风电工程中关键基础设施的设计与施工技术

风电工程中关键基础设施的设计与施工技术

张海一

国家电投集团河北电力有限公司张家口分公司

摘要：风能作为一种清洁且可以循环使用的能源如今已经被广泛应用于生活中各种关键场景之中。风能发电可以有效供给人们生活日常用电，减少对煤炭等常规资源的消耗，相关技术人员需要对风电工程中的关键基础设施进行有效设计，不断强化风力发电在实施过程中的效率与质量，并不断优化技术水平，促使风力发电可以为我国电力事业发挥出自身应用的作用。本文主要研究风电工程中关键基础设施的设计，并阐述具体的施工技术，以供参考。

关键词：风电工程；关键基础设施；设计与施工技术

随着科技与社会经济的不断发展，环境保护与能源安全逐渐成为全世界关注的焦点，同时，可持续发展作为我国经济发展的主旋律，在这样的背景下风电工程有着良好的发展前景。我国风能储量巨大且分布广泛，遍布全国各地，这对于风电工程的有效建设奠定了坚实的基础。为了进一步提升风电产能，完善当前风电使用效率，相关工作人员就要对风电工程中的关键基础设施的设计与施工进行优化，保证风能发电系统长期稳定的运行。

一、风电工程中关键基础设施的设计

（一）风机基础设计

风机为风电工程的核心基础设施，其工作原理较为简单，即为风轮在风力的作用下将动能转换为机械能，再通过风轮轴带动下产生电能。风机作为风机塔架和叶片的载体，需要考虑本身一定的承载力，有效抵抗风载、地震等外部力量。因此，工作人员在设计风机时，需要对施工地区进行地质勘察工作，确定地基的承载力，针对不同的地质条件选择不同的设计方案。如果风机设施在岩石地基上，需要采用浅基础技术，以此通过地基表面的高强度构造来承载风机的重量；如果地基土质较软，则可能需要使用桩基础，通过将桩打入更深的稳定土层中来获得足够的承载力。为了保证风机在工作时能够承载风力，则要在设计时考虑其荷载能力，这一点需要结合计算机技术制作对应的模型，考虑荷载的不同对风机设施的影响，保证风机不会因外力出现损坏情况[1]。

此外，风机基础设计也要根据具体的工程量进行选择，如果工程量较大所需风机设备也较为庞大，设计人员需要思考如何在较为狭小的地形中进行基础施工，同时考虑风机设备的防水等问题。风电工程设置地较为广泛不仅位于山川平原之中，而且在近海也有大量的工程设置，其设备往往要浸泡在盐水中，防腐设计也至关重要，这些都是设计人员设计风机时需要考虑的问题。

（二）电气基础设施设计

电气基础设施中的主要包括集电系统、升压站以及外送线路，这些设备可以保证整体风电工程的发电效率。集电系统主要通过风机带来的机械能转换的电能汇集到升压站，再由升压站输送至电网。因此，集电系统的设计需要选择合适的电缆与铺设方式。相关设计人员需要对路径进行仔细设计，避免因线路过长造成电能浪费等情况，同时保证接地设施稳定，确保集电系统可以在恶劣天气下安全使用[2]。

升压站的作用则是将集电系统中的电压升高，从而传送到电网之中。升压站的设计根据发电规模和电网方面的要求进行确认，保证升压站的布局方便后期维护，并将升压站与其他设备的距离与管道通道进行合理规划。

外送线路是指升压站到电网之间的通道，一个良好的外送线路需要考虑路线问题，尽量避免横穿居民区等其他复杂地形。同时风电工程的外送线路也要与电网接电规范一致，避免因为电能对电网造成的不利冲击。设计人员在设计时需要因地制宜考虑线路设计规则，考虑采用导线、抗冻设计等，并且做好监控防护措施，保证线路的安全稳定。

（三）道路与运输系统设计

风电工程的设置往往在人烟稀少、地形复杂地区，这些地区往往不具备良好的道路交通，因此风电工程的基础设施也要涵盖道路与运输系统的设计。风机上的风轮与叶片往往需要大型运输装置进行运输工作，在道路设计时往往需要对道路宽度、坡度以及转弯半径有着严格的要求。同时，在海上风电工程中，叶片、塔筒、机舱等大型部件的运输需要通过陆运再到海运到达施工现场，路线的设计同样重要，一个良好的运输系统设计可以保证风机部件可以安全到达，同时对后续的设备安装和风电场的顺利投产奠定基础。

二、风电工程中关键基础设施的施工技术

（一）风机基础施工技术

风机基础设施施工是风电工程中重要的环节，其施工质量直接影响到风力发电的运行效率和使用寿命。风机基础设施施工分为地基处理、基础浇筑以及防护处理三个步骤。在地基处理上，施工人员需要对施工现场进行勘察，如果土质不符合地基的构造则要对其进行填、夯实、注浆等地基处理技术，以增强地基的承载能力和稳定性。在一些地质复杂的区域，还可能需要采用桩基技术，将桩打入更深的稳定土层，以提供额外的支持。在基础浇筑施工上，施工人员需要控制好混凝土的比重，合适的配合比、密实度以及浇筑层厚度都会影响到风机设备使用寿命。由于风电工程往往体量较大，在混凝土施工时会出现温度裂缝的情况，针对这种情况施工人员需要采取温度控制措施，或者控制好浇筑间隔、添加防护层以及控制浇筑速度等操作。在装载好风机配件后，需要对设备进行维护与防水处理，在风机基础设施周围添加防渗层，保证风机不受外部环境损害

[3]。

（二）电气技术设施施工技术

电气基础设施的施工是风电工程中重要的工程内容，施工人员需要围绕集电线路铺设、升压站以及外送线路进行施工。集电线路需要施工人员控制好路径，选择最佳铺设线路控制施工成本，同时对电缆的铺设做好保护，防止由于线路问题导致电力运输时出现各种各样的问题。值得一提的是，电缆敷设不可存在着过大的弯度，或将电缆拉伸过大，防止电缆受损。此外，施工人员也要在集电线路中设置接地装置，确保设备不会被电气故障所影响。升压站的基础施工需要确保其中各类电气设备有着足够的强度，由于在变压器等大型设备施工中，必须保证开关柜、电容器等精密仪器的高精度安装，安装位置与设计图纸一致，并且各个固件之间的连接必须紧固。外送线路的架设施工技术涉及到杆塔基础施工、导线架设和线路附件安装等多个步骤。在施工中，工作人员需要保证尺寸和钢筋绑扎符合施工要求，并采取有效的防腐和防水措施，防止基础在使用过程中受环境影响而失效。导线架设是外送线路施工的关键环节，架设过程中需要控制导线的弧垂，保证导线在不同温度和载流条件下不会产生过大的张力或过度松弛。线路附件的安装，包括避雷器、绝缘子和接地装置等，需确保各附件的安装位置准确，并进行严格的质量检测。

（三）道路与运输系统施工技术

运输系统的设计与施工同样也是风电工程中必须考虑到的问题，风机部件往往巨大，需要专业车辆进行运输工作。因此，运输线路的规划需要考虑道路的承载、道路宽度和坡度，确保设备在运往场地过程中不会对组件造成损坏。值得一提的时运输系统的建设不仅要考虑到风机和各项运输的需求，还要根据后期的维护需求进行设计，保证风电工程在有效生命周期内的道路系统的安全稳定性。

结束语：综上所述，风能作为全球最热门的清洁能源，对于我国的发展有着巨大的帮，需要不断加大基础设施建设力度，保证风能持续发展。风电工程内的关键基础设施主要包括风机基础、电器设施以及道路与运输系统设计，这些关键基础设施设计涉及各个方面的因素需要设计人员进行综合考虑，保证基础设施的稳定安全性。同时，在施工阶段，这些关键基础的施工也要按照设计要求进行规范施工，保证风电工程的顺利建成和长期稳定运行。这些基础设施的高质量建设，不仅直接影响风电场的安全性和经济效益，也是推动风电行业可持续发展的重要保障。

参考文献：

[1]胡汉林,刘刚伟,杨健,等.山地风电工程风机叶轮整体吊装施工技术研究[J].中国新技术新产品,2023,(09):106-108.

[2]许浩,胡定贵,祝文海.基于三维模型的风电工程算量方法探索及实践[J].工程造价管理,2023,(02):76-81.

[3]陈晓辉,刘聪,闫俊北.风电工程项目建设及运营管理分析[J].中国高新科技,2023,(02):20-22.