​打卡全球著名海上风电场系列（2）——英国“伦敦阵列”

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海上风电场巡礼，打卡全球著名海上风电场系列（2）

——英国“伦敦阵列”

伦敦阵列海上风电场

（本文资料、报告和高清图片、视频可提供下载，后台回复打卡海上风电场）

The London Array

导读

英国风电资源丰富，陆上和海上风电的发展潜力巨大。受节能减排等政策、福岛核电站事故的影响，英国2011年提出将重点调整发电结构，大力推进低碳减排和能源转型的重要战略。而早在10年前的2001年，英国即已经准备建设当时世界最大的海上风电场——“伦敦阵列”（London Array）。
图1 “伦敦阵列”海上风电场地理位置示意

项目开发时间表

London Array项目于2001年提出，到2007年才授予所有权，项目批准已耗费7年时间。该项目本计划分两阶段开发，总装机1GW。但只完成了第一阶段。第一阶段施工于2009年启动，建设了陆上变电站，2011年开始海上部分的基础施工，2012年1月安装了第一台风电机组，同年10月首台机组发电，2012年12月安装了最后一台风机。2013年4月8日开始全面投产运行。风电场由英国首相卡梅伦于2013年7月4日揭幕。当时为全球最大海上风电场。为了保护鸟类迁徙通道，该项目第二阶段于2014年2月被取消。

风电场位于距离英格兰肯特和埃塞克斯海岸20公里的海上，从卫星成像照片看，“伦敦阵列”位于泰晤士河与北海的交汇辐射地带，规模宏大、蔚为壮观。整齐排布的白色亮点是海上风机，几条白线是运维船舶航行时产生的尾迹。
图2 “伦敦阵列”海上风电场卫星区位图　　　　图3 “伦敦阵列”海上风电场卫星成像照片正如名字所示，伦敦阵列的风机分布很像一个阵列。

175台风机阵列分布和海底情况图

（本文资料、报告和高清图片、视频可提供下载，后台回复打卡海上风电场）

详细的风机和升压站、电缆连接布局图

风电场基本情况
“伦敦阵列”海上风电场装机容量630MW，发电量足以供应56万户家庭供电。该项目建设时由德国意昂集团(30%)、丹麦能源公司DONG Energy（后改名沃旭能源Orsted）(50%)、阿联酋能源公司Masdar(20%)等公司共同开发，总投资额15亿英镑，约合145亿元人民币。
早期项目股份结构
目前项目股权结构变更为： Ørsted（25%）、RWE（30% ）、 La Caisse de dépôt et placement du Québec（25%）、 Masdar（20%）。
London Array的基本信息如下表所示：


“伦敦阵列”采用德国西门子公司的SWT-3.6-120风机，单台功率3.6MW。每套装置均配备3个叶片，直径约120米，距离海面高度175米。175台风机主要利用西南风季风，均匀分布在100平方公里的海面上，风机与风机的间距约为650到1200米。

风电场位于两个天然沙洲上，水深约25米。该地点靠近陆上电力基础设施，并且避开了主要运输路线。“伦敦阵列”开发商指出，该项目每年可减少92万5千吨二氧化碳排放，相当于30万辆汽车的年排放量。
包括两个海上升压站和一个陆上变压站，近450公里的海上电缆连接。由JDR设计和制造超过200公里长的33kV海底阵列电缆。

“伦敦阵列”升压站，采用单桩基础

变电站是由Fabricom、lemants和Geosea的合资企业Future Energy设计、建造和安装的，电气系统则由西门子输配电有限公司提供和安装。Smulders为London Array风电场设计，生产和组装了两个海上升压站。升压站上部重量1600吨。

施工情况简介
“伦敦阵列”所处位置洋流速度较快，海床性质多变，小区域的变化非常剧烈，对风机和基础结构的安装带来巨大挑战。

伦敦阵列共使用了177个单桩基础。两个用于海上变电站，175个用于风电机组。每个都需要独立设计。

单桩最长68m，直径5.7m，最大重量为650吨。顶部安装有过渡段（高28m，重245~345吨），过渡段上安装有维护用梯子和平台，涂成黄色以提高其可见性。

London Array是世界上第一个在其单桩顶部使用锥形接头以防止过渡件滑动的项目。该设计与一个单独的联合行业项目同时进行，目的是避免在过去的单桩基础上出现的一些问题。在单桩顶部设计一个缓倾斜的圆锥体，然后在过渡件底部也设计成一个圆锥体内部。加上卡销进一步确保稳固，并在两个表面之间灌入一层水泥浆。

伦敦阵列采用的单桩，塔筒滑入单桩基础用到的卡销brackets示意图

项目水深从潮间带到25m不等，基础安装使用两艘专门建造的自升船：MPI Adventure用于深水中，另一艘Sea Worker负责较浅区域的安装。另一艘HLV Svanen船用于在较复杂的位置安装了少量基础。每个基础的平均安装时间为1到2天，工程从2011年3月至2012年10月进行。

SeaWorker（上左）, Matador 3（上右）和 Jan Leenheer（下）
安装船1：MPI Discovery“发现号”MPI 的Adventure“探险号”负责一部分基础的安装，该公司的另一艘新船MPI Discovery“发现号”被用于安装一些基础和风电机组。该新建专业海上风电安装船可起重1,000吨，在40m深的水域中运行，具有六个自升支腿，提供了一个可安全安装风电机组的稳定平台。它是当时世界上航速最快、举升高度最高、周转率最快的风电安装船。
图4 MPI Discovery“发现号”风电安装船
图5 MPI Discovery“发现号”风电安装船施工图
“发现号”有六条机械腿，从龙骨到腿的顶端大概为75米，每一条腿都是用8个巨大的圆筒撑高，每一个垂直腿都由巨大的钉扎系统固定。
“发现号”采用液压方式完成机械腿插入海床及收回操作，船上配有1台1000吨的起重机，用来组装整个风电机的上部结构。当“发现号”将机械腿插入海床时，能够将工程船在水平方向上固定，并借助液压设备进行垂直方向的升降，以完成不同高度的设备的安装。
图6 “发现号”风电安装船底部效果图
图7 “发现号”风电安装船机械腿

安装船2：A2Sea Sea Worker

伦敦阵列还使用了A2Sea 的Sea Worker安装基础和风机。这是专为海上风电行业设计的现代自升式驳船。该船与MPI Adventure和MPI Discovery一起使用。很可惜，Sea Worker“海工号”在2016年1月27日在北海海域倾覆，当时该船真拖往埃斯比约港，但遭遇恶劣风暴，拖绳断裂导致该船侧翻，但无人员伤亡。

点击播放视频：伦敦阵列基础和风机的安装

变压站和电缆建设

“伦敦阵列”采用长达400余公里的输电网，在两座巨大的升压站汇集，升压站将风机发出的电从原本的3.3万伏特增加到15万伏特后，再输送到陆上，以减少输送过程中的损失，最后加入英国电网系统。 
图8 “伦敦阵列”电缆连接示意图

结语

伦敦阵列最典型的图片，蓝色海洋上白色风机

英国海上风电起步落后于丹麦和瑞典等国，但英国在海上风电领域实现快速发展，表现十分突出，如今已成为海上风电的领导者。除了良好的区位优势以外，上述成就要归功于英国政策的驱动和完善的政府监管体系。英国《气候变化法》规定到 2050 年英国温室气体排放量在 1990 年的基础上减少 80%，是全球首个将温室气体减排目标写进法律的国家。同时，英国在风电技术和工程上敢于创新，为践行2050年零污染战略规划目标不断尝试和突破进取。这一切使得英国在海上风电开发和电力市场改革方面均处于世界领先地位，值得我国风电行业学习借鉴。　
另外，全球海上风电产业链合作对海上风电产业的发展也很重要。丹麦DONG能源很早就进入英国海上风电场的开发，近年更是改名为沃旭能源，已成为全球最大的海上风电运营商，仅在英国海域即参与开发了12个大型海上风电场。全球最大的海上风电场的开发，都有沃旭的身影。

沃旭能源（Ørsted）在英国开发的海上风电地图

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参考链接：https://www.mywindpowersystem.com/2012/01/26/innovative-london-array-design-approved/

https://orsted.co.uk/en/energy-solutions/offshore-wind/our-wind-farms

https://www.eoi.es/blogs/pablosanchezsanchez/2014/03/30/london-array-where-amazing-happens/

https://www.eoi.es/blogs/pablosanchezsanchez/files/2014/03/FOUNDATION-INSTALL-PLAN.png

https://www.atlasobscura.com/places/london-array

https://www.smulders.com/en/offshore-wind/london-array/170

https://www.jdrcables.com/case-studies/london-array-offshore-windfarm/

https://londonarray.com/offshore-construction/

https://www.power-technology.com/projects/london-array/

https://www.4coffshore.com/news/a2sea-rescue-crew-from-sea-worker-nid3213.html

打卡全球著名海上风电场系列

Ørsted - Hornsea Project OneHornsea One项目资料打包下载（351MB）：包括安装和运维船信息、图片、PDF、新闻册、视频等，关注风能专委会CWEA公众号，后台回复关键字“打卡海上风电场”下载。

参考：能明白@会客厅第三期：秦海岩谈海上风电的昨天、今天和明天（附视频和演讲PPT下载） 
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