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海上风电场项目应建立全生命周期技术标准

新闻来源:中国船检    浏览量:739 中国船检 2016-12-28
        海上风电由于其资源丰富、风速稳定、对环境的负面影响较少;风电机组距离海岸较远,噪声、视觉干扰很小;单机容量大,年利用小时数高;海上风电靠近经济发达地区,距离电力负荷中心近,风电并网和消纳容易;不占用土地资源等优势,近几年发展迅速。目前海上风电技术正在完善,海上风电场开始进入规模化发展阶段,潜力巨大。
        我国海上风能资源丰富,具备大规模发展海上风电的资源条件。从2008年中海油建立渤海绥中海域第一台1.5MW海上试验风电机组起,国家投资建设了装机容量为10.2万kW的上海东海大桥海上风电等示范项目,为国内海上风电场开发和运行积累了宝贵的经验。截止到2015年底,全国海上风电总装机容量已近500MW,仅次于英国、丹麦、比利时和德国,位居世界第五位。
        不过应该清醒地看到,尽管我国海上风电场已建成投产的装机容量位于世界前列,但在海上风电场设施安全管理方面尚未形成明确、清晰的监管制度要求以及覆盖全产业链的技术标准要求,给海上风电场安全立管带来了巨大的隐患。
        目前海上风电场开发在国内起步伊始,开发过程中涉及多个相关政府职能部门,目前缺乏统一的安全监管体系和相关技术要求,因此已经成为海上风电行业健康、持续、安全发展亟需解决的难题。为加强海上风电场安全管理,维护水上交通秩序,保障船舶通行安全,防止水域环境污染,保障从业人员生命和财产安全,亟需对海上风电场安全管理制度及技术要求进行研究,形成具体的安全管理办法,以对海上风电场开发建设提供指导。
        海上风电场设施安全管理现状及问题
        针对海上风电场设施(海上风力发电机组、升压站、电缆、测风塔)的现行安全管理手段和措施,结合行业内调研结果进行分析,笔者对海上风电场设施安全管理问题汇总如下:
        近十年间内,国家对于海上风电场开发的管理主要还是着眼在项目的规划、项目的核准审批、项目的宏观行政管理以及海上风电上网电价政策制定上,尚无具体的安全管理要求,尤其是在针对海上风电场设施安全管理方面,存在如下不足或缺失:
        1、海洋、海事主管部门对海上风电项目先期介入度不足
        我国已建、在建和拟建的海上项目都是由国家能源局先期确定的试验、示范和招标特许权项目,在海上风电项目上报海洋行政管理部门申请用海前,或报请海洋行政主管部门、海事主管部门备案前,海上风电项目已经过国家能源局核准,项目选址已由国家能源局确定,而且前期都由项目业主开展了风力资源调查、地形水文测量、工程区地质钻探、海洋环境生态现状调查、工程可行性研究、接入系统以及其他的相关专题报告编制等大量前期调查研究工作。也就是说:上报海洋或海事主管部门时,项目的选址和布局方案均已确定。而海洋部门进行项目审查时,或者海事主管部门审查通航安全评估论证报告出具批复意见时,从航道安全、施工安全、海事安全管理等方面将会发现不少项目存在选址问题,甚至需要进行项目选址调整。而项目选址调整将直接导致前期工作作废,需针对调整后的选址重新开展上述前期调查和研究专题工作,不可避免地造成项目业主前期投入资金和时间的浪费,也凸显现有风电规划的随意性,并因此可能影响到海上风电项目审批和管理的严肃性。
        2、海事安全管理要求缺失
        海上风电场项目规划阶段适用的国家能源局与国家海洋局联合下发的《海上风电开发建设管理暂行办法》和《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》,仅是旨在规范和完善海上风电建设管理程序。纵观海上风电场开发的全生命周期(包括:规划、设计、陆地制造、海上施工、运营、弃置),在海事安全管理方面,尚无国家层面的明确、专门的安全管理要求。
        3、尚未建立统一的能够覆盖全生命周期的技术标准要求
        目前,国家只在前期规划(预可研和可研)阶段出台了一些统一的技术要求,而在设计(初步设计、招标设计、施工图设计)、陆地制造、海上施工、运营、弃置阶段,在技术标准方面,尚未形成体系的、统一的专门技术要求。各企业只能靠各自的理解,套用电力行业规范、水工行业规范或建筑行业规范中的某些技术要求。在采标和执行技术标准的要求的过程中存在诸多问题,如:
        风电场海上设施有关安全的布置和设计,相关的安全设备配备的技术要求缺少,导致设计院无规可依。典型的几项:逃生、救生、防火消防、无线电配备、防污染设计都没有规范可依,各设计院都表示缺乏权威性技术规则可供执行。尤其体现在,针对海上升压站的设计、建造缺乏统一的专门技术标准这一问题,消防、救生、避碰信号、防污染、靠船件等等,在实际的工程项目实施过程中,各方均会感到无所适从。
        目前地勘采用港口工程规范,并不能很好地解决海上风机和升压站基础设计问题。究其根源在于,一是成本限制(主要是风电场地勘钻孔取样数量);二是勘察设计工程承包历史问题,国内海上风电主要是陆上风电行业“下海”,一般由水利或者港口勘查设计单位负责。相比而言,国外海上风电地质勘查设计多是由海洋石油工程行业公司承担,沿用海洋工程规范和标准。从国外经验看,海洋工程行业的规范和做法从技术上较水利和港口勘查规范规定的做法存在明显的优势,能够更好地保证海上风电场(尤其是近海风电场)风电机组基础结构和升压站结构基础工程设计质量和安全。
        海上施工阶段,尤其是海上吊装和打桩的施工技术标准依据缺乏,做法不统一。设计和分析内容不全、技术标准和准则缺乏,导致现场施工过程中对能否作业争论较大(在什么情况下可以吊装,什么情况下不允许吊装),无规范可依,无技术规则可循,海上施工安全难以保证,这给海上施工带来了很大的技术风险和施工单位的安全责任风险。
        海上风电场的电缆埋设跨过航道时,如埋设深度不够,容易遭到抛锚破坏,目前对电缆的埋设深度缺乏具体的标准和要求。
        运维期间风机/风场可达性问题,涉及到登船、靠船设施的安全要求,尚缺少对应的技术要求。
        风电场海事安全监管或检验缺乏相关的技术规定。例如对航道距离的限制要求、防撞能力的要求、航标和警示性标识的设置标准等。
        另外,海事安全技术检验缺位,直接导致实际工程中所套用的技术要求是否合理、适当,无从判定。比如,对于整机的设计,目前行业内普遍采用“基于工程界面”的方式进行海上风机设计,该方法涉及整机制造商与下部支撑结构设计方之间的数据交换,该设计方法无法考虑整机气动-水力-控制-结构多方面的耦合效应,且无专业的技术检验机构对设计结果进行复核,整机制造商自身都认为存在设计风险。再拿海上施工来说,海上施工设计计算是否完善,缺乏专业的海事技术检验机构把关和审查,施工过程缺少专业的海事技术检验机构进行见证,施工过程一旦出现争议性问题后,无法裁定。给海上风电场具体的开发建设造成了极大的困扰,同时也为设施本身的安全带来了极大的隐患。
        加强海上风电场设施安全管理的对策与建议
        针对上述海上风电场设施安全管理中存在的问题,可以看出国内对海上风电场设施的安全管理手段尚未成熟,缺乏相应的安全管理规定和相关技术要求。笔者结合研究和调研等,给出了几项加强海上风电场设施安全管理的对策:
        1、应完善和创新针对海上风电场项目的安全管理制度
        海上风电场项目规划阶段适用的国家能源局与国家海洋局联合下发的《海上风电开发建设管理暂行办法》和《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》,旨在规范和完善海上风电建设管理程序,促进海上风电健康有序发展。文件中明确提出海上风电场布置的“双十”原则,即:海上风电场原则上应在离岸距离不少于10km、滩涂宽度超过10km时海域水深不得少于10m的海域布局。海上风电场布置的“双十”原则明确了我国海上风电的发展方向,有利于协调各行业用海需求,保障海上风电的有序健康发展。但现有海上风电场工程建设的实践过程表明,海上风电开发的兴起与安全管理制度的研究制定之间存在脱节,缺乏实践。显而易见,随着海上风电的快速发展,相关管理制度已经跟不上形势发展,管理制度亟待完善和创新,尤其是若能研究出台针对海上风电场整个行业的海事安全管理要求,将对整个行业都很有指导意义,从而保障海上风电的顺利发展,当然这也是目前行业内的普遍呼声。
        2、制定行业统一的技术标准
        目前,海上风电没有采标海洋工程规范,虽然有其成本考虑和历史原因,但是从安全管理的角度来看,这是一个很大的失误。从国外经验看,海洋工程行业的规范和做法从技术上能够更好地保证海上风电场(尤其是近海风电场)风电机组基础结构和升压站结构工程设计质量和安全。因此,应在现有海上风电工程实践和相关研究的基础上,结合成熟的海洋工程行业规范和工程经验,尽快制定涵盖海上风电场全生命周期的、且适合海上风电经济性和其特点的专门规范和技术指南。内容应包括总体布置、结构强度、机电设备、逃生、救生、防火消防、无线电配备、防污染、避碰信号、靠船件、海上吊装和打桩、电缆埋设深度以及检验技术等等,从而指导和规范海上风电项目的科学有序发展。
        我们具体从管理要求和技术要求两个方面,给出对风电场海上设施安全管理的建议。
        管理要求:建议海事主管部门出台关于风电场海上设施安全管理的法律法规,对海上风电装备安全管理进行规定。具体对策建议如下:
      (1)明确海事主管部门对海上风电场的建设及运营安全,实施综合监督管理。
      (2)建议海上风电场的安全管理应实施检验发证制度。
        技术要求:建议海事主管部门出台关于风电场海上设施安全管理的具体技术规则,对海上风电装备的设计、建造、营运及弃置等全生命周期过程提出详细的技术要求。具体对策建议如下:
      (1)建议明确检验的类型、范围和检验间隔期。
      (2)明确检验机构签发证书的有效性和失效条件。
      (3)在风电场海上设施的总体布置与结构安全方面提出具体技术要求。
      (4)在风电场海上设施的机电设备安全方面提出具体技术要求。
      (5)在风电场海上设施的救生设备配备方面提出具体技术要求。
      (6)在风电场海上设施的助航标志与信号设备方面提出具体技术要求。
      (7) 在风电场海上设施的无线电通信设备方面提出具体技术要求。
      (8)在风电场海上设施的防污染设备方面提出具体技术要求。
      (9)在风电场海上设施的消防安全方面提出具体技术要求。
      (10) 在风电场海上设施的海上运输安全方面提出具体技术要求。
      (11) 在海上风电场施工作业船舶安全方面提出具体技术要求。(本文作者:唐广银 李红涛 徐辉 周其新)
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