溫敏東　向茂盛

摘要：社會在進步，企業(yè)生產(chǎn)力呈現(xiàn)出飛速加快之趨勢，對能源的需求也隨之提升，基于對能源的保護，全球皆在尋找并利用多種不同的可再生資源以滿足建設(shè)多樣化的需求。風能可以應(yīng)對不同氣候，同時也是清潔可再生的一種有效資源，相關(guān)部門總攬全局對該資源特點進行研究，通過海上風電場建設(shè)來對其進行較為全面的使用，使之發(fā)揮出自身可循環(huán)的優(yōu)勢。實際建設(shè)中，因為設(shè)備制造模塊間的差異性，而使信息間的轉(zhuǎn)換呈現(xiàn)出不同程度之困難，對于風電場的建設(shè)及其自動化前行有著一定影響，故需盡快優(yōu)化海上風電場升壓站模塊化的整體建設(shè)，使之在新時期下穩(wěn)步前行。

關(guān)鍵詞：海上風電場;升壓站;模塊化;建設(shè);問題研究

我國在風力發(fā)電方面已有著多年研究，總裝機容量呈現(xiàn)出極高水準，甚至可以超越發(fā)達國家，繼而憑借極強綜合實力躋身于風電大國行列。海上風電場包含著豐富資源且凸顯出自身優(yōu)勢，相關(guān)部門對海洋環(huán)境進行全方位研究，對建設(shè)方案和設(shè)備使用等做好設(shè)計與后續(xù)管理，使資源釋放出風能的可再生之潛力。海上升壓站是對風電場所制造出的電能進行傳輸?shù)臉屑~，其可靠及安全性需得到極大程度加強，相關(guān)人員將其與陸地建設(shè)相對比，繼而進行模塊化建設(shè)，使信息交換更為便捷，保證建設(shè)朝著統(tǒng)一化方向前行。

一、海上風電場升壓站整體結(jié)構(gòu)

海上風電場模塊化升壓站即把升壓站根據(jù)實際情況劃分為多個模塊，在對各模塊進行安裝時選用鋼結(jié)構(gòu)來完成，同時在陸地做好組裝并進行科學調(diào)試，待一切正常而運至海上安裝，將各模塊連接為一個整體，構(gòu)成升壓站[1]。正常來講，海上風電場升壓站采用的風力機有著多樣性，類型冗雜各異，但每個類型都有葉片、支架等組成部分，同時有輪軸類旋轉(zhuǎn)部分，即風輪。根據(jù)類型的不同，考慮轉(zhuǎn)軸與風向間的角度，可以劃分為垂直或水平軸。具體而言，水平軸風力機的選用較多，其運行原理是氣流通過葉片時會對其形成一定作用力并分解至兩個不同方向，呈現(xiàn)出升力和阻力，下表面所具有的空氣壓力低于上表面，繼而產(chǎn)生“吸入”力，在多種力的共同作用下完成風力發(fā)電。水平軸風力機包括螺旋槳式、多翼式風力機;垂直軸風力機主要有組合型、旋轉(zhuǎn)渦輪等類型。

二、海上風電場升壓站模塊建設(shè)問題

海上風電場與陸地發(fā)電相比，有著較為突出的特點，其資源呈現(xiàn)出豐富性，不會與多個發(fā)展項目相矛盾，同時風速穩(wěn)定故可進行較大規(guī)模的建設(shè)，使之發(fā)揮出其可再生優(yōu)勢。但在新時期下的建設(shè)暴露出以下幾個問題：

（一）設(shè)計理念不先進

對于鋼樁、節(jié)點設(shè)計、吊點等環(huán)節(jié)需做到有針對性的調(diào)整。對于鋼樁與組塊的連接應(yīng)做好焊接，將以往水泥漿灌入手段進行改進，選用海上固定油氣設(shè)施完成過渡段連接方式的固定。對于節(jié)點設(shè)計，以往所選用的樁腿不連續(xù)方式會使受力呈現(xiàn)一定缺陷，凸顯不連續(xù)性，橫梁會傳遞所承受之應(yīng)力，但梁面會受到拉應(yīng)力的影響而出現(xiàn)節(jié)點撕裂。在吊點環(huán)節(jié)，若選用單面焊但卻進行雙面成形的方式時，會出現(xiàn)焊接收縮情況，增加縮裂紋，同時兩側(cè)筯板與加強環(huán)的焊道易重合，凸顯設(shè)計不合理性[2]。除此之外，在耐火涂裝環(huán)節(jié)，10mm厚度的耐火漆會給后續(xù)檢測帶來困難而可能對涂層進行破壞才能完成質(zhì)量檢驗。為此，施工單位應(yīng)選用科學方式，通過精準計算使焊接位置做到錯開，使數(shù)值保持在150mm左右，將以往設(shè)計理念不足做到極大程度彌補。

（二）施工工藝不到位

因施工工藝要點沒有被有效把，使環(huán)板組對間隙較大，防火結(jié)構(gòu)可有著一定不足。若環(huán)板焊接時先將其與梁進行焊接，之后再完成與立柱間的焊接，那么會增加環(huán)板和立柱間的應(yīng)力，繼而產(chǎn)生不同程度應(yīng)力裂紋。管線施工時，通常會選擇將孔開在結(jié)構(gòu)梁上，那么使結(jié)構(gòu)梁整體強度呈現(xiàn)出下降趨勢，甚至留下潛在的安全問題。防火結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，艙壁防火沒有凸顯完整性，密封性不足，防火膠泥封堵養(yǎng)護缺失易老化而出現(xiàn)問題。所以，在進行定位焊接時，應(yīng)在完成單面焊接后，需憑借極高責任感配以反面清除定位焊操作，凸顯工藝水準。與此同時， 施工人員結(jié)合實際情況避免在結(jié)構(gòu)梁上開孔，對已開孔位置進行結(jié)構(gòu)補強操作，將隱患控制在最小范圍。

（三）救生設(shè)備和消防設(shè)備安裝不標準

救生設(shè)備易出現(xiàn)安裝錯誤，在緊急情況下將不能夠凸顯其實用性。除此之外，消防設(shè)備的安裝位置不夠標準，滅火效果呈現(xiàn)出不足，應(yīng)將高壓水霧噴頭的設(shè)計高度進行科學調(diào)整，使之位置合適而增加滅火效果，故應(yīng)加強救生和消防設(shè)備的安裝管理。值得一提的是，電纜橋架的整體承載力度不高等，三維建模環(huán)節(jié)也不夠細致化。電纜較重而使電纜橋架在力的作用下發(fā)生不同程度變形，應(yīng)結(jié)合傳統(tǒng)思維，用普通角鋼來進行橋架組成，憑借其高強度來避免橋架在后續(xù)使用中變形的情況。

三、海上風電場升壓站模塊化建設(shè)措施

（一）載波控制模塊建設(shè)

海上風電場升壓站的模塊建設(shè)中，電流載波滯緩控制即將補償電流與指令信號做出比較，繼而得到差值并在載波滯環(huán)控制比較器中進行輸入，對補償電流所產(chǎn)生的變化進行極大程度控制，使驅(qū)動電路運行中所形成的PWM信號進行切實有效通斷。該模式的運行原理是依托于補償信號，將其視為參考值，繼而對載波滯環(huán)的控制帶進行科學設(shè)計。當實際運行時，補償電流有離開該控制帶之趨勢時，開關(guān)會隨之而呈現(xiàn)相應(yīng)運動，將補償電流進行有效控制，使之能夠始終處于載波滯環(huán)控制帶的整體范圍之內(nèi)。升壓載波控制模塊的建設(shè)中，可選用這一方式，通過有針對性的控制方法來達到海上風電場升壓站模塊建設(shè)的需求。因載波控制寬度的設(shè)計能夠?qū)﹄娏鞲櫺阅茉斐刹煌潭扔绊?，同時系統(tǒng)的響應(yīng)速度也會呈現(xiàn)出不同，開關(guān)頻率也被影響，故設(shè)計人員需結(jié)合實際情況來對載波滯環(huán)控制所需的寬度數(shù)值來進行科學設(shè)計。若寬度較大，開關(guān)器件的工作頻率不高，能夠減少開關(guān)工作中的損耗，也會使電流跟蹤誤差逐漸增大，那么控制精度則會呈現(xiàn)出下降趨勢，同時高次諧波分量也隨之加大。若是寬度不足，那么跟蹤誤差又會過小，雖然能夠合精度提升，不過開關(guān)頻率增加，其運行中損耗也呈現(xiàn)出增大趨勢，在后續(xù)養(yǎng)護時會增加整體成本，也易因重視度不足而留下隱患，極有可能出現(xiàn)不同風險，故須對寬度進行精準計算，保證模塊化建設(shè)成效。

（二）監(jiān)控系統(tǒng)模塊建設(shè)

升壓站屬于數(shù)字化的變電站，通常來講由過程層、站控層和間隔層組成，同時借助通信服務(wù)的相關(guān)協(xié)議，配以IEC61850的數(shù)據(jù)建模來完成。實際建設(shè)中，設(shè)計人員基于網(wǎng)絡(luò)通信等多個傳遞平臺來保證控制命令、監(jiān)測信號等數(shù)據(jù)能夠轉(zhuǎn)換為數(shù)字化方式，進行后續(xù)傳輸，通過極大程度分享來滿足程序化操作和網(wǎng)絡(luò)化二次功能等諸多需求。過程層通常會先用一些智能化一次設(shè)備，例如，電子式互感器，因其具有數(shù)字化接口，能夠通過網(wǎng)絡(luò)來完成建設(shè)及運轉(zhuǎn)中所需要智能化操作?？萍荚谶M步，DSP技術(shù)也呈現(xiàn)出完善趨勢，對于復(fù)雜的運行需求也能夠做到極大程度滿足，使模塊化建設(shè)呈現(xiàn)出高水準，其功能性也得到切實有效的釋放。實踐中，DPS控制系統(tǒng)已對模擬控制器的缺點進行補足，克服建設(shè)中諸多困難，對以往困局做到相應(yīng)突破，能夠完成更為復(fù)雜的計算。該系統(tǒng)也具有極強的抗干擾性，運行中凸顯出可靠性，將DSP芯片視為整體控制之中心來完成建設(shè)中所需的多種計算，使數(shù)據(jù)處理的整體能力做到切實有效提升[3]。通常情況下，監(jiān)控系統(tǒng)需要由諧波源負載、檢測電路、驅(qū)動和控制電路等來組成，才能滿足全方位的監(jiān)測需求?？刂齐娐分泻wAD采樣、PWM脈沖、坐標變換和電流閉環(huán)等，大多是由DSP 28335芯片來進行多種不同控制。檢測電路是由直流電壓檢測、補償和負載電流檢測等組成，還包括A相電壓的相關(guān)檢測。驅(qū)動電路能夠?qū)χ麟娐愤M行有針對性的保護，同時也有著一定隔離效用，諧波源負載是三相不可控的整流橋。

（三）濾波器模塊建設(shè)

海上風電場升壓站濾波器模塊的建設(shè)中需考慮到其并聯(lián)和串聯(lián)的兩種情況，以滿足被補償對象的需求，同時基于儲能元件可將其劃分為電流、電壓兩種類型。實際的模塊建設(shè)時，工作人員多會選用電壓型濾波器，應(yīng)對造價、體積和操作難度不同等多種情況。為迎合補償性能的需求，并聯(lián)型建設(shè)受到工作人員青睞，借助其優(yōu)勢來對電網(wǎng)中所出現(xiàn)的非線性負載進行切實有效的補償，故主電路應(yīng)設(shè)計成電壓型逆變器。例如，選用海上風電濾波器可以將諧波補償電流注入電網(wǎng)系統(tǒng)中，抵消電網(wǎng)當中存在的高次諧波，繼而將其得到極大程度減弱，使電氣設(shè)備免受其影響，對以往的電能消耗做到減少。實際操作中可能會遇到一些特殊情況，故需對其電壓值控制在電風相電壓的3倍左右，那么電壓值越大，那么補償電流所具有的跟蹤性能與隨之得到不同程度提升，但需注意電壓值不應(yīng)過高，故在多方考慮下應(yīng)對開關(guān)動作進行有針對性控制。

結(jié)束語：

新時期下，海上風電場升壓站所使用的部分設(shè)備在運轉(zhuǎn)時并未發(fā)揮出其應(yīng)有效用，并且操作技術(shù)等也有著一些缺陷，在成熟性上有待提升。實際操作時，系統(tǒng)會呈現(xiàn)出一定延時，對電流跟蹤帶來不同程度的影響，應(yīng)結(jié)合實際情況對所用算法做到改進，使操作中的誤差減少到最小而凸顯操作整體質(zhì)量。相關(guān)部門還需對風電場升壓情況進行相應(yīng)重視，借助多樣化手段使風電場升壓所具有的濾除環(huán)節(jié)的次諧波做到指定，繼而對海上風電場升壓的負擔，使整體工作效率得到極大程度提升，將以往遺留的問題得到逐一解決，讓模塊化建設(shè)步伐在新時期下加快，滿足社會多樣化需求。

參考文獻：

[1]全球最大漂浮式海上風電場將投運[J].風能.2019（11）

[2]大型海上風電機組水平單葉式吊裝技術(shù)分析[J].李紅峰，沈星星，張竹，王九華，程偉.風能.2020（03）

[3]海上風電場智慧調(diào)度平臺開發(fā)及應(yīng)用[J].杜杰，劉碧燕.風能.2020（10）