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摘要：随着国内海上风电的迅猛发展，海上风电场的开发建设已经呈现出更大的装机容量、更深的水深、更远的离岸距离等发展趋势。由于海上风场传输容量大，加之离岸距离远会引起场内集电线路损耗大、压降大、无功增加等问题，从而增加了运行成本。在风电场设置海上升压站可较好地解决以上问题。作为整个风电场的核心部位，为保证海上升压站在寿命期内可靠稳定运行，更好地为海上风电场提供输变电保障，其在基础施工、平台建造、设备安装、海上吊装等环节涉及到的关键技术问题，亟需深入研究。
关键词：海上风电；海上升压站；建造安装；海上吊装；关键技术
前言：
作为当前发展最快、最具商业化和规模化开发条件的可再生能源，风力发电得到了迅猛发展。近年来，国内陆上风电发展迅速，但东部沿海地区因用电负荷大、资源条件不足、建设用地短缺、环境保护严苛等因素制约，陆上风电开发的可行性越来越小。根据世界风电的发展经验，海上风电开发将是我国东部沿海地区今后风电发展的必然方向。海上风电向更大规模、更远海域发展，海上升压站作为海上风电场电能汇集、升压、配电和控制中心，成为海上风电场必备的配套设施。国外自2000 年发展海上风电以来，已陆续建成了二十余座海上升压站。国内海上风电发展尚处于初级阶段，截止2016 年底国内海上升压站仅建成6 座，海上升压站的核心技术尚未成熟，研究海上升压站的平台建安技术对今后海上风电项目的开发及施工具有很强的借鉴意义。
一、国内外海上升压站发展概况
到目前为止，国内外已经发展了三代海上升压站。
第一代海上升压站，风场容量在200MW以下，交流输电，离岸近，升压站一般一台主变，吊装前平台重量1000t 左右，如丹麦的Horns Rev 海上风电场；
第二代海上升压站，风场容量300-500MW，交流输电，升压站一般多台主变，平台重量1500t 以上，如Inner Gabbard 海上风电场；
第三代海上升压站，采用柔性直流输电，升压站设置汇流站，风机交流电经箱变升压，通过集电线路送到汇流站升压转直流，再通过柔性直流技术送往陆上控制中心，该技术目前尚处于研究和前期设计阶段，在建项目如德国Bard Offshore 1 海上风电场。
随着几代海上升压站的发展，通过在输电方式、结构布置、基础型式等方面的不断设计施工优化，由简到繁、由浅入深、由单桩到导管架，平台重量不断增加，由此可见，海上升压站发展已逐步适应当前海上风电场的发展要求，总体建设及运行经验较成熟。
国内海上升压站的发展目前尚处于第二代升压站阶段，截至2016年底国内海上升压站仅建成6 座（其中2座不属于真正意义的海上升压站），主要布置形式有整体式和模块式两种，基础形式包括单桩基础、四桩基础和导管架基础。
二、海上升压站基础
升压站基础工程包括桩基制作与打桩、附属构件的制作与安裝，若基础为导管架结构还包括导管架安放，基础考虑防腐和牺牲阳极保护。基础的选择主要受上部平台重量、布置以及海洋水文、地震工况等条件影响。
三、海上升压站平台
1.平台建造
升压站平台分为模块式和整体式，在施工环境条件和施工设备满足的前提下，一般采用整体式海上升压站。
整体式海上升压站需要在陆地分层预制，尽量加大地面预制深度，减少高空作业工作量，同时各层甲板片上的相关设备待甲板片吊装完成后进行就位安装。工艺管线、电气、仪表、舾装、通风、涂装等系统全部在陆地完成施工，并进行吹扫、试压和预试运，减少海上工作量。平台建造并完成设备安装后，运输到海上进行整体吊装。
2.主要设备选型
海上升压站电气设备选择时需充分考虑环境潮湿、盐雾重、出海检修受潮汐和恶劣天气限制等不利因素，并按照尽可能减少平台结构尺寸的原则，选用占地面积小、检修间隔周期长、维护工作量小、运行可靠性高的高压配电装置和开关柜。
除主要设备外，因升压站平台狭小，设备高度集中，发生火灾极易蔓延，且难于得到陆上的及时救援，消防系统应按照操作简便可靠、立足于自救的原则设计；暖通设计按照系统简单、占地小、尽量少的引入腐蚀性海风的原则设计。
3.平台运输
海上升压站上部平台可以选用两种装船方案，一是采用大型浮吊直接吊装就位于运输驳船，二是采用轨道滑移方式装船。根据升压站重量、建造运输条件、造价等因素，综合分析对比，选用经济合理的装船方案。
若上部组块重量适当，大型浮吊船可使用数量较多，可采用直接吊装作业；反之，若采用大型浮吊船成本过高，等待调度安排可能会影响到项目整体工期，此时如果建造基地有完备的滑移设备，并在滑移装船方面已具备丰富经验，可考虑选用轨道滑移方式装船。
4.平台吊装
根据施工区域水文、气象、潮汐情况，选择满足大型施工船舶作业要求的天气，吊装前对现场情况及水深进行测量，选用合适窗口期进行施工，以达到缩短施工周期目的。作为吊装准备的必要条件，反复研究、桌面演练吊装方案，并要求实际吊装控制精确，驳船靠泊、起钩、吊装各环节环环相扣，吊装需一次成功，作业风险大。平台吊装主要在以下四个方面进行有效控制：
4.1根据海床地貌和水深测量情况确定航道、施工船机布置方案
4.2根据潮水位监测情况并结合天气情况确定吊装时间窗口期
4.3提前收听天气预报，在未来3天内流速<4.0 m/s，风速<10 m/s，有效波高<1.0 m的条件下，可以进行海上吊装作业。
4.4现场吊装
有效利用高潮位作业时间，充分抓住天气、潮汛窗口，高效利用潮水连续进入施工海域完成现场吊装。
结论：
海上升压站是包括基础施工，平台制作、运输、安装与吊装等一系列复杂繁重的整体工程，为有效利用海上作业窗口期，必须确保陆上建造和海上吊装各项准备工作环环相扣，同时处理好结构、电气、暖通、给排水、消防等专业的衔接。本文通过阐述海上升压站建造安装关键技术，为国内海上升压站经济、可靠建设提供良好的技术参考。除此之外，海上升压站的舾装设计、防腐涂层、与海缆敷设施工界面管理、调试试运、平台布置优化、现场施工工艺要求等都需要做进一步研究，在后期运行中检验具体细节，积累施工和运维经验，借鉴国外设计与认证标准，做好总结优化，用于指导后续项目的建设。
参考文献：
[1]杨建军，俞华锋，赵生校，张占奎.海上风电场升压变电站设计基本要求的研究[J].中国电机工程学报，2016，36（14）.
[2]王志新.海上风力发电技术[M].北京：机械工业出版社，2013.
[3]DNVGL-ST-0145.Offshore Substations [ S] .DNV GL，2016.
作者简介：
吕爱玲（1988年9月），女，汉族，山东，本科学士，电力工程。
关键词：海上风电；海上升压站；建造安装；海上吊装；关键技术
前言：
作为当前发展最快、最具商业化和规模化开发条件的可再生能源，风力发电得到了迅猛发展。近年来，国内陆上风电发展迅速，但东部沿海地区因用电负荷大、资源条件不足、建设用地短缺、环境保护严苛等因素制约，陆上风电开发的可行性越来越小。根据世界风电的发展经验，海上风电开发将是我国东部沿海地区今后风电发展的必然方向。海上风电向更大规模、更远海域发展，海上升压站作为海上风电场电能汇集、升压、配电和控制中心，成为海上风电场必备的配套设施。国外自2000 年发展海上风电以来，已陆续建成了二十余座海上升压站。国内海上风电发展尚处于初级阶段，截止2016 年底国内海上升压站仅建成6 座，海上升压站的核心技术尚未成熟，研究海上升压站的平台建安技术对今后海上风电项目的开发及施工具有很强的借鉴意义。
一、国内外海上升压站发展概况
到目前为止，国内外已经发展了三代海上升压站。
第一代海上升压站，风场容量在200MW以下，交流输电，离岸近，升压站一般一台主变，吊装前平台重量1000t 左右，如丹麦的Horns Rev 海上风电场；
第二代海上升压站，风场容量300-500MW，交流输电，升压站一般多台主变，平台重量1500t 以上，如Inner Gabbard 海上风电场；
第三代海上升压站，采用柔性直流输电，升压站设置汇流站，风机交流电经箱变升压，通过集电线路送到汇流站升压转直流，再通过柔性直流技术送往陆上控制中心，该技术目前尚处于研究和前期设计阶段，在建项目如德国Bard Offshore 1 海上风电场。
随着几代海上升压站的发展，通过在输电方式、结构布置、基础型式等方面的不断设计施工优化，由简到繁、由浅入深、由单桩到导管架，平台重量不断增加，由此可见，海上升压站发展已逐步适应当前海上风电场的发展要求，总体建设及运行经验较成熟。
国内海上升压站的发展目前尚处于第二代升压站阶段，截至2016年底国内海上升压站仅建成6 座（其中2座不属于真正意义的海上升压站），主要布置形式有整体式和模块式两种，基础形式包括单桩基础、四桩基础和导管架基础。
二、海上升压站基础
升压站基础工程包括桩基制作与打桩、附属构件的制作与安裝，若基础为导管架结构还包括导管架安放，基础考虑防腐和牺牲阳极保护。基础的选择主要受上部平台重量、布置以及海洋水文、地震工况等条件影响。
三、海上升压站平台
1.平台建造
升压站平台分为模块式和整体式，在施工环境条件和施工设备满足的前提下，一般采用整体式海上升压站。
整体式海上升压站需要在陆地分层预制，尽量加大地面预制深度，减少高空作业工作量，同时各层甲板片上的相关设备待甲板片吊装完成后进行就位安装。工艺管线、电气、仪表、舾装、通风、涂装等系统全部在陆地完成施工，并进行吹扫、试压和预试运，减少海上工作量。平台建造并完成设备安装后，运输到海上进行整体吊装。
2.主要设备选型
海上升压站电气设备选择时需充分考虑环境潮湿、盐雾重、出海检修受潮汐和恶劣天气限制等不利因素，并按照尽可能减少平台结构尺寸的原则，选用占地面积小、检修间隔周期长、维护工作量小、运行可靠性高的高压配电装置和开关柜。
除主要设备外，因升压站平台狭小，设备高度集中，发生火灾极易蔓延，且难于得到陆上的及时救援，消防系统应按照操作简便可靠、立足于自救的原则设计；暖通设计按照系统简单、占地小、尽量少的引入腐蚀性海风的原则设计。
3.平台运输
海上升压站上部平台可以选用两种装船方案，一是采用大型浮吊直接吊装就位于运输驳船，二是采用轨道滑移方式装船。根据升压站重量、建造运输条件、造价等因素，综合分析对比，选用经济合理的装船方案。
若上部组块重量适当，大型浮吊船可使用数量较多，可采用直接吊装作业；反之，若采用大型浮吊船成本过高，等待调度安排可能会影响到项目整体工期，此时如果建造基地有完备的滑移设备，并在滑移装船方面已具备丰富经验，可考虑选用轨道滑移方式装船。
4.平台吊装
根据施工区域水文、气象、潮汐情况，选择满足大型施工船舶作业要求的天气，吊装前对现场情况及水深进行测量，选用合适窗口期进行施工，以达到缩短施工周期目的。作为吊装准备的必要条件，反复研究、桌面演练吊装方案，并要求实际吊装控制精确，驳船靠泊、起钩、吊装各环节环环相扣，吊装需一次成功，作业风险大。平台吊装主要在以下四个方面进行有效控制：
4.1根据海床地貌和水深测量情况确定航道、施工船机布置方案
4.2根据潮水位监测情况并结合天气情况确定吊装时间窗口期
4.3提前收听天气预报，在未来3天内流速<4.0 m/s，风速<10 m/s，有效波高<1.0 m的条件下，可以进行海上吊装作业。
4.4现场吊装
有效利用高潮位作业时间，充分抓住天气、潮汛窗口，高效利用潮水连续进入施工海域完成现场吊装。
结论：
海上升压站是包括基础施工，平台制作、运输、安装与吊装等一系列复杂繁重的整体工程，为有效利用海上作业窗口期，必须确保陆上建造和海上吊装各项准备工作环环相扣，同时处理好结构、电气、暖通、给排水、消防等专业的衔接。本文通过阐述海上升压站建造安装关键技术，为国内海上升压站经济、可靠建设提供良好的技术参考。除此之外，海上升压站的舾装设计、防腐涂层、与海缆敷设施工界面管理、调试试运、平台布置优化、现场施工工艺要求等都需要做进一步研究，在后期运行中检验具体细节，积累施工和运维经验，借鉴国外设计与认证标准，做好总结优化，用于指导后续项目的建设。
参考文献：
[1]杨建军，俞华锋，赵生校，张占奎.海上风电场升压变电站设计基本要求的研究[J].中国电机工程学报，2016，36（14）.
[2]王志新.海上风力发电技术[M].北京：机械工业出版社，2013.
[3]DNVGL-ST-0145.Offshore Substations [ S] .DNV GL，2016.
作者简介：
吕爱玲（1988年9月），女，汉族，山东，本科学士，电力工程。