近年來,綠色能源產業蓬勃發展,風力發電發展迅速,東部沿海地區得益于豐富的風力資源,越來越多的風電場選址這里,在離海岸數十公里的海上,一座座風機整齊排列,為沿海經濟發展提供源源不斷的動力。
那么海上風力發電只要風機不停的轉動就可以了嗎?并不是!風機的轉動只能產生電,如果沒有渠道把發出來的電順利送出去,那么風機就只能停機斷發,有風卻不能用的痛苦大概只有風電人才懂吧!
海上風電是怎樣送出去的呢?
其實海上發電和陸地發電輸送方式基本一致。
舉個例子:中國綠發的江蘇東臺海上風電場風機轉動產生690V的電經箱式變壓器將電壓升壓到35KV,通過8條集電線路到達海上升壓站,升壓站再次將電壓升壓到220KV,通過海底電纜送到陸上集控中心,最終通過電網調配就成了我們日常生產生活用的電了。剛剛說到,海上風電場通常距離陸地有數十公里,與陸地上動輒數百上千公里的輸電線路相比,看似輕而易舉,但是在海面上又不能立桿架塔,電力輸送就只有一個方法,鋪設海底電纜,通過一條看不見的“大動脈”把海上的風電輸送到陸地上。
海纜輸電有那么困難嗎?
答案是很困難!江蘇東臺風電場位于江蘇省東臺市東沙和北條子泥之間的江家塢水域,距離海岸有36公里。
從海上升壓站到陸上集控中心,單根海纜長度達到34千米,總共需要鋪設3根海纜,連起來可以環繞北京五環一圈。海纜里面集成了傳輸導體、光纖和鋼鎧保護層,還需要包覆防腐絕緣材料,單根海纜外圈直徑達到141.7mm,與一支圓珠筆的長度相當,1千米海纜重量就超過40噸。
由于海纜對生產工藝要求十分高,加上受風電場所處海域水深限制,運輸船載重受限,東臺海上風電場的每根海纜都是分成17千米的兩段,運輸到海上之后連接在一起,在海上潮間帶區域,海水水深隨著潮漲潮落波動起伏,施工船舶只能借著漲潮期間水位達到一定深度才能開工,每天的作業時間非常有限。
海纜鋪設的過程就如同播種小麥一樣,施工船舶通過海纜埋設犁在海床劃出2-3米深的纜溝,將海纜放進纜溝,然后再將海纜埋好,如此一來,海纜鋪設就完成了。
但是,這并不意味著海纜埋好就不用管了。一方面,東臺海上風電場的海纜鋪設在海床復雜多變的潮間帶,潮溝與沙脊交錯分布著許多可移動型沙坡,在海水的流動沖刷作用下容易造成海纜外露和懸跨,存在海纜破損的可能,影響海纜輸電安全。
另外,這里漁業生產以及施工活動密集,船舶過往頻繁,船舶拋錨、漁業活動也很容易破壞海纜,一旦海纜被拖拽、掛斷,會嚴重威脅海上風電的安全穩定運行,要知道,風電場有50臺4兆瓦風機,總裝機容量20萬千瓦,每天可發電量約150萬千瓦時,一旦海纜發生故障,搶修大約需要15天時間,將造成2250萬千瓦時的電力損失,這些電可供近8000戶家庭使用一年。
怎樣保證海纜的安全?
中國綠發為了解決海纜的安全問題研發出一套海底光電復合纜懸跨及入侵事件自動識別系統,很高大上是不是!那具體是怎樣回事呢?
東臺海上風電場利用BOTDA光纖監測技術實時監測海纜狀態。BOTDA指的是布里淵光時域分析技術,原理就是光纖的布里淵頻移和光纖應變或溫度的變化量成正比,通過光信號的傳播與接收就能知道哪個位置的海纜出了問題。
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這個系統可以形象的理解為,海纜里有一條光纖跑道光信號在陸上集控中心起跑,如果海纜遇到外力或懸跨產生應變或者溫度發生了變化,光信號就跟著飄了,不知不覺中多跑了一段路。根據光信號出發和到達的時間差就能夠計算出光信號是在哪里“出事兒”了,再結合海纜和海圖的經緯度信息,工作人員就能定位海纜發生故障的位置,精準度可以達到1米以內。那么海纜要是出問題了怎么辦?搶修人員就要立即前往故障區域進行排查,如果是懸跨問題就要及時人工沖埋,把露出來的海纜重新埋好,不然海纜的使用壽命會大打折扣,如果發生更嚴重的破損整個風電場就只能停機斷發,爭取在最短的時間內把海纜修復好。
船舶入侵又是怎么識別的?
為了保證風電場和海纜的安全,東臺海上風電場在風電場區和海纜區域劃出了一道電子警戒線,警戒線上設置了AIS應答器,它們就像是時刻站崗的護衛一樣,隨時查驗是否有船舶靠近。
場區的維修船也要進入警戒范圍,會提前在系統里記錄船只信息,AIS識別出“自己人”就會放行,感應到陌生船只進入警戒范圍就會發出信號,警告入侵船只盡快駛離。同時向風電場發出報警,提醒工作人員及時處置突發情況,風機監控系統也會緊盯報警區域為工作人員提供現場實時畫面,以便確認發生入侵事件的精準信息。
得益于這套“獨門秘籍”,中國綠發在東臺海上風電場實現了海纜狀態實時監測,提高了巡檢效率,降低了海纜故障率,保障海上風電場運行安全,為千家萬戶送去更多的清潔電力,為美好生活增添綠色動力。