海上风电开发风险研究

【摘要】：随着陆上风电场剩余场址限制和电能上网受限严重等问题的凸显，我国大规模商业化海上风电开发将成为新的方向，在未来五到十年内将会得到快速增长。在我国的海上风电项目开发的前期，对风险因素的研究还不够全面和深入，对某些风险因素的研究有缺失和不足。结合欧洲海上风电开发的实际案例和发展现状，同时也结合中国海上风电所面临的实际情况，从风资源评价、发电量预测、海上风机、施工安装和检修维护这5个方面展开进行风险因素的识别、分析（定性或定量）和风险控制研究。 结合欧洲A海上风电场的风资源评价和发电量预测工作，分析了海上风资源评价中隐含的统计误差和系统误差风险程度，包括仪器误差、可用率、扰流影响、纵向外推、水平转换、数据集时间段和长期趋势等，对结果影响总计达5.6%。随后，定量研究了发电量预测隐含的不确定性（功率曲线、尾流损失、电气损失和可用率）风险对发电量的影响程度，总计达9.6%（含风资源评价中隐含风险影响）。评估分析了台风对中国近海风电场发电量的影响，在福建、广东、海南和台湾分别为2.41%、2.48%、6.5%和10.91%。 从海上风机的技术特点出发，结合风机容量增长趋势、单位造价和技术壁垒，量化了风机容量差距带来的建设成本风险（约10%）。结合齿轮箱和直驱传动的故障调查，得出故障风险水平分别为2.2%和1.2%。对比齿轮传动和直驱传动的优劣，建议中国重点发展永磁直驱型海上风机。 依据欧洲最新施工技术发展，建议风机应在海上整体安装。经研究发现目前中国大型海上施工船舶的施工能力可满足需要，而且2台同型号船舶同时使用的成本风险较小。在施工工期研究中，提出需要重点考虑“天气窗口”和施工船舶能力与可利用性的风险。 结合欧洲已投运海上风电场的数据统计，分析量化了A风电场单次检修时间（9天）、齿轮箱单次故障对风电场可用率的影响0.45%，和单次更换的成本预测9,354,000元/年。 【关键词】：海上风电 风资源评价 海上风机 海上施工 风电场维护
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-32
• 1.1 选题背景和意义9-10
• 1.2 国内外风电发展现状10-16
• 1.2.1 欧洲风电发展概况10-12
• 1.2.2 中国风力发电的发展状况12-14
• 1.2.3 中国海上风电的发展状况14-16
• 1.3 海上风电开发研究现状16-29
• 1.3.1 海上风资源评价16-19
• 1.3.2 发电量预测19-22
• 1.3.3 海上风机22-24
• 1.3.4 施工安装24-25
• 1.3.5 检修维护成本25-26
• 1.3.6 海上风机基础26-27
• 1.3.7 海底电缆27-28
• 1.3.8 电气设备28-29
• 1.4 研究内容29-31
• 1.5 论文的结构31-32
• 第2章 风资源评价中的风险研究32-47
• 2.1 A海上风电场风资源评价的基本内容32-40
• 2.1.1 测风设施和数据集情况32-34
• 2.1.2 风况数据分析34-38
• 2.1.3 风速模拟计算38-40
• 2.2 A海上风电场风资源评价中的风险研究40-46
• 2.2.1 统计误差40-42
• 2.2.2 系统误差42-45
• 2.2.3 A海上风电场风资源评价风险汇总45-46
• 2.3 本章小结46-47
• 第3章 发电量预测中的风险研究47-60
• 3.1 A海上风电场发电量预测的基本内容47-50
• 3.1.1 A海上风电场的基本参数47-48
• 3.1.2 功率曲线和推力曲线48-49
• 3.1.3 计算结果49-50
• 3.2 不确定性风险分析50-54
• 3.2.1 风电场设备的不确定性51-53
• 3.2.2 A 海上风电场发电量预测风险研究结论53-54
• 3.3 台风对发电量预测的影响54-58
• 3.3.1 中国沿海台风历史资料54-55
• 3.3.2 台风对海上风电场的影响55-56
• 3.3.3 台风风险评估56-58
• 3.4 本章小结58-60
• 第4章 海上风机方面风险研究60-71
• 4.1 海上风机的特点60-62
• 4.2 装机容量62-65
• 4.2.1 容量增长趋势62
• 4.2.2 容量造价62-63
• 4.2.3 技术壁垒63-65
• 4.3 传动方式65-70
• 4.3.1 齿轮传动65-68
• 4.3.2 直驱方式68-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第5章 施工安装方面风险研究71-80
• 5.1 海上风机安装71-72
• 5.2 施工船舶72-78
• 5.2.1 打桩能力73-74
• 5.2.2 起重能力74-75
• 5.2.3 可利用性75-78
• 5.3 施工期的确定78-79
• 5.4 本章小结79-80
• 第6章 检修维护成本估算风险研究80-89
• 6.1 欧洲海上风电场检修维护成本统计80-81
• 6.2 单次检修时间81-84
• 6.3 主要部件故障率84-86
• 6.3.1 风机齿轮箱批次性缺陷风险研究84-85
• 6.3.2 可用率受批次故障风险影响研究85-86
• 6.4 大部件检修成本86-87
• 6.5 本章小结87-89
• 第7章 结论和建议89-91
• 7.1 结论89
• 7.2 建议89-91
• 参考文献91-96
• 致谢96-97
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果97

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