、升压站、集电线路等后续工程。山地风电场道路一般只设计一阶段施工图，勘察设计时间约为1个月左右，其施工周期也相对比较短。因此在满足使用的前提下，尽量降低施工成本和缩短施工工期是山地风电场道路施工需考虑的重要因素。山地风电场道路的主要功能之一，便是为风机设备提供交通运输条件，山地风电场常用各个级别风机设备部件运输最长件为风机叶片，因此，山地丘陵风电场复杂地形地质条件下风机叶片运输技术是影响风电项目施工进度的关键因素，对提高企业在风电市场的竞争力具有重要作用。（三）项目达到的技术水平及市场前景通过对山地丘陵风电场复杂地形地质条件下风机叶片运输关键技术研究，可以极大程度降低山地丘陵区域风电场项目场内运输道路施工、风机叶片运输的成本及工期，降低施工过程中的安全质量风险，提高风电项目的利润水平。“十三五”时期，中国能源绿色转型步伐加快，风电等新能源发展迅速，已成为可再生能源发展主体。2021年中国风电发电量6526亿千瓦时，同比增长40.5%。2021年底，中国风电累计装机32848万千瓦，其中陆上风电累计装机30209万千瓦，占92%；海上风电累计装机2639万千瓦，占8%。随着市场空间不断扩大，产业技术和运营模式趋于成熟，风电在能源行业竞争中的优势愈发明显，市场化成为风电发展的必然趋势。未来，陆上风电开发结构不断优化，将呈现全国均衡发展势态，“十四五”期间，风电行业会迎来跨越式发展，风电行业具有广阔的市场前景。二、研究开发内容和目标（一）项目主要内容及关键技术项目主要内容：以XX风电场为例，对山地风电场道路设计过程进行分析，总结出相关主要技术标准，以期为后续类似风电场项目，从理论上与实践方面为提供有益的经验参考。项目关键技术：1、利用BIM技术对风电设备场外运输道路分析的优化方法，可便捷地分析不同的弯道情况。应用该优化方法可实现对风电场项目中风电设备运输道路的精确建模、对弯道处车辆运行轨迹的模拟，以及对运输道路改造位置的快速查找和标记，便于进行运输道路改造的分析，从而可有效提升风电场项目中整个风电设备运输道路分析工作的效率。2、利用BIM技术对风电设备场内运输道路建模优化，通过地形模型与场内新建道路模型相结合的方式，对场内道路进行深度优化设计，以减少土石方开挖、倒运工程量，提高施工效率。3、 利用无人机航测技术，建立项目区域的三维地表模型，降低测绘成本，提高测绘工作效率，优化设计方案。4、 根据不同地形地质的建设条件，提出适合的道路施工技术方案。5、 优化改进不同地形地质条件下道路快速高效施工程序和方法。6、 通过平板半挂车、牵引车、特种叶片运输车等多种运输设备相结合的方式，提高风机叶片运输对道路的适应能力，提高运输效率。（二）技术创新点1、通过BIM技术、无人机航测技术等新技术的应用，到达优化设计方案，降低施工成本，提高施工效率的目的。2、通过优化运输道路施工技术方案、改进风机叶片运输方案，到达提高施工效率、节约运输成本的目的。（三）主要技术指标或经济指标通过对技术方案的优化，合理选用多种运输设备相结合，采用BIM技术、无人机航测技术等新技术，形成成本低、进度快、质量好的山地丘陵风电场复杂地形地质条件下风机叶片运输关键技术。以白马上风电场为例，通过对山地丘陵风电场复杂地形地质条件下风机叶片运输关键技术的应用，计划节省场内道路施工成本300万元，节省场内道路施工工期30天。三、 研究开发方法及技术路线（一） 研究开发方法成立技术组、项目管理与进度跟踪小组。技术组负责整个课题前期调研、技术研究和技术方案设计，把握各技术工作的协调和衔接，审定各专题的技术方案和技术指标，同时针对性地分析课题实施过程中遇到的问题，并对课题实施过程中所遇到的问题提供技术支持，整理总结课题可研成果；项目管理与进度跟踪小组，主要负责项目的质量管理和项目进度的把握，确保课题按计划推进，实现预期目标。（二） 技术路线根据既有的道路工程相关设计规范及设计单位XX风电场道路前期设计图纸，从风电场道路工程的前期查勘、道路选线、平纵横控制、路基防护设计、路基排水设计等多方面研究山地风电场道路特殊的施工方法，与设计单位进行深度对接，充分优化场内道路设计方案，达到易于施工、降低成本的预期目标。充分研究设备运输车辆在行驶过程中对道路的特殊要求，优化运输道路施工技术方案、改进风机叶片运输方案，到达提高施工效率、节约运输成本的目的。四、 现有研究开发基础目前BIM应用技术本身还处于发展阶段，周边的技术如BIM后期的显示技术、虚拟现实等应用于工地的技术还不是很成熟，尤其在风电行业亟待完善，本项目在BIM应用技术需投入较大技术力量，以满足项目需求。风电工程实际施工中，以BIM技术为支持的三维交底，可以有效提高交底内容的直观性、可视化水平。三维交底便于施工人员了解具体的工作，有助于施工目标的妥善实现。对道路施工采取三维技术交底，可以使施工人员全方位的了解各项施工操作的细节，深入进行技术交底，施工人员对技术方案有较全面的理解，也可以直观地认识到项目关键节点，更好施工，把握施工质量。无人机航测技术发展较为迅速，目前的技术水平基本满足本项目需求。山区运输道路施工技术方案有较多项目可供参考，但由于山地丘陵地形地质的复杂性，仍需结合项目实际地形地质条件及机械设备投入情况，进一步进行深度优化施工技术方案。五、研究开发项目组主要人员名单序号姓名性别出生年月学历专业职称123456789六、计划工作进度本次科研立项规划大体分成三个阶段来完成第一阶段：2022年4月-2022年7月，成立研究研发小组，对项目进行前期调研：收集相关资料，策划方案，确定主要工作路线，设定主要工作节点目标及责任人。第二阶段：2022年8月-2022年11月，结合项目实施进度及关键技术在项目中实际应用情况，逐步落实目标节点，反复完善优化技术方案，确定主要技术标准，形成过程资料。第三阶段：2022年11月-2023年6月，整理过程资料，形成最终技术成果。每个