【关键词】35 kV海缆;海上风电;施工优化;技术创新
引言
近年来,全球海上风电产业蓬勃发展,我国海上风电装机容量已跃居世界第一。海上风电已成为推动能源绿色低碳转型的重要力量,海上风电机组日益向大容量、远距离方向发展,对风电场内集电与送出系统提出了更高要求。35 kV海缆作为连接风电机组与升压站的重要纽带,其施工质量的优劣影响着风电场的发电效率与运维成本。但海缆铺设建设面临着海况复杂多变、作业工况恶劣等诸多不利因素,施工效率低、故障率高等问题日益凸显,传统的施工模式和方法已难以适应产业高质量发展的需求。
一、35 kV海底电缆施工优化与创新的重要意义
(一)提升海上电力传输系统的可靠性与稳定性
35 kV海底电缆是海上风电场电力收集与传输的重要载体。电缆施工质量的优劣,关系到风电场电力传输的稳定性与可靠性,海缆铺设施工不当易引发电缆故障,导致发电机组无法并网或电力传输中断,造成巨大的经济损失。海缆维修更换受海况条件制约,抢修周期长、成本高昂。提升海缆施工水平,是确保海上风电安全稳定运行的关键所在,通过施工工艺优化创新,精准把控铺设过程中的每个细节,提高电缆防护等级,能降低海缆故障率,维护电力传输系统高效稳定运转,为风电场发电保驾护航[1]。
(二)降低海缆工程建设与维护成本
海缆工程建设是海上风电开发的重要组成部分,工程造价在整个风电场投资中占比可观。铺设完成后的海缆运维成本也十分可观,而提升海缆施工水平,能有效降低工程建设和运维成本。施工优化能缩短施工工期、减少材料损耗,节约工程投入。高质量的施工有助于降低海缆故障率,避免高昂的运维与更换费用,尤其是海缆施工领域的技术创新,能显著提升海缆防护能力与使用寿命,在降本增效中发挥重要作用。可以说,施工优化创新是降低海缆全生命周期成本的关键举措,对于提升海上风电项目的经济性、推动风电平价上网具有重要意义。
(三)促进海洋可再生能源开发与利用
海上风电是我国实施海洋强国战略、建设海洋能源强国的重要抓手,海底电缆建设是推动海上风电规模化开发的关键一环。我国正大力推进以海上风电为代表的海洋可再生能源开发,而电缆施工水平的高低,在很大程度上制约着海上风电开发的步伐。高质高效的海缆施工能加快风电项目建设进度,推动大容量风电基地建成投产。电缆施工水平的提升,能为更大规模、更远距离海上风电开发奠定技术基础,助力我国海上风电由近海向深远海拓展。海缆施工领域的优化创新,是破解制约我国海上风电发展的“卡脖子”难题的关键所在,对于加快建设海洋能源强国具有重大战略意义。
二、35 kV海缆施工面临的主要挑战
(一)复杂海底环境条件下的施工技术难题
由于海上风电场多建设于水深大、水流急、地质条件复杂的海域,海缆铺设施工面临诸多技术难题。一是精确的路由测量与布设,海床地形复杂多变,存在沙波、沟槽、暗礁等障碍,给海缆路由规划和布放带来挑战。二是对复杂地质条件的适应性差,当前海缆铺设设备大多针对软土、沙土等单一地质设计,在岩石、砾石海床上施工困难重重,埋设精度难以保证。三是缆体防护困难,受海底地形起伏、水下障碍物等影响,海缆防护措施如埋设、抛石压护等难以到位,海缆长期裸露于海床,极易遭受损伤。复杂海洋环境对海缆施工技术提出了更高要求,亟需在精确测量、设备适应性、防护措施等方面寻求突破。
(二)海缆敷设与保护工艺的局限性
目前海缆铺设施工主要采用水下拖曳、水下机器人辅助等方式,施工效率和埋设质量有待提升。传统的海缆防护措施大多采用铺设沙袋、安装混凝土压块等人工作业方式,耗时费力且防护性能有限,尤其当海缆需穿越礁石区、水下管线密集区等复杂路段时,现有敷设保护工艺难以胜任。随着海上风电向大容量、远距离方向发展,以及高电压等级海缆的广泛应用,现有施工工艺局限性日益凸显,亟需开发高效、精准、可靠的海缆铺设设备和防护材料,从而破解制约海缆施工水平提升的瓶颈。
