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1、SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成模块化预装式海上升压站设计技术研究及应用 山东电力工程咨询院有限公司 许卫东2023年 6 月 28 日SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成知识产权声明本文件的知识产权属国家电力投资集团公司及其相关产权人所有,并含有其保密信息。对本文件的使用及处置应严格遵循获取本文件的合同及约定的条件和要求。未经国家电力投资集团公司事先书面同意,不得对外披露、复制。I
2、ntellectual Property Rights Statement Intellectual Property Rights Statement This document is the property of and contains proprietary information owned by SPIC and/or its related proprietor.You agree to treat this document in strict accordance with the terms and conditions of the agreement under wh
3、ich it was provided to you.No disclosure or copy of this document is permitted without the prior written permission of SPIC.SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成设计思路实施方案及特点总结与展望CONTENTS目应用项目概况录SPI
4、C 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成4海 上 升 压 站:p 设 计 容 量:p 主 接 线:p 主 变 数 量:p 集 电 线 路:p 上 部 组 块 重 量:p 离岸距离:p 水深:p 基础型式:半岛南V项目位于山东省海阳市南侧海域,装机规模500MW,安装70台单机容量7MW风电机组及1台10MW试验样机,配套建设1座220kV海上升压站。一、应用项目概况-半岛V项目5 0 0 M W内 桥 型2 台3 5 k V,1 6 回 2 9 5 0 t26公里 23米4桩导管架结构SPIC 2022.All Rights Reserved.绿
5、色 创新 融合,真信 真干 真成5 5月20日开工,10月23日完成海上升压站吊装,12月9日完成全容量并网,工程总周期仅204天。实现“当年设计,当年开工,当年全容量并网”。采用模块化预装式海上升压站,有效缩短升压站建造周期约60天,节省工程造价约20%。一、应用项目概况-半岛V项目SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成6 半岛南U项目位于山东省乳山市南侧海域,总装机规模900MW,分两期建设,每期工程各安装53台单机容量8.5MW风电机组,建设1座220kV海上升压站。一、应用项目概况-半岛U项目海 上 升 压 站:p 设 计 容 量
6、:p 主 接 线:p 主 变 数 量:p 集 电 线 路:p 上 部 组 块 重 量:p 离岸距离:p 水深:p 基础型式:1 0 0 0 M W线 变 组4 台6 6 k V,1 2 回 4 7 5 0 t22公里 26米6桩导管架结构半岛南U项目一期450MW已开工建设,计划2023年全容量并网。SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成7标准化设计工厂化预制模块化施工模 块 化 预 装 式 海 上 升压 站 预 期 目 标:提 高质 量、缩 短 工 期、方便运维、降低成本。便捷化运维低成本造价二、设计思路SPIC 2022.All Ri
7、ghts Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成8通用性 针对不同规模、不同接线型式、不同电压等级、不同设备产品,设计不同舱室方案,通过不同组合,适应多种要求。扩展性 不同预制舱采用标准尺寸,根据系统配置可进行灵活扩展。整体性 舱室模块在工厂整体性预制,改善建造条件,保证建造质量。三、实施方案及特点标准化设计SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成9海上升压站总体布置生活舱水泵舱柴油罐舱事故油罐海水淡化备品舱一层电缆设施逃生设施辅助设施主变舱高配舱集电舱低配舱应急配舱柴发舱二层二次舱蓄电池舱辅助设施海上升压站主要设备舱室基本布
8、置在二层,全部采用单层布置。主设备层辅助设备层三、实施方案及特点标准化设计(总体布置)SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成10u拓展检修空间 借鉴箱变设计理念,利用可拆卸舱壁、检修门 等措施拓展检修空间。u降低舱室高度 结合设备需求,结合全三维设计,优化设备上部空间,降低舱室高度,避免空间浪费。u减少舱室面积 采用单层舱室设计,合理布置设备,减少桥架/风管穿舱,减少预制舱投影面积。海上升压站室内体积较常规布置方案减少20%,为海上升压站减重,降低工程造价打下基础。三、实施方案及特点标准化设计(总体布置)SPIC 2022.All Rig
9、hts Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成11布 置 流 程 化 根 据 工 艺 流 程 合 理 布 置 电 气 各 舱 室,减少 工 程 量,降 低 电 能 损 耗。功 能 独 立 化 根 据 电 气 各 系 统 不 同 的 功 能,设 计 独 立 的舱 室,避 免 相 互 干 扰,减 少 事 故 影 响。接 线 就 地 化 配 电、照 明、视 频 监 控、站 内 通 讯 等 在 各舱 室 内 设 就 地 总 接 线 箱,安 稳 及 保 护 测 控 装置 下 放 就 地 布 置,舱 内 接 线 采 用 在 工 厂 内 完成,减 少 对 外 电 缆 接 口。设 计 精 细 化
10、 采 用 自 主 开 发 的 可 视 化 照 明、电 缆 敷 设、防 火 封 堵 等 三 维 设 计 软 件,优 化 空 间 布 置,提 高 设 计 精 度,实 现 精 细 化 设 计。三、实施方案及特点标准化设计(电气系统设计)SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成12主结构设计-桁架式整体平台+吊框结构形式l一、二层采用桁架式整体平台,通过在预制仓四周增加斜撑,调整檩条布置方向等措施增加平台刚度。l二层顶部增加钢结构框架,既是吊装框架,又是防火墙支承结构。u优点:p节省钢结构用量。p降低上部组块自重。p简化梁布置。p降低施工难度,缩短
11、工期。三、实施方案及特点标准化设计(结构设计)SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成13结构实施l钢结构拼装及设备安装u优点:p结构与工艺平行施工,缩短工期。p结构分模块拼装,且模块标准化程度高,实施难度降低,工期缩短。l吊装。u主结构吊装-顶部框架增加吊装平台。p优点:结合现场需求,为实施人员提供安全的操作面,缩短吊装作业时间。u设备安装-预制仓模块整体吊装安装。p优点:模块整体吊装,工艺交叉节点少。三、实施方案及特点标准化设计(结构设计)SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成14
12、升压站基础模块设计l根据水深及上部组块尺寸及重量,基础模块采用四桩导管架、六桩导管架。l根据环境荷载的及持力层的不同,结合施工单位海上施工能力确定采用主桩式导管架或裙桩式导管架。u优点:p根据上部组块平面尺寸及重量确定腿柱数量,可优化上部主梁跨度,降低结构设计难度。p优化钢管桩桩长,避免海上接桩,降低施工难度。三、实施方案及特点标准化设计(结构设计)SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成15各舱独立设置一体化空调设备兼顾正压送风和空调降温设备布置于舱室外节省室内设备检修空间无人值守单个舱室为独立控制单元控制逻辑更加简易,出错率降低各舱独立
13、设置正压送风无需设置新风机房无集中风管,新风负荷降低变频运行,高效节能各舱室之间无风管连接有害气体无外泄其他舱室的危险安全性提高正压送风事故通风空调降温独立的空调自控单元分布式空调通风系统采用分布式通风系统,减少风管穿舱,节省空间,提高系统可靠性。空调通风系统电负荷减少120kW,每年预计节约运行成本20万元。三、实施方案及特点标准化设计(空调通风设计)SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成16区 域 化 阀 箱 布 置 各 舱 室 内 消 防 管 道 及 阀 箱 采 用 工 厂化 预 装 式 方 案,预 留 与 主 管 道 的 软 管
14、接口,减 少 现 场 安 装 工 程 量。海 水 淡 化 系 统 配 置 海 水 淡 化 系 统,水 质 满 足 直 饮水 要 求,为 施 工 调 试 以 及 运 行 期 间 补 水提 供 了 解 决 方 案。火 灾 报 警 系 统 采 用 吸 气 式 烟 感 系 统,提 高 检 测 可靠 性。采 用 集 群 集 中 式 火 灾 报 警 系 统,实现 海 上 风 电 一 对 多 控 制 模 式。三、实施方案及特点标准化设计(消防、给水设计)SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成17建造条件好专业化水平高施工接口少产品质量高1234三、实施
15、方案及特点工厂化预制SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成18质 量高 除 平 台 钢 结 构 现 场 制 造 加 工 以 外,各预 制 舱 均 是 一 次 性 吊 装 就 位,基 本 不 存在 交 叉 施 工,安 全 隐 患 少,建 造 质 量 高。进 度快 升 压 站 层 数 少,结 构 简 单,结 构 建 造和 设 备 组 装 可 同 时 进 行,电 缆 及 管 道 用量 少,现 场 施 工 工 作 量 小,可 显 著 节 省建 设 周 期。成 本低 结 构 用 钢 量 少,电 缆 和 管 道 数 量 少,建 造 工 期 短,工 厂
16、 制 造 机 械 化 程 度 高,现 场 投 入 人 工 少,材 料 和 人 工 成 本 低。三、实施方案及特点模块化施工SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成19检 修 灵 活 采 用 模 块 化 预 制 舱 设 计,舱 室 采 用单 层 布 置,舱 外 空 间 大,设 备 可 拖/吊出 舱 检 修,也 可 舱 室 模 块 整 体 更 换 检 修。巡 视 便 利 海 上 升 压 站 采 用 两 层 式 布 置,预 制舱 采 用 单 层 布 置,减 少 巡 视 距 离 以 及 上下 楼 梯。吊 运 快 捷 主 设 备 主 要 布 置 在
17、二 层,运 输 通 道和 起 吊 条 件 均 优 于 多 层 结 构,可 直 接 吊装 到 位,减 少 搬 运 工 作 量。三、实施方案及特点便捷化运维SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成20重减少上部结构层数,降低结构和舾装用钢量,海上升压站减重15%20%,扩大船机选择范围,降低吊装费用。量主要设备同层布置,缩短设备距离,减少电缆约15%,桥架约30%;取消集中式通风机房及贯通式风管;室外消防水管道减少10%。建采用工厂化预制,机械化程度高,现场建造安装工程量少,施工周期短,投入人工少,人工成本可降低约30%。运检修条件好,更换设备
18、时间短,减少故障停运时间。采用分布式通风系统,减少用电负荷,每年可节约成本20万元,25年增收500万元。三、实施方案及特点低成本造价SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成21模 块 化 预 装 式 海 上 升 压站 可 减 少 工 程 量 和 人 工成 本,节 省 吊 装 费 用,降 低 升 压 站 整 体 造 价 约20%。模 块 化 预 装 式 海 上 升 压站 较 常 规 方 案 上 部 组 块可 减 轻 重 量约 1 5%-20%。质量工期重量造价模 块 化 预 装 式 海 上 升 压站 较 常 规 方 案 可 节 约 工期6-
19、8周。工 厂 化 预 制 建 造 条 件 好、专 业 化 水 平 和 机 械 化 水平 高、接 口 少,整 体 质量 高。模块化预装式升压站优势四、总结与展望SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成221随着海上风电向深远海发展以及集电海缆电压等级的提高,海上升压站大型化将成为今后的发展方向,轻量化和低成本对设计和施工带来了新的挑战。2绿色环保是海上风电发展的主题,海上升压站主变、高压开关设备等升级换代势在必行。四、总结与展望SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成SPIC 2022.All Rights Reserved.绿色 创新 融合,真信 真干 真成