海上風(fēng)能開發(fā)：海上風(fēng)電場(chǎng)成功安裝的全面指南

目 錄

譯者序

原書序

致謝

關(guān)于作者

第1章海上風(fēng)電場(chǎng)概述1

第2章風(fēng)電場(chǎng)如何取得許可證6

2.1美國(guó)6

2.1.1海上風(fēng)能潛力6

2.1.2海洋規(guī)劃7

2.1.3請(qǐng)求建議書8

2.1.4聯(lián)邦許可9

2.1.5州、地區(qū)和當(dāng)?shù)氐脑S可10

2.1.6宣傳推廣11

2.2英國(guó)11

2.2.1海上風(fēng)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(guó)13

2.3.1海上風(fēng)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(fēng)電常委會(huì)14

2.3.5其他重要的海上風(fēng)電市場(chǎng)14

第3章項(xiàng)目計(jì)劃16

3.1項(xiàng)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(xiàng)目執(zhí)行計(jì)劃19

3.3生產(chǎn)的啟動(dòng)22

3.3.1物流配置23

3.4投標(biāo)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(shí)的人力資源27

第4章基本組織31

4.1銷售32

4.1.1確認(rèn)工程32

4.1.2投標(biāo)項(xiàng)目32

4.1.3準(zhǔn)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(zhǔn)備項(xiàng)目計(jì)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(jì)劃33

4.2.1設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)備34

4.2.2設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)程34

4.2.3設(shè)施及指定設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)劃34

4.2.4指定認(rèn)證及其他形式的文本文件34

4.2.5開始前進(jìn)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(xiàng)目的承諾36

4.3.3風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估36

4.3.4危險(xiǎn)識(shí)別37

4.3.5工作程序37

4.3.6供應(yīng)商評(píng)估38

4.3.7員工訓(xùn)練38

4.4項(xiàng)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(gòu)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(chǎng)40

4.4.5運(yùn)載及安裝風(fēng)電機(jī)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(xiàng)目準(zhǔn)備46

5.1確定項(xiàng)目參數(shù)46

5.2外包產(chǎn)品和服務(wù)47

5.3制定項(xiàng)目的健康、安全和環(huán)境計(jì)劃與步驟48

5.4開發(fā)質(zhì)量保證/質(zhì)量控制的計(jì)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(xiàng)目時(shí)間表50

5.7.1裝備的選擇51

5.7.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型51

5.7.3審計(jì)合同供應(yīng)商52

5.8實(shí)施供應(yīng)商和承包商的計(jì)劃和程序53

5.9準(zhǔn)備陸上和海上施工現(xiàn)場(chǎng)54

第6章項(xiàng)目執(zhí)行59

6.1審核59

6.1.1必要的文件59

6.2項(xiàng)目啟動(dòng)順序61

6.2.1岸基的準(zhǔn)備和進(jìn)展62

6.2.2海上場(chǎng)地的籌備和進(jìn)展62

6.3監(jiān)測(cè)活動(dòng)64

6.4項(xiàng)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(zé)任69

7.2與EPC承包商立約72

7.2.1DIY或分包73

7.3經(jīng)濟(jì)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(xiàng)目中最重要的單個(gè)活動(dòng)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(bào)告89

8.2.2審核和糾正動(dòng)作與方法89

8.3健康、安全和環(huán)境與國(guó)家機(jī)構(gòu)90

第9章工作船的協(xié)調(diào)93

9.1機(jī)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(dǎo)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(yùn)輸109

11.2.2保護(hù)已安裝的基礎(chǔ)110

11.3注意事項(xiàng)111

11.3.1海港111

11.3.2裝載111

11.3.3運(yùn)輸111

11.3.4出發(fā)及出發(fā)后111

第12章船舶及運(yùn)輸至海上安裝121

12.1船舶類型121

12.1.1自力推進(jìn)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(shí)的權(quán)衡123

12.3評(píng)估設(shè)備125

12.3.1基本信息127

12.3.2運(yùn)作及預(yù)訂128

12.3.3裝載量129

12.3.4預(yù)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(jìn)和DP系統(tǒng)134

12.3.8起重機(jī)類型135

12.3.9運(yùn)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(diǎn)145

13.1.1項(xiàng)目港口及它們?nèi)绾喂ぷ?45

13.1.2港口來(lái)回運(yùn)輸145

13.2港口對(duì)項(xiàng)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(yùn)行與維護(hù)147

第14章項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)151

14.1海上接入系統(tǒng)151

14.2波浪152

14.3風(fēng)153

14.4水流153

第15章運(yùn)輸風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(yùn)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(jī)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(lái)趨勢(shì)173

16.3人員船的選擇標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)電場(chǎng)180

17.1如何工作180

第18章環(huán)境及其他問(wèn)題183

18.1保護(hù)環(huán)境183

18.2廢棄物管理184

18.3污染問(wèn)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(yùn)行與維護(hù)運(yùn)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(yǔ)2022100433B

本書是一本介紹和分析在海上風(fēng)電場(chǎng)安裝工程中所進(jìn)行的計(jì)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(fēng)電場(chǎng)安裝工程的前期準(zhǔn)備和相關(guān)管理工作；第9～18章介紹海上風(fēng)電場(chǎng)安裝工程的港口、船舶相關(guān)知識(shí)，指出海洋特性對(duì)安裝工作的具體影響因素。附錄部分涉及在海上進(jìn)行運(yùn)行與維護(hù)。 本書值得與海上風(fēng)電場(chǎng)安裝、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)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(xì)閱讀和體會(huì)。

中國(guó)海上風(fēng)能資源豐富，且主要分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較強(qiáng)、又缺乏常規(guī)能源的東南沿海地區(qū)。國(guó)內(nèi)首個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)--上海市東海大橋10萬(wàn)千瓦風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目已經(jīng)開工建設(shè)，計(jì)劃于2009年建成投產(chǎn)。中國(guó)海上可開發(fā)風(fēng)能資源約7.5億千瓦，是陸上風(fēng)能資源的3倍。如東海大橋風(fēng)電場(chǎng)年有效風(fēng)時(shí)超過(guò) 8000小時(shí)，投產(chǎn)后滿負(fù)荷小時(shí)數(shù)可達(dá)到2600小時(shí)以上，發(fā)電效益高于陸上風(fēng)電場(chǎng)30%以上。

根據(jù)中國(guó)國(guó)家發(fā)改委“十三五”風(fēng)電規(guī)劃，2020年中國(guó)海上風(fēng)力電裝機(jī)500萬(wàn)千瓦，規(guī)劃到2020年海上風(fēng)電在建1000萬(wàn)千瓦。

海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，使得近海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成為研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。多兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在近海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的商業(yè)化運(yùn)行是國(guó)內(nèi)外風(fēng)能利用的新趨勢(shì)。隨著風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，陸地上的風(fēng)機(jī)總數(shù)已經(jīng)趨于飽和，海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)將成為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。海上發(fā)電是國(guó)際風(fēng)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(guó)海上風(fēng)能資源儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于陸地風(fēng)能，儲(chǔ)量10m高度可利用的風(fēng)能資源超過(guò)7億kW，而且距離電力負(fù)荷中心很近。上海已開始海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)，到2010年，上海的風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到200-300兆瓦。為達(dá)到這一目標(biāo)，中國(guó)第一座長(zhǎng)距離跨海大橋東海大橋兩側(cè)將建成中國(guó)內(nèi)地首個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。

前言

第一部分 海上風(fēng)能和海上風(fēng)電場(chǎng)選址介紹

第1章 海上風(fēng)能介紹

1．1 風(fēng)能

1．2 海上風(fēng)電場(chǎng)

1．3 能量成本

1．4 風(fēng)電機(jī)組

1．5 爭(zhēng)議問(wèn)題

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第2章 海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)學(xué)研究

2．1 引言

2．2 投資成本

2．3 運(yùn)行費(fèi)用

2．4 海上風(fēng)電場(chǎng)的主要經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)因素

2．5 單位電量成本

2．6 未來(lái)海上風(fēng)電的成本

2．7 結(jié)論

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第3章 海上風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)資源：特點(diǎn)與評(píng)估

3．1 風(fēng)資源評(píng)估的關(guān)鍵事項(xiàng)

3．2 海上風(fēng)資源環(huán)境的性質(zhì)

3．3 重要數(shù)據(jù)參數(shù)

3．4 觀測(cè)方法

3．5 建模方法

3．6 未來(lái)趨勢(shì)

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第4章 測(cè)量海上風(fēng)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(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目

4．6 未來(lái)趨勢(shì)

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第二部分 海上風(fēng)電機(jī)組主要組件和設(shè)計(jì)

第5章 海上風(fēng)電機(jī)組葉片材質(zhì)的研發(fā)

5．1 對(duì)葉片材質(zhì)的主要要求

5．2 葉片設(shè)計(jì)過(guò)程中測(cè)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(jì)的案例研究

5．4 未來(lái)趨勢(shì)

縮略語(yǔ)

變量

參考文獻(xiàn)

第6章 海上風(fēng)電機(jī)組葉片的設(shè)計(jì)

6．1 引言

6．2 空氣動(dòng)力學(xué)

6．3 材料

6．4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

6．5 制造

縮略語(yǔ)

變量

參考文獻(xiàn)

第7章 海上風(fēng)電機(jī)組齒輪箱設(shè)計(jì)及傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)分析

7．1 引言

7．2 WTGS齒輪箱設(shè)計(jì)——概念階段

7．3 WTGS齒輪箱設(shè)計(jì)——研發(fā)階段

7．4 WTGS齒輪箱設(shè)計(jì)——生產(chǎn)階段

7．5 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析

7．6 總結(jié)

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第8章 海上風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)

8．1 發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題

8．2 電機(jī)的類型和操作原理

8．3 發(fā)電機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)與制造

8．4 海上風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的選擇

8．5 海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的未來(lái)趨勢(shì)

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第9章 電力電子部件建模

9．1 概況

9．2 半導(dǎo)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(píng)價(jià)手段和設(shè)計(jì)方法

9．6 1MW的2L—VSC的計(jì)算案例

縮略語(yǔ)

變量

參考文獻(xiàn)

第10章 海上風(fēng)電機(jī)組塔架的設(shè)計(jì)

10．1 簡(jiǎn)介

10．2 塔架功能及類型

10．3 參考標(biāo)準(zhǔn)

10．4 螺旋設(shè)計(jì)過(guò)程和負(fù)荷分析

10．5 殼體和法蘭尺寸

10．6 輔材、其他結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和涂層

10．7 優(yōu)化考慮

10．8 結(jié)束語(yǔ)

縮略語(yǔ)

變量

希臘符號(hào)列表

參考文獻(xiàn)

第11章 漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)

11．1 介紹

11．2 漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)：主要預(yù)備步驟

11．3 漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題

11．4 總結(jié)：案例研究

11．5 未來(lái)趨勢(shì)

縮略語(yǔ)

變量

參考文獻(xiàn)

第三部分 海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)

第12章 海上風(fēng)電場(chǎng)陣列

12．1 海上風(fēng)電場(chǎng)陣列的基礎(chǔ)

12．2 設(shè)計(jì)原則

12．3 主要內(nèi)容

12．4 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

12．5 變流器連接方式和集電裝置設(shè)計(jì)

12．6 風(fēng)電場(chǎng)尾流布局——尾流效應(yīng)

12．7 控制目標(biāo)

12．8 集電裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第13章 連接海上風(fēng)電機(jī)組和陸上設(shè)施的電纜

13．1 介紹

13．2 海上風(fēng)電場(chǎng)電纜

13．3 海上電纜的安裝、保護(hù)和挑戰(zhàn)

13．4 懸浮風(fēng)電機(jī)組和變電所的動(dòng)態(tài)電纜

13．5 海底電纜的機(jī)械特性

13．6 海上風(fēng)電場(chǎng)展望

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第14章 海上風(fēng)電機(jī)組與陸上電網(wǎng)的并網(wǎng)

14．1 介紹

14．2 風(fēng)電場(chǎng)集電系統(tǒng)

14．3 海上風(fēng)電輸電系統(tǒng)

14．4 電壓源換流器

14．5 未來(lái)海上風(fēng)力發(fā)電輸電計(jì)劃的發(fā)展

14．6 總結(jié)

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第15章 海上風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能

15．1 介紹

15．2 儲(chǔ)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(yǔ)

參考文獻(xiàn)

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

16．1 介紹

16．2 技術(shù)

16．3 總結(jié)案例學(xué)習(xí)

16．4 具體情況

16．5 總結(jié)

16．6 結(jié)論

縮略語(yǔ)

參考文獻(xiàn)

第四部分 海上風(fēng)電場(chǎng)的安裝和運(yùn)營(yíng)

第17章 海上風(fēng)電場(chǎng)的裝配、運(yùn)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(yùn)輸

17．5 海上安裝

17．6 測(cè)試和調(diào)試

17．7 結(jié)論和展望

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參考文獻(xiàn)

第18章 海上風(fēng)電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)控

18．1 海上風(fēng)電機(jī)組可靠性

18．2 海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)營(yíng)和維護(hù)所面臨的挑戰(zhàn)

18．3 海上風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)

18．4 海上風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

18．5 用于風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控的信號(hào)處理技術(shù)

18．6 風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)控的現(xiàn)有問(wèn)題和未來(lái)趨勢(shì)

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參考文獻(xiàn)

第19章 海上風(fēng)電場(chǎng)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(jì)劃、執(zhí)行、檢查、處理

19．5 海上可再生能源產(chǎn)業(yè)

19．6 計(jì)劃

19．7 執(zhí)行

19．8 檢查

19．9 處理

19．10 展望

19．11 結(jié)論

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第20章 海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)分析和設(shè)計(jì)

20．1 海上風(fēng)電機(jī)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(fēng)電機(jī)組單樁基礎(chǔ)的一般情況

20．4 海上設(shè)計(jì)規(guī)范和方法

20．5 單樁一土壤性能調(diào)查

20．6 海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

20．7 未來(lái)展望和研究需要

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變量

參考文獻(xiàn)2100433B