风电场工程现场施工.docx
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风电场工程现场施工
学习情境五风电场的工程施工
任务一平坦风电场工程施工
学习情境五风力发电场的工程施工
任务一风力发电场的工程施工管理
学习目标
1．熟悉风电场施工准备工作；
2．掌握风电场施工计划的制定；
3．能够完成风电场施工方案。
风电场工程施工包括土建、道路、场地、风力发电机基础、风机塔架、场内配送电、送出工程、场内运输、机组吊装和调试试运行等。
风电场工程施工专业门类多，与火力发电厂相比，风电场工程施工显得复杂一些，协调工作量大，必须加强风电场工程施工管理。
为了总结当前我国在风电建设中的经验，特选择甘肃大唐玉门地卧铺风电场二期49.5mw工程机组工程为案例，把风力发电场工程施工管理、施工技术管理，风电机组吊装、土建施工、电气设备安装等的过程，从理论与实践的结舍上，做了论述，以推动风电事业的快速发展。
一、甘肃大唐玉门地卧铺风电场二期49.5mw工程介绍
（一）工程概况
1．概述
甘肃大唐玉门低窝铺风电场二期49．5MW工程（以下简称大唐玉门低窝铺风电场二期工程）位于甘肃省酒泉地区玉门镇西南约8km处的戈壁滩上，东经97．00'50”～97．03′00″，北纬40．10′30″～40０13′40″之间。
场址东侧紧邻已建成的甘肃大唐玉门风电场一期工程，东侧距312国道和兰新铁路约8km，南侧距四昌路约2km。
场址区场地开阔，地势平坦，海拔高度在l550m～1600m之间，施工交通条件方便。
甘肃大唐玉门风电有限公司（大唐甘肃发电有限公司出资60%、韩电甘肃国际有限公司（外资企业）出资40%）投资开发建设的大唐玉门风电场一期工程安装了58台VestaS公司生产的单机容量850kW的V52风力发电机组，总装机容量49．3MW，配套建设l座１l０kV升压变电所，2006年底已建成发电。
大唐玉门风电场二期工程设计安装33台1500kw的风力发电机组，总装机规模49.5ＭW，扩建一期110kv，升压变电所，工程总投资46377．45万元，建设期1年。
2．风能资源
该风电场位于甘肃河西走廊西段，河西走廊南边为延绵数百公里的祁连山脉，北边为以马鬃山为代表的北山山系。
中部为平坦的沙漠戈壁，形成两山夹一谷盼地形，成为东两风的通道，风能资源十分丰寓。
根据距风电场约8krn的玉门镇气象站l971年～2000年气象资料统计，年平均气温7．l℃，年平均气压847.2hpa，一年平均水汽压4．9hpa，年平均相对湿度42%，年平均降水量66．7mm。
该风电场主风向和主风能方向一致，以西（W）和东东北（ENE）风的风速、风能最大和频次最高，盛行风向稳定。
风速冬春季大，夏季小，白天大，晚间小。
根据风场附近大唐0001#测风塔2005、2006年实测资料，用wASP9.O软件推算到预装风电机组轮毅高度65m代表年年平均风速为7．32m/s，平均风功率密度为380V/m２，威布尔参数A=8．3，k=2．09。
根据《风电场风能资源评估方法》判定该风电场风功率等级为3级，风能资源较为丰富。
风力发电机组轮毂65m高度50年一遇极大风速为47．9m/s，小于52．5m/s。
60rn高度１5m／s风速段湍流强度o．07左右，小于０．１；，湍流强度较小。
根据国际电工协会IEC61400-1（2005）标准判定该风电场属IECIII类风场。
该风电场无破坏性风速，盛行风向稳定，风能资源较为丰富，具有一定规模的开发前景，是一个较理想的风力发电场。
3．工程规模
该风电场所处的嘉酒地区，电力供需矛盾突出，煤炭和水力资源等能源相对匮乏，但风能资源十分丰富。
该风电场建成投运后，与地方已建电站联网运行，富余的电力可送至甘肃电网，可有效缓解地方电网的供需矛盾，优化系统电源结构，减轻环保压力，促进地区经济可持续发展。
该风电场工程任务是发电，风电场建成后供电甘肃电网。
本期工程装机容量49．51ＭW，安装33台单机容量为l500kl/V的风力发电机组，并扩建一期110kV升压变电所。
年上网电量为1066l．3万kW．h，年利用小时数为2154h，容量系数０．25。
4．工程场址
风电场场址属于河西走廊西段的祁连山脉北麓山前倾斜平原的戈壁滩地，地貌上表现为戈壁平原，以山前冲洪积为主。
地势开阔，地形起伏不大，局部地段自南向北发育有浅而长的小沟槽。
地面高程自南向北渐降，坡度约为1%，海拔高度～般为1550m-1600ｍ。
5．工程地质
工程区地层主要为第四系上更新统冲积及洪积物组成。
场址区表层为第四系全新统粉砂土（①层）及砾砂土层（②层），位于多年冻土带内，结构松散，力学性质低，不宣作为持力层；上更新统的微胶结圆砾层（第③层），局部夹有多层中细砂透镜体，力学性质较好，该层埋深大于2．5m时，可作为基础持力层；弱胶结的圆砾层（第④层），力学性质较高，是较好的基础持力层。
工程场址区地震动峰值加速度为０．15g，地震动反应谱特征周期为０．40S，对应地震基本烈度为Ⅶ度，属构造基本稳定区。
场址区为中等复杂场地，地基等级为中等复杂地基，场地环境类别为Ⅲ类。
该地区多年季节性标准冻土深度为地面以下１．５～2．2lｍ。
场地地下水埋藏深度在20m以上，丰水年会发生间歇性洪水。
场址区盐渍土主要分布于场址区局部地表部分，未发生大面积的盐溃化，不会对建筑物基础构成较大影响。
场地岩土对混凝土具有硫酸盐弱～强腐蚀性，氯化物弱～中等腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有中等腐蚀性。
6．输配电布置
风电场二期工程装机规模49．SMW，风机所发电量经由1０kV集电线路（10kV架空线路）接至一期工程已建的110kV升压变电所内，升压至110kV后，通过已有的l回110kV出线送入阳关变。
110kv线路导线型号为LGJ-240，输电距离约12km。
本期工程需在变电所内扩建l回主变进线，新安装1台容量为50MVA的主变压器。
接入系统方案最终以接入系统设计审查意见为准。
风力发电机一变压器组接线方式采用一机一变单元接线方式。
风力发电机组机端电压690V，经低压电缆接至箱式变电站。
箱式变电站高压侧采用l0kV电压等级，本工程风电场风力发电机组进行了分组，每组对应一回10kV集电线路，共有7回集电线路。
110kV升压变电所110kV侧增加110kV主变压器I台、110kV进线间隔1个。
变电所110kV侧接线方式最终为单母线接线方式，共有110kV进线2回，l10kV出线l回。
本期工程风电场新增7回风机进线，均接入变电所10kV侧II段母线上，l回出线，变电所10kV侧最终接线方式采用单母线分段接线方式。
风电场监控系统分为在现地单机控制、保护、测量和信号及在中控室对风力发电机组进行的集中监控；也可在远离风电场的后方办公室对风力发电机组进行遥测和遥信。
已建的风电场一期工程及配套的110kV变电所是按无人值班、少入值守的原则设计的，按运行人员定期或不定期巡视的方式运行。
一期工程安装了一套综合自动化系统，具有保护、控制、通信、测量等功能，可实现风电场及110kV变电所的全功能自动化管理，实现风电场与地调端的遥测、遥信功能及风力发电公司的监测功能。
二期工程拟接入已建成的风电场一期工程110kV升压变电所，监控系统在已经建成的一期工程的监控系统中进行软件升级，硬件仍采用已经建成的一期工程的监控系统设备。
保护及测控装置组屏安装，安装地点利用一期工程二次室的预留位置。
7．场区总平面布置
甘肃大唐玉门地卧铺风电场二期49.5mw风力发电场布置了33台风力发电机和一回10kV集电线路（10kV架空线路）（接至一期工程已建的110kV升压变电所内）。
每台风机旁边设一台箱式变压器，各风机之间的交通联系采用简易公路相连接。
（二）自然条件
１．工程地质
（１）厂区工程地质条件。
①地形地貌
地处河西走廊西段，北邻马鬃山，南依祁连山脉。
马鬃山呈东西或北西向延伸，为一中低山地和丘陵区。
祁连山一般海拔3000m～4000m，属高山区，山势总体走势为北西西～南东东，与区域构造线方向基本一致。
祁连山北侧为山前倾斜冲积洪积平原，地势南高北低，高程自海拔2500m降至1500m左右。
场址区位于两山之间的坳地内，即祁连~走廊区盆地的次一级盆地玉门砰地内，地貌上表现为以戈壁平原、山前洪积为主。
覆盖着巨厚的晚第三纪至第四纪沉积物，其中发育有稀少的间歇性内陆河流。
地势开阔，地形起伏不大，局部地段自南向北发育有浅而长的小沟槽，一般宽lm~3m，深约l0cm，冲沟表面多为中细砂，撕而离程白南向北渐降，坡度约为1%，海拔高度一般为1550m～1600m。
②地层岩性
场区大地构造上属于河西走廊沉降带，为祁连山加里东陆台后期的巨型山前凹地，以新生代沉降为主。
出露地层由老至新为：
寒武系砂岩、板岩及火山喷发岩，夹少量的碳酸盐岩和硅质岩等；奥陶系页岩、砂岩、灰岩、火山岩、角砾岩；志留系砂质页岩、粉砂岩、砂岩等；三叠系长石石英砂岩、含砾砂岩、泥岩、粉砂者；侏罗系砂岩、砾岩、含砾粗砂岩、粉砂岩、页岩等；白垩系砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、砾岩；第三系陆相湖盆及山间坳地型沉积，主要为砾岩、砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、钙质泥岩等。
第四系：
第四系地层沉积类型繁多，层次清楚，分布极为广泛。
南缘以洪积和冰碛为主，颗粒较粗，以冰期堆积为主；向北变细，以间冰期堆积为主。
岩性为更新世洪积砂砾石层，次为全新世风成砂和盐类沉积。
场址地基土主要为第四纪上更新世冰水堆积及冲～洪积物，多为亚砂土、砂砾石层等，具一定层理。
该组地层分上下两部分：
下部地层（Q3-1p）以砂砾石层为主，夹砂岩透镜体，层理较清晰，构成河西走廊山前倾斜平原，俗称“戈壁滩”，时代属更新世晚期，厚25m~170m；上部地层（Q3-1p）主要为亚砂土，含少量细砾石和亚粘士透镜体，主要由冲～洪积形成，构成河西走廊主要农业耕地。
③地质构造
本区主要受河西构造体系控制。
河蕊系展布在甘、青两省毗邻地区的祁连山系东部及其东南麓，由以白垩系及第三系为主形成的一系列褶皱、断裂所构成，总体呈NW3300---NW3450方向左行雁列的隆起带和坳陷带。
ⅰ武威～庄浪河坳陷带：
由武威、庄浪河、河口等一系列北西西向左行雁列的新生代盆地和与其相伴的庄浪河断裂带组成。
此断裂带经古浪穿乌稍岭沿庄浪河向东南延伸。
主要由发育于早白垩世至中新世地层中的数条规模不等、彼此方向一致的断裂组成，总体走向NV/3300～3350，影响宽度3km～5km。
断层面多向西倾，切割中、下更新统。
ⅱ龙首山～冷龙岭隆起带：
该带以古生代地层和侵入体为主体，构成一条呈北北西向横跨河西走廊的隆起带，东西两侧均为中新生代盆地。
隆起带内发育一系列北北酉向压扭性断裂，切割三叠系及更新统。
该断裂带自燕山晚期以来曾强烈活动。
ⅲ张掖～民乐坳陷带：
张掖、民乐盆地由晚更新世和全新世的陆相碎属堆积物组成，盆地边缘出露上第三系和白垩系，总体呈北北西向伸展。
ⅳ合黎山～榆木山～大通山隆起带：
该带以NW3400.～NYV3500方向横跨河西走廊，带内发育一系列北北西向的褶皱和逆冲断裂，最重要的是榆木山东麓断裂带。
ⅴ酒泉～野牛台坳陷带：
由酒泉盆地、野牛台盆地等构成，单个盆地的长轴为北西向，总体呈北北西向，盆地均以新生界为主体组成。
ⅵ榆树沟山～祁连山主峰隆起带：
该带以lxlw3300～Nw3450方向横贯河西走廊。
两侧发育一系列北北西断裂褶皱，白垩系、第三系卷入其中。
主要有玉门镇东断裂、低窝铺东断裂、新民堡断裂、嘉峪关断裂、文殊山背斜及其相伴断裂。
断裂均向南陡倾。
断裂切割并控制了白垩纪地层和第三系红鱼盆地。
场区大地构造上属于河西走廊沉降带，该带为祁连山加里东陆台后期的山前凹地，以新生代沉降为主。
④新构造与地震
据甘肃省地质志，工程所在的祁连区新构造运动十分强烈，表现为普遍明的上升。
该区在北纬400以北地区，地处荒漠戈壁滩，人烟稀少。
由于历史文化等诸方面的原因，历史地震记载较少，自唐以来仅有十余次的地震记录，历史上最大一次地震是1932年12月25日发生在昌马的7.5级（东经9500′，北纬3909′）地震，大震后余震不断，半年后方息。
该地震震中距离场址区约70km，对场址区的影响烈度约为Ⅶ度。
根据国家地震局2001年1：
400万《中国地震动峰值加速度区划图》及《中国地震动反应谱特征周期区划图》资料，地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.40s，相对应的地震基本烈度为Ⅶ度。
工程区属构造基本稳定区。
（２）场地水文地质条件。
玉门镇一带属甘肃西北部的干旱气候区，年平均降水量65.3mm，年平均蒸发量2847.7rnrn，蒸发量大约为降水量的40倍以上。
主要河流有黑河、疏勒河、石羊河等，均发源于祁连山，受冰雪融水和雨水补给。
区内含水层的富水性受地形地貌、地层岩性、地质构造和气候的影响及制约，该场地的区域水文地质条件属贫水区。
本区地下水为潜水，地下水位埋藏深度一般大于20m。
在近场区三十里井子火车站曾进行过水文地质钻探，钻孔深达百米以上，未见到可供饮用的地下水。
玉门镇一带当地居民所用水井：
，浅井地下水埋深一般20m左右水质较差，深井地下水埋深为40m～80m，水质较好。
国营404厂生活及生产用水均源于附近的昌马水库。
在场址西北的疏勒河灌区地下水位长期观测孔，孔深8m，地下水位埋深约5m，含水层为砂卵砾石，主要受河水和渠水入渗补给。
含水层富水性较好，水质清澈，无色无味，属HCO3-Ca．Mg水。
根据玉门风电场一期工程水质分析成果，场区地下水总矿化度658.9mg/L，属淡水，Ph值7.38，属中性水至弱碱性水，永久硬度（CaCO3）190.2mg/L，碳酸盐硬度222.7mg／L，总硬度412.9mg/L，属硬水，水化学类型为HC03—K+Na．Mg水。
地下水对混凝土不具有腐蚀性，对钢结构具有弱～中等腐蚀性。
２．工程气象特征
（１）玉门镇气象站
①气象站基本情况
玉门镇气象站为国家基本气象站，位于玉门镇南郊，东经97002′，北纬40°16′。
气象站观测场高程1526m，于1952年7月设立，观测至今，记录有完整连续的气象资料。
大唐玉门风电场场址距离玉门镇气象站约8km，其间地形平坦，，没有大尺寸地形阻碍，与风电场平均高程相差40m，因此玉门镇气象站可作为分析该风电场风能资源的参证站。
玉门镇气象站建站至2003年风速测量一直采用人工站记录方式，人工记录测风仪为EL型，高度10.5m；于2003年开始人工站和自动站并行记录，自动站EL15-2/2A型，高度为10.5m，人工和自动站互为备份。
风向标经过磁偏角修正，设备经过标定。
玉门镇属大陆性中温带干旱性气候，根据玉门镇气象站1971～2000年30年气象资料统计，年平均气温7.1℃，年平均气压847.2hpa，年平均水汽压4.9hpa，年平均相对湿度42%，年平均降水量66.7mm。
玉门镇气象站气象要素统计见表5.1。
表5.1玉门镇气象站气象要素统计表（1971~2000年）
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
平均气压（hpa）
850.6
848.6
847.0
845.9
844.6
841.9
840.8
843.1
847.5
851.4
852.8
852.4
847.2
平均气温（0C）
-9.8
-5.9
1.1
9.4
15.8
19.9
21.7
20.5
14.9
7.0
-1.3
-7.8
7.1
极端最高气温（0C）
10.4
16.4
22.1
31.4
32.0
33.7
35.7
36.0
32.8
26.2
19.3
14.7
36.0
出现日期
6
26
28
29
27
27
27
15
8
5
1
14
8月15日
出现年份
1979
1992
2000
1994
1982
2n
1987
1975
1998
2000
1972
1978
1975年
极端最低气温（0C）
-28.8
-27.5
-19.6
-12.5
-4.2
2.6
6．7
3.4
-2.0
-22.5
-22.9
-35.1
-35.1
出现日期
17
4
2
11
2
1
1
31
27
28
30
27
12月27日
出现年份
1998
1980
1988
1979
1981
1980
1979
1997
1993
1986
1981
1991
1991年
平均水汽（hpa）
1.5
1.6
2.2
3.3
5.2
9.0
11.4
10.0
6.6
3.9
2.4
1.8
4.9
降水量
1.0
1.3
4.1
4.3
6.7
12.9
13.9
12.5
4.8
2.1
2.1
1.1
66.7
平均风速（m/s）
4.2
4.3
4.4
4.5
3.9
3.3
3.1
3.1
3.0
3.4
4.2
4.3
3.8
最多风向
W
E
E
E
E
E
E
E
E
E
E
W
E
频率（%）
27
25
27
21
22
19
17
22
23
19
24
30
20
日照百分率
75
71
67
69
71
70
68
72
78
80
77
74
72
沙尘暴日数
4
6
20
10
12
8
5
4
3
3
3
3
8.2
雷暴日数
0
0
0
3
7
25
27
12
4
0
0
0
7.7
50年一遇最大风速
25.0m/s（十分钟最大）（1971~2000）
常年冰冻期
10月下旬~4月下旬
②多年年平均风速
玉门镇气象站自1952年建站以来已有56年的气象观测资料，本阶段选取近30年（1978～2007年）的气象资料进行统计分析计算，玉门气象站1978～2007年年平均风速统计值见表5.2，年平均风速直方图见图2.1。
从图表中可以看出，从70年代至今，玉门镇气象站年平均风速有逐年减小的趋势，与全国其它气象站近年来的变化基本一致。
经调查分析，这与气象站周围高大建筑物逐年增多及全球气候变化有关。
表5.2玉门镇气象站近30年（1978~2000）平均风速、最大风速统计表
单位：
m/s
年份
平均风速
最大风速
年份
平均风速
最大风速
1978
4.1
21
1993
3.2
15
1979
4.1
22
1994
3.1
14
1980
4.1
21
1995
3.2
15
1981
4.0
20
1996
3.3
17.3
1982
4.0
21
1997
2.9
12.3
1983
3.9
19
1998
3.1
15.3
1984
3.8
17
1999
3.0
15
1985
3.8
18
2000
2.9
16
1986
3.8
25
2001
2.9
20
1987
3.7
17
2002
2.9
17
1988
3.6
19
2003
2.9
18.3
1989
3.5
18.3
2004
3.1
16
1990
3.3
22
2005
2.9
24
1991
3.3
16
2006
3.0
21.8
1992
3.2
17.3
2007
3.0
22.1
均值
3.39
18.3
③月平均风速
玉门镇气象站1978～2007年各月平均风速统计表见表2.4；1978～2007年各月平均风速直方图见图2.2。
由图2.2可以看出，该地区大风月集中在1l～翌年4月份，小风月集中在7～9月份。
也就是说，冬春季风大，夏季风小。
３．主机设备
根据玉门地区冬季低温统计，玉门地区历年最低气温为一280C，近五年低于-150C的
平均小时数为390～475h，低于一20℃的平均小时数为240～310h，低于一20℃时间约占
全年的2.7%～3.5%。
因此玉门风电场应选用低温型风机。
主机设备为1500mw型风电机组，由华锐风电科技有限公司生产。
机型特征参数如下：
叶片数：
3片
额定功率：
l500kW
风轮直径：
52～77m
切入风速：
3～4m／s
切出风速：
20～25m／s
额定风速：
11～l6m／s
安全风速：
50.1~70m/s
轮毂高度：
61.5～65m
二、施工准备工作
（一）风电场工程施工的施工范围
以甘肃大唐玉门地卧铺风电场二期49.5mw工程范围内的建筑工程、机电设备及安装工程为例，施工范围建筑工程主要包括发电设备基础、变配电基础、房屋建筑、道路、围墙、大门、施工电源、施工水源、场地平整、风电场内临时道路铺设及恢复、检修道路以及环境保护工程等；机电设备及安装工程主要包括发电系统安装工程、升压变电所系统安装工程、通信和控制系统安装、采暖、通风、照明、消防、全所接地系统安装等。
电气设备试验、设备卸车及保管（含大件运输在风场内道路的铺垫等工作）。
除高低压电缆、控制及集电架空线外的其他材料的采购以及负责设备厂供或甲供油漆的涂刷等工作。
（二）施工准备工作的重要性
现代企业管理的理论认为，企业管理的重点是生产经营，而生产经营的核心是决策。
施工项目的施工准备工作，是生产管理的重要组成部分，是对拟建工程目标、资源供应和施工方案的选择及其空间布置和时间排列等诸方面进行的施工决策。
由此可见，施工准备工作的基本任务是为拟建工程的施工建立必要的技术和物资条件，统筹安排施工力量和施工现场。
施工准备工作也是施工企业搞好目标管理，推行技术经济责任制的重要依据。
施工准备工作还是土建施工和设备安装顺利进行的根本保证。
因此，认真地做好施工准备工作，对于发挥企业优势、合理供应资源、加快施工速度、提高工程质量、增加企业经济效益、赢得企业社会荣誉、实现企业管理现代化等具有重要的意义。
实践证明，凡是重视施工准备工作，积极为拟建工程创造一切施工条件，项目的施工就会顺利地进行；凡是不重视施工准备工作，就会给项目施工带来麻烦和损失，其后果不堪设想。
所谓不打无准备之仗，就是这个道理。
（三）施工准备工作的内容
1．施工前的考察
施工前到有关风电场、风电机组制造单位，进行考察和技术交流。
考察设备的具体情况、吊装机械的具体配置和布置。
认真和设备厂家人员、兄弟施工单位人员进行交流，学习他们的经验，充实技术储备。
２．自然条件调查分析、熟悉施工环境
建设地区自然条件调查分析的主要内容有，风能资源情况，地质构造、土壤性质和类别、地基承载力，地震级别和烈度，地下水位高低变化情况，气温、雨雪、雷电情况，土的冻结深度和冬雨季的期限等情况。
熟悉施工环境的意义在于：
风力发电项目旌王点比较分散，每台风机的施工时间比较短，大型机械的转移十分频繁，合理的安排每台机电的施工顺序和机械转移路线直接影响施工工期。
在施工前，对每个风机的位置、风机之间的道路情况做到了如指掌，根据所选用的机械的性能，选择最短的转移路线和最佳路况，以减少机械转移时间和增大转移时机械安全系数。
3．对施工图和设备资料进行审查、学习
熟悉、审查施工图纸和风电机组设备资料，领会设计图，熟悉设备的安装技术要求。
在工程正式开工前进行施工图和风机技术说明书等情况资料的会审和学习，发现问题及时与业主、设计单位、制造厂家、并会同监理单位联系解决。
4．编制施工组织设计，制定施工方案
施工单位在工程中标后编制的施工组织设计，是施工准备工作的重要组成部分，是指导施工
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