东海大桥10万千瓦风电场可行性分析

东海大桥10万千瓦风电场工程可行性分析郑州最好的白癜风专科医院/由河南省中医管理局授予“中医特色专科医院”。治疗白癜风已有数十年临床经验，郑州华柱白癜风医院采用纯中药研制的专利药物治疗白癜风。咨询热线郑州市西大街一号(二七广场东行100米路北)。PPT模板：/moban/PPT素材：/sucai/PPT背景：/beijing/PPT图表：/tubiao/PPT下载：/xiazai/PPT教程：/powerpoint/资料下载：/ziliao/范文下载：/fanwen/试卷下载：/shiti/教案下载：/jiaoan/PPT论坛：PPT课件：/kejian/语文课件：/kejian/yuwen/数学课件：/kejian/shuxue/英语课件：/kejian/yingyu/美术课件：/kejian/meishu/科学课件：/kejian/kexue/物理课件：/kejian/wuli/化学课件：/kejian/huaxue/生物课件：/kejian/shengwu/地理课件：/kejian/dili/历史课件：/kejian/lishi/目录CONTENTS02建设背景工程选址工程设备和建造工程评价工程影响及对策04人类利用能源的发展历史

第一阶段：火的发现和利用。第二阶段：畜力、风力、水力等自然动力的利用。第三阶段：化石燃料的开发利用。第四阶段：电力的发现、开发及利用。第五阶段：原子核能的发现、开发及利用。建设背景05全球风资源总体介绍

地球上的风能资源十分丰富，根据相关资料统计，每年来自外层空间的辐射能为1.5×1018kWh，其中的2.5％即3.8×1016kWh的能量被大气吸收，产生大约4.3×l0l2kWh的风能。全球风能资源分布地区陆地面积（km2）风力为3～7级所占的面积（km2）风力为3～7级所占的面积比例（%）北美19339787641拉丁美洲和加勒欧4742196842东欧和独联体23049678329中东和北非8142256632撒哈拉以南非洲7255220930太平洋地区21354418820（中国）9597105611中亚和南亚42992436总计106660291432706中国风资源分布状况

根据全国风能详查和评价结果，我国陆上50m高度年平均风功率密度大于等于300瓦/平方米的风能资源理论储量为73亿千瓦。风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大带里。第一是三北（东北、华北、西北）地区丰富带；第二是沿海及其岛屿地丰富带。另外在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，成为内陆风能丰富地区。中国风能资源较丰富省区（10m）省区风能资源（10,000kW）省区风能资源（10,000kW）内蒙古6178山东394新疆3433江西293黑龙江1723江苏238甘肃1143广东195吉林638浙江164河北612福建137辽宁606海南6407三北地区东北、华北、西北地区丰富带处于中高纬度，风能功率密度在200～300瓦/m2以上，有的可达500瓦/m2以上如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等、可利用的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上沿海及岛屿沿海丰富带年有效风能功率密度在200瓦/m2以上，将风能功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风能功率密度在500瓦/m2以上如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，可利用小时数约在7000-8000小时内陆湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大08风电发展情况据世界气象组织（WMO）和中国气象局气象科学研究院分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍，风能资源非常丰富。

09

世界水平

在应对能源危机和气候变化的背景下，风电行业发展势头强劲，全球风电装机持续快速增长。根据世界风能协会的统计数据，2012年全世界风电装机容量新增约2726万kW，增长率约为29%，累计达到1.21亿kW，增长率为42%，突破1亿kW大关。风电总发电量为2600亿kWh，占全世界总电量的比例从2000年的0.25%增加到2012年的1.5%。

下表一展现了1998年至2011年间全球风电总装机情况、风电新增装机情况，表二体现了风电装机增长速率。

101表一：1998—2011全球风机新增与累计装机量（MW）1112

2013年中国(不包括台湾地区)，新增装机容量16088.7MW，同比增长24.1%;累计装机容量91412.89MW，同比增长21.4%新增装机和累计装机两项数据均居世界第一。按照《中国新能源发电发展研究报告》规划，未来新能源发电将快速发展。其中规划2015年和2020年风电装机分别为1亿千瓦和1.8亿千瓦。相比2011年并网风电4505.11万千瓦，装机容量起码翻番。我国发展水平13

表一：2001—2013年我国新增与累计装机容量（MW）本统计中的“风电装机容量”是指风电场现场已完成吊装工程的风电机组容量，与风电并网装机容量及验收运行装机容量不同。13

近几年来，美国、亚洲、南美洲等国风电行业得到了快速发展。根据世界风能协会的数据，2012年全世界新增风电装机容排名前三的国家依次为美国、中国、印度，前3名的国家合计新增装机容量占全世界的60%。欧洲风电装机占全球比重正逐年下降，风电发展在全球范围内呈现更加均衡的局面。中国风能资源储量是印度的30倍，德国的5倍，但目前中国风电装机仅为印度的1/2.5,德国的1/8，出于改善过于依赖煤炭资源的状况和考虑到环保压力，中国风电有相当大的发展空间。中国风电发展势头迅猛，风电市场的容量日益扩大，距全球最大风电场市场也越来越近。14新疆达板城风电场中国第一个大型风电厂15内蒙古赛罕坝风电场：全国最大风电场1617世界各国海上风力发电技术现状2004年以来，世界风电产业加速发展，市场规模扩大。据全球风能理7事会（GWEC）发布的《2013年风电发展年报》[1]显示，2013年全球风电累计装机容量为31813万千瓦，新增3546万千瓦。2013年全球风电累计装机容量超过2000万千瓦的国家共5个，中国、美国和德国居前三名，中国、德国、英国列新增装机容量前三名。近年来欧洲逐渐由发展陆上风电转向加快海上风电开发，美国和中国开始大力发展海上风电，但是,目前海上风力发电的开发主要集中在欧洲。据统计,目前欧洲建成的海上风电场的容量为2.75～165.6MW(参见表1),规划中的风电场容量为4.5MW～1GW。近年来,北美、亚洲各国也加入到海上风电的开发行列中,使得海上风电的研究更加深入。但中国海上风电进展迟缓。欧洲海上风电开发最好的英国，其成功经验为我国提供了参考借鉴。18虽然我国拥有丰富的海上风能资源，但海上风电产业的发展却比较缓慢。从我国已建成风电场的分布情况看，约一半在沿海地区的陆上，2009年以前没有一座风电场建设在海上。20上海东海大桥海上风电场的提出与建设2004年，上海市发改委、上海市电力公司委托上海市气象局、上海勘测设计研究院等单位先后完成了《上海市风能资源评价报告》、《上海市10万千瓦及以上风电场选址报告》等工作。其中东海大桥海上风电场为上海市10万千瓦及以上风电场选址报告推荐场址之一。2005年，完成《东海大桥海上风电场预可行性研究报告》和《奉贤海上风电场预可行性研究报告》，并上报国家发改委和水规总院2006年，完成《东海大桥海上风电场可行性研究报告》，并上报国家发改委和水规总院2008年五月，国家发展和改革委员会核准东海大桥100MV海上风电示范项目2010年上半年，东海大桥风力发电场34台风机全部并网发电工程地质海洋水文21工程·选址22风电场位于临港新城至洋山深水港的东海大桥两侧1000米以外沿线，最北端距离南汇嘴岸线近6公里，最南端距岸线13公里，全部位于上海市境内。04

风能资源根据芦潮港70m测风塔、试桩平台测风塔及洋山港、奉贤气象站资料，小洋山海洋站、推算场址区域90m高度多年平均风速为8.5m，较陆上沿岸平均风速高约20％风切变指数为0.09，小于陆上沿岸风切变指数（0.12～0.14），有利于降低风机安装高度，减少工程投资湍流强度小（0.10），可延长风机寿命平均风速（m/s）基于欧洲的经验6~7低风速，项目经济上不好7~8中等风速，投资回报周期长8~9高风速，中等投资回收期，利润合理9~10最佳风能资源，投资回收期短，高回报24

风力资源－风资源特征★场址区90m高度年平均风速为8.6m/s，年平均风功率密度为694.4W/m2。说明东海大桥风电场场址区风能资源很丰富，具有很高的经济可开发价值

。★场址区90m高度年有效风速小时数为8454h（3m/s～25m/s）、8320h（3.5m/s～25m/s），有效风时数较高。★代表年风电场场址区主风向基本为NNW～NNE和E～SSE方向，主风向比较稳定，主风能出现在SSE方向，风能分布较为集中。★风电场90m高度湍流强度约为0.10，说明湍流相对较小。

25

风力资源－风资源特征26上海电力部门在南汇和崇明东部海岸各设立了50米高的测风塔据2年来的测风结果显示50m高度年均风速达6.7m/s(近两年平均风速为历年来最低)。经与附近气象站历年数据进行相关分析结果多年平均风速可达7.1m/s平均有效风能密度达329w/平方米。年有效风力为4-25m/s累计时间可达7300小时以上。崇明风速与南汇相近稍高0.1m/s。按年上网电量估算的设备利用小时为2000小时左右。上海市郊区城镇地区气象站平均风速在3.64.0m/s在水陆交界处的沿海滩涂地区空旷平坦的陆面10m高空平均风速约为4.55.5m/s在距岸5km的外海地区10m高空平均风速为7.07.1m/s。据估计上海具有3000MW潜在风能资源开发潜力而且有可供大规模装机的浅滩。27

工程地质★建场地区域构造稳定性较好，滩面平缓，从勘探及地形图所知，场地附近无深切沟槽，场地稳定性较好。

★本场地最大勘探揭露深度为80.15m,揭露的地基土层按地质时代、成因类型、土性的不同和物理力学性质的差异可分为7个大层，其中⑤层、⑦层各分为2个亚层，⑦1层又分为2个次亚层

。

★本建筑场地属Ⅳ类，场区地震加速度值为0.10g，地震基本烈度为Ⅶ度，所属设计地震分组为第一组。本场地为抗震不利地段，本场地不存在地震液化问题。

★水深随季节和潮汐而有所变化，一般在大潮期水深较深，勘察期间水深一般9.9～11.9m。本场地海水对混凝土结构有结晶分解复合类弱腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋长期浸水为弱腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋在干湿交替时为强腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性

。28

海洋水文1水深：理论深度基面以下水深为7.6～8.1m2潮位：

平均海平面(m)平均高潮位(m)平均低潮位(m)设计高潮位(m)设计低潮位(m)极端高潮位(m)极端低潮位(m)0.231.86-1.342.55-2.093.68-2.93潮汐范围重要性0~4m很小或者没有问题4~8m一些小的挑战>8m适度工作挑战29

海洋水文3波浪

重现期（年）平均波高H（m）波周期T（s）波长L（m）波速C（m/s）H1%（m）H4%（m）H5%（m）H13%（m）502.837.7674.19.555.815.064.924.241003.018.2381.69.916.185.385.234.51按IEC标准，东海大桥采用50年一遇可能最大波高7.89m（4.24×1.86）30

风力发电机组选型和布置——选型国外已建、在建海上风电场统计表风电场名称建设年份机型台数单机容量总装机容量备注(MW)(MW)Blyth,2000Vestas,V66224

UKMiddelgrunden,2001Bonus,B7620240已被Siemens收购DenmarkYttreStengrund,2001NEG-Micon,5210NEG-Micon已同Vestas合并SwedenNM72HornsHev,2002Vestas,V80802160

DenmarkRønland,2002Vestas,V80428

DenmarkRønland,2002Bonus,B82.442.39.2

DenmarkSamso,2003Bonus,B82.4102.323已被Siemens收购DenmarkNysted,2003Bonus,B82.4722.3165.6

DenmarkArklowBank,2003GE,GE10473.625.2

IrelandNorthHoyle,2003Vestas,V8030260

UK工程设备和建造31国外已建、在建海上风电场统计表风电场名称建设年份机型台数单机容量总装机容量备注(MW)(MW)Frederikshavn,2003Vestas,V90133

DenmarkFrederikshavn,2003Bonus,B82.412.32.3

DenmarkFrederikshavn,2003Nordex,N9012.32.3

DenmarkWilhelmshafen,2003Enercon,E11214.54.5

DenmarkScrobySands,2004VestasV8030260

UKKentishFats,2005VestasV9030390

UKBarrow,2006VestasV9030390

UKEgmondaanZee,2006VestasV90363108

UKBrunsbuttel,2004Repower155陆上样机GermanyBeatrice,2006Repower2510正在实施的海上风电场工程Germany

风力发电机组选型和布置——选型32

（1）机组选型

各单机容量主要特性见表项目单位方案一方案二方案三方案四

方案五机型

Vestas2MWVestas上海电气3MW华锐风电3MWREpower

3MW

5MW单机容量MW23335台数台5034343420总装机容量MW100102102102100轮毂高度m7090909095理论发电量万kWh3730535431357313721037570理论利用小时h37313474350336483757尾流影响率％5.186.316.086.215.55其他折减率％2525252525年上网电量万kWh2652924896251692617426614装机利用小时h26532441246825662641容量系数

0.3030.2790.2820.2930.304比较投资估算

风机设备、塔筒及安装万元156000173000142000130000172500场内电缆万元1250012300123001230012000风机基础费用万元4300047000470005542032000比较投资合计万元211500232300201300197720216500单位千瓦比较投资元/kW2115022775197351938521650单位电度比较投资元/kWh7.979.3387.558.13初选风机设备特性表

风力发电机组选型和布置——选型33（1）机组选型通过对各方案的度电成本和综合因素如所选机型是否满足项目进度要求、海域使用范围要求和国内离岸风机供货条件；是否有利于促进风电设备国产化进程（包括上海风电设备国产化进程）；并通过风电机组的技术成熟程度、商业化水平、运行业绩、调试水平、售后服务等比较，选择华锐风电3MW机型

。

风力发电机组选型和布置——选型34

风力发电机组选型和布置——布置预装轮毂安装高度

配套的标准塔筒高度为77.5m，考虑到风机基础平台高程不小于8m，以及风机箱式变压器在基础平台上安装高度和机舱高度等情况，风机轮毂安装高度最小为90m，因此，风电场风机轮毂安装高度为90m。35

布置原则（1）风机布置在批准的海域范围；（2）根据场址区风资源分布特点，充分利用风电场盛行风向进行布置，合理选择风机间距，尽量减少风机间尾流影响；（3）风机布置应避开场址附近通信、电力、油气等海底管线的保护范围；（4）风机布置应避开航道，尽量减少对船舶航行的影响，对场址内东海大桥3＃1000吨通航孔航道两侧的风机间距大于1000m以上；（5）风机布置距东海大桥应留出1km的大桥保护区域；（6）风机布置方案充分考虑工程施工船舶进场、抛锚、掉头等对风机间距的要求。

风力发电机组选型和布置——布置36

风力发电机组选型和布置——布置

布置方案东海大桥风电场工程位于上海市临港城至洋山深水港的东海大桥东侧1000M意外海域，共布置了34台单机3MV的风电机，分四排，东西向间距1000M，南北向间距500M，风电场东西走向4500M。南北走向5000M同时一条1000t副通航垂直穿过1#，2#机组与3#，4#之间37风机基础结构方案设计目前国外海上风电场风机基础从结构型式上主要分为重力固定式、支柱固定式及浮置式基础。根据西欧国家现有海上风机塔架基础结构型式,并参考国内外海上石油平台、海上灯塔及海上跨海大桥的设计经验，认为采用固定式桩柱基础比较合适。为此提出4种基础型式进行结构方案设计。第1种方案为三脚架组合式基础、第2种方案为4脚架组合式基础,这两种方案均为参考海上石油平台、海上灯塔基础的结构型式。第3种方案为高桩承台群桩基础。第4种方案为单根钢管桩基础方案，其为国外海上浅海风机基础的常用结构型式。从基础结构特点、适用自然条件、海上施工技术与经验以及经济性方面对上述4种基础结构方案进行了比较，最后选择4角架组合式基础为推荐方案3839404142工程施工在振华港机长兴岛基地将风机机舱、转子（含三片叶片和轮毂）、上部塔筒拼装到一起，整体吊装到5000t甲板驳上，运到海上风机安装现场，将其和风机塔架、塔基等连接到一起。基础方案风机塔基采用单桩独柱基础方案或群桩式高桩承台基础方案。（1）单桩方案单桩由于采用4.8m直径的钢管桩、桩长为50m，为国内最大直径的钢管桩。钢管桩海底表面采取抛石防护，抛块石采用2000m3石驳运料，料石选用浙江嵊泗的石料，运到现场后，由1m3抓斗挖泥船抛石以及配合整平。（2）群桩式高桩承台基础本结构由基桩和承台组成，基桩推荐采用钢管桩，即采用8根直径1.2m（壁厚2cm）的钢管桩作为基桩，桩长为44m。8根基桩在承台底面上均匀布设，承台底面高程为0.50m，采用钢筋混凝土结构。沉桩结束后，基础海底表面抛铺厚度2m左右的高强土工网装碎石以防水流冲刷施工方案43本工程电缆主要连接风机与风机之间、风机与变电站之间，均为海底铺设电缆，电缆总长度约76km。本工程海底电缆铺设主要采用开沟犁挖沟、铺缆船铺设电缆。对于靠近风机基础的电缆铺设，需要潜水员配合小型船只开沟。海底电缆铺设44变电站为110kV升压变电站，施工采用常规施工方法。本工程的升压变电站和办公用房均为框架结构，施工顺序为：施工准备→基础开挖→基础砼浇筑→框架柱、梁、板、屋盖混凝土浇筑→砖墙垒砌→电气管线敷设及室内外装修→电气设备入室。变电站施工45工程的主要环境影响和对策措施——施工期影响

风电场对海域、土地利用的影响东海大桥海上风电场的建设与上海市海洋功能区划是相容的。工程110kV升压变电站选址位于东海大桥东侧约300m岸线内侧，该区域目前为滩涂围垦地块，尚未开发利用，规划为临港新城的绿化用地。因此，本工程陆上工程占地对该区域土地利用的影响很小。施工期主要环境影响和对策措施施工活动对区域海底管线的影响本风电场所在海域内有众多的通信光（电）缆，包括环球FLAG光缆、海军军事光缆、中日海底通信光缆、大洋山至芦潮港通信电缆等管线。本风电场的输电电缆与上述部分电缆、光缆交叉，输电电缆埋设和风机建设施工过程中对其可能产生一定影响，施工期间做好各相关单位之间协调工作，采取在光（电）缆上铺设隔离垫等措施后，影响不大。对渔业生产的影响工程海上施工区域为渔业捕捞区，目前在这些海域进行捕捞作业的主要是南汇区的渔民。在本工程施工期间，沿线的捕捞生产将受到影响，主要表现为捕捞作业范围受到限制，工程周围海域因施工作业干扰，造成渔获率下降，从而引起经济收入下降，对渔民的生活产生一定影响。公众参与调查结果显示，在对有关渔民采取合理补偿或转产等措施后，其影响可为渔民所接受。对施工海域设置明显警示标志，明示禁止进行捕捞活动的范围、时间，以确保施工期间的船舶安全。工程影响及对策46

对海域水质和生态环境的影响铺设海底输电电缆和风机基础施工将导致海底泥沙再悬浮引起水体浑浊，污染局部海水水质，造成部分底栖生物损失，降低海洋中浮游植物生产力，对海洋生态系统带来影响，造成一定的损失，但这些影响都是暂时的。通过优化施工方案，通过合理安排施工时间，打桩、电缆铺设尽量应避开海洋鱼类产卵高峰期，在保证施工质量的前提下尽可能缩短水下作业时间；加强科学管理，严格限制工程施工区域在其用海范围内，划定施工作业海域范围，禁止非施工船舶驶入，避免任意扩大施工范围，以减小施工作业对底栖生物的影响范围；投入资金进行生态修复和补偿等措施可将此损失和不利影响降至最低程度。对施工期附近水域开展生态环境及渔业资源跟踪监测，及时了解工程施工对生态环境及渔业资源的实际影响。

对鸟类的影响升压变电站施工期间，由于人类活动、交通运输工具与施工机械的机械运动，相应施工过程中产生的噪声、灯光等会对在施工区及邻近地区栖息和觅食的鸟类产生一定的影响，使区域中分布的鸟类数量减少、多样性降低。这种影响是短期的，可逆的，当工程建设完成后，其影响基本可以消除。工程施工尽量避开鸟类迁徙、集群的高峰期；47工程的主要环境影响和对策措施——运行期

对区域海域水文动力的影响（1）对区域海域潮流场的影响根据平面二维潮流场数学模型的计算结果，东海大桥风电场建成后，工程区附近海域的流速和潮通量略有变化，区域流速变幅超过5％的总面积约为2.3km2(单桩方案)和3.1km2(群桩方案)，工程区潮通量的变幅约为0.6％。区域潮流场的变化对东海大桥基本没有影响。（2）对鸟类的影响风电场位于南汇嘴大陆岸线的延长线上，处于亚太地区候鸟迁徙路线上，是许多候鸟迁徙过境时的必经之地。风电场运行时，一般情况下，鸟类迁徙过境时的飞行高度约为150～600m，而且一般鸟类都具有良好的视力，它们很容易发现并躲避障碍物，因此在天气晴好的情况下，即使在鸟类数量非常多的海岸带区域，鸟类与风撞击的机率基本为零；在天气条件较差时，如遇上暴雨、大风天气，鸟类通常会降低飞行高度，则风机运转对中途停歇和直接迁徙的鸟类具有一定影响，国外有关观测资料显示，相应飞行高度下穿越风电场的鸟类撞击风机的概率约为0.1%~0.01%。上述不利影响通过合理规划风电场工程周边临近区域的滩涂鸟类栖息地，加强区域鸟类活动特征以及鸟类与风机撞击情况的观测，合理调整运营及防范措施；风机上加设灯光、采用不同色彩搭配等防范措施，采用对陆域建设区域侵占的鸟类栖息地进行补偿等生态工程措施，可以将可能产生的相应影响降低。48工程的主要环境影响和对策措施——运行期对渔业生产的影响风电场运行期间对海洋生态（包括渔业资源）无明显不利影响，但对渔业生产存在一定的影响。因风电场所在区域为渔业捕捞区，风电场建成运行后，为保护海底电缆和风机的安全运行，风电场范围内部分区域（风机周边和电缆区）禁止抛锚，同时由于风机桩的分隔造成渔业捕捞面积缩小，在一定程度上降低了渔业捕捞量，从而引起渔民经济收入下降，对渔民的生活产生一定影响。应对有关渔民采取合理补偿等措施，其影响可为渔民所接受。由于风机桩的存在，特别是在迷雾天气，渔船与风机桩相撞的概率大大增加，对渔船和风机都存在一定的环境风险。通过在风机上涂有醒目的警示色、夜间采用灯光照射、安装海上风机监视系统等办法并确立完善的风险应急计划，对风电机桩基周围加装放撞保护圈，避免渔船碰撞发事故，对电缆区设置警示标志，禁止打桩、抛锚。可将该风险影响降至最低。

噪声影响风机在运转过程中会产生噪声。风力发电机组的噪声主要包括叶片扫风产生的噪声和机组内部的机械运转产生的噪声。风力发电机组其风机轮毂处噪声值约为105dB(A)，轮毂距离海平面约70m，机组塔架基础处的噪声值约57.1dB(A)。由于风电场地处海域，周围无噪声敏感目标，因此可认为风电场的噪声对周围环境不会产生影响。49工程评价上海东海大桥10万千瓦海上风电项目是全球欧洲之外第一个海上风电并网项目，也是中国第一个国家海上风电示范项目。该项目位于东海大桥东侧的上海市海域，距离岸线8-13千米，平均水深10米，总装机容量102兆瓦，全部采用华锐风电自主研发的34台3兆瓦海上风电机组。预计未来年发电量可达2.6亿度，所发电能将通过海底电缆输送回陆地，可供上海20多万户居民使用一年，相当于每年节约燃煤10万吨，每年减排二氧化碳20万吨50东海大桥风电场