目 录

译者序

原书序

致谢

关于作者

第1章海上风电场概述1

第2章风电场如何取得许可证6

2.1美国6

2.1.1海上风能潜力6

2.1.2海洋规划7

2.1.3请求建议书8

2.1.4联邦许可9

2.1.5州、地区和当地的许可10

2.1.6宣传推广11

2.2英国11

2.2.1海上风电潜力11

2.2.2海上规划11

2.2.3离岸租赁12

2.2.4许可与同意12

2.2.5其他的行业支持13

2.3德国13

2.3.1海上风电潜力13

2.3.2政府许可14

2.3.3州许可14

2.3.4海上风电常委会14

2.3.5其他重要的海上风电市场14

第3章项目计划16

3.1项目战略纲要16

3.1.1组织16

3.1.2符合许可的健康、安全和环境条件17

3.2项目执行计划19

3.3生产的启动22

3.3.1物流配置23

3.4投标及承包策略25

3.5质量保证和质量控制要求27

3.6安装时的人力资源27

第4章基本组织31

4.1销售32

4.1.1确认工程32

4.1.2投标项目32

4.1.3准备合同32

4.1.4协商条款32

4.1.5雇用子供应商33

4.1.6准备项目计划和执行文件33

4.1.7指定所有产品和服务33

4.1.8指定接口33

4.2计划33

4.2.1设计项目设备34

4.2.2设计项目进程34

4.2.3设施及指定设备的设计与计划34

4.2.4指定认证及其他形式的文本文件34

4.2.5开始前进行施工方法的尽职审查34

4.3质量保证与健康、安全和环境36

4.3.1明确接口及要求36

4.3.2项目的承诺36

4.3.3风险评估36

4.3.4危险识别37

4.3.5工作程序37

4.3.6供应商评估38

4.3.7员工训练38

4.4项目管理39

4.4.1工程尽职调查39

4.4.2签约子供应商39

4.4.3建立或收购并执行所有设备和服务39

4.4.4配置并管理现场40

4.4.5运载及安装风电机组41

4.4.6所有工作的文档41

4.4.7协调质量保证/健康、安全和环境工作41

4.5服务部门41

4.6技术管理42

第5章项目准备46

5.1确定项目参数46

5.2外包产品和服务47

5.3制定项目的健康、安全和环境计划与步骤48

5.4开发质量保证/质量控制的计划与步骤49

5.5确定方法和所需的设备49

5.6定义配套设施50

5.7编制最终的项目时间表50

5.7.1装备的选择51

5.7.2风力发电机类型51

5.7.3审计合同供应商52

5.8实施供应商和承包商的计划和程序53

5.9准备陆上和海上施工现场54

第6章项目执行59

6.1审核59

6.1.1必要的文件59

6.2项目启动顺序61

6.2.1岸基的准备和进展62

6.2.2海上场地的筹备和进展62

6.3监测活动64

6.4项目管理配置65

第7章接口管理69

7.1主要接口及随附的责任69

7.2与EPC承包商立约72

7.2.1DIY或分包73

7.3经济73

7.4接口和文件移交74

第8章健康、安全和环境管理86

8.1健康、安全和环境管理为何重要86

8.1.1项目中最重要的单个活动86

8.1.2健康、安全和环境组织86

8.2健康、安全和环境文件结构87

8.2.1监控和报告89

8.2.2审核和纠正动作与方法89

8.3健康、安全和环境与国家机构90

第9章工作船的协调93

9.1机构设置和职能93

9.1.1VTTC法律法规94

9.2操控中心及开展的工作94

9.2.1交通协调94

9.2.2交通控制95

9.3监督的组织95

第10章物流方案98

第11章常用安装方法102

11.1基础102

11.1.1重力式基础102

11.1.2单桩式基础103

11.1.3导管架式基础105

11.1.4三脚架式基础106

11.2安装基础108

11.2.1基础安装的运输109

11.2.2保护已安装的基础110

11.3注意事项111

11.3.1海港111

11.3.2装载111

11.3.3运输111

11.3.4出发及出发后111

第12章船舶及运输至海上安装121

12.1船舶类型121

12.1.1自力推进顶升船121

12.1.2有拖船协助的自定位顶升驳船122

12.1.3漂浮设备122

12.2选择特殊船舶时的权衡123

12.3评估设备125

12.3.1基本信息127

12.3.2运作及预订128

12.3.3装载量129

12.3.4预装配131

12.3.5开放式或封闭式甲板的可用度131

12.3.6吊装（顶升）系统132

12.3.7推进和DP系统134

12.3.8起重机类型135

12.3.9运输模式136

12.3.10顶升和顶降137

12.3.11等候天气139

12.3.12人员转移和居住140

12.3.13总结141

第13章有关港口的基本信息145

13.1理想港口的特点145

13.1.1项目港口及它们如何工作145

13.1.2港口来回运输145

13.2港口对项目的影响146

13.2.1理想港口的规模和布局146

13.2.2船舶与港口的组合147

13.3运行与维护147

第14章项目标准151

14.1海上接入系统151

14.2波浪152

14.3风153

14.4水流153

第15章运输风力发电机157

15.1安装船类型158

15.1.1单体船159

15.1.2双体船159

15.1.3SWATH船159

15.1.4起重船159

15.2运输系统164

15.2.1可用的系统164

第16章部署策略170

16.1海上设备共享170

16.1.1使用直升机171

16.1.2额外的安全设备172

16.1.3成本模型172

16.2维修船行业的未来趋势173

16.3人员船的选择标准173

16.4有关人员船的基本信息175

16.4.1海上接入系统（OAS）类型175

16.4.2一般参数176

第17章维修海上风电场180

17.1如何工作180

第18章环境及其他问题183

18.1保护环境183

18.2废弃物管理184

18.3污染问题186

18.4工作环境189

18.5打桩噪声189

18.6沉箱191

18.6.1沉箱基础安装的方法193

18.6.2使用沉箱安装单桩194

18.6.3使用沉箱安装锚桩196

附录关于运行与维护运输系统的结论199

A.1船舶199

A.2转移系统199

A.3建议200

结语2022100433B

本书是一本介绍和分析在海上风电场安装工程中所进行的计划和管理工作的专业参考书。全书大致可以分成两大部分：第1～8章介绍海上风电场安装工程的前期准备和相关管理工作；第9～18章介绍海上风电场安装工程的港口、船舶相关知识，指出海洋特性对安装工作的具体影响因素。附录部分涉及在海上进行运行与维护。 本书值得与海上风电场安装、建设、运行和维护工程相关的每一位工程师、研究人员、管理人员和政府人员仔细阅读和体会。

中国海上风能资源丰富，且主要分布在经济发达、电网结构较强、又缺乏常规能源的东南沿海地区。国内首个海上风电场--上海市东海大桥10万千瓦风电场项目已经开工建设，计划于2009年建成投产。中国海上可开发风能资源约7.5亿千瓦，是陆上风能资源的3倍。如东海大桥风电场年有效风时超过 8000小时，投产后满负荷小时数可达到2600小时以上，发电效益高于陆上风电场30%以上。

根据中国国家发改委“十三五”风电规划，2020年中国海上风力电装机500万千瓦，规划到2020年海上风电在建1000万千瓦。

海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，使得近海风力发电技术成为研究和应用的热点。多兆瓦级风力发电机组在近海风力发电场的商业化运行是国内外风能利用的新趋势。随着风力发电的发展，陆地上的风机总数已经趋于饱和，海上风力发电场将成为未来发展的重点。海上发电是国际风力发电产业发展的新领域，是“方向中的方向”。

中国海上风能资源储量远大于陆地风能，储量10m高度可利用的风能资源超过7亿kW，而且距离电力负荷中心很近。上海已开始海上风力发电项目的建设，到2010年，上海的风力发电总装机容量将达到200-300兆瓦。为达到这一目标，中国第一座长距离跨海大桥东海大桥两侧将建成中国内地首个海上风力发电场。

前言

第一部分 海上风能和海上风电场选址介绍

第1章 海上风能介绍

1．1 风能

1．2 海上风电场

1．3 能量成本

1．4 风电机组

1．5 争议问题

缩略语

参考文献

第2章 海上风电场建设和运行的经济学研究

2．1 引言

2．2 投资成本

2．3 运行费用

2．4 海上风电场的主要经济驱动因素

2．5 单位电量成本

2．6 未来海上风电的成本

2．7 结论

缩略语

参考文献

第3章 海上风电场的风资源：特点与评估

3．1 风资源评估的关键事项

3．2 海上风资源环境的性质

3．3 重要数据参数

3．4 观测方法

3．5 建模方法

3．6 未来趋势

缩略语

参考文献

第4章 测量海上风况的遥感技术

4．1 引言

4．2 传统方法

4．3 基于表面的遥感技术

4．4 星载RS

4．5 案例研究——近海风电场项目

4．6 未来趋势

缩略语

参考文献

第二部分 海上风电机组主要组件和设计

第5章 海上风电机组叶片材质的研发

5．1 对叶片材质的主要要求

5．2 叶片设计过程中测试材料和结构的作用

5．3 关于材料选择和叶片设计的案例研究

5．4 未来趋势

缩略语

变量

参考文献

第6章 海上风电机组叶片的设计

6．1 引言

6．2 空气动力学

6．3 材料

6．4 结构设计

6．5 制造

缩略语

变量

参考文献

第7章 海上风电机组齿轮箱设计及传动系动力学分析

7．1 引言

7．2 WTGS齿轮箱设计——概念阶段

7．3 WTGS齿轮箱设计——研发阶段

7．4 WTGS齿轮箱设计——生产阶段

7．5 动力传动系统动态分析

7．6 总结

缩略语

参考文献

第8章 海上风电机组发电机的设计

8．1 发电机设计的关键问题

8．2 电机的类型和操作原理

8．3 发电机的实际设计与制造

8．4 海上风电机组发电机的选择

8．5 海上风力发电机的未来趋势

缩略语

参考文献

第9章 电力电子部件建模

9．1 概况

9．2 半导体元件和开关电子管

9．3 滤波电感器

9．4 滤波电容器

9．5 评价手段和设计方法

9．6 1MW的2L—VSC的计算案例

缩略语

变量

参考文献

第10章 海上风电机组塔架的设计

10．1 简介

10．2 塔架功能及类型

10．3 参考标准

10．4 螺旋设计过程和负荷分析

10．5 壳体和法兰尺寸

10．6 辅材、其他结构细节和涂层

10．7 优化考虑

10．8 结束语

缩略语

变量

希腊符号列表

参考文献

第11章 漂浮式海上风电机组的设计

11．1 介绍

11．2 漂浮式海上风电机组设计：主要预备步骤

11．3 漂浮式海上风电机组设计的关键问题

11．4 总结：案例研究

11．5 未来趋势

缩略语

变量

参考文献

第三部分 海上风电场并网

第12章 海上风电场阵列

12．1 海上风电场阵列的基础

12．2 设计原则

12．3 主要内容

12．4 拓扑结构

12．5 变流器连接方式和集电装置设计

12．6 风电场尾流布局——尾流效应

12．7 控制目标

12．8 集电装置的设计过程

缩略语

参考文献

第13章 连接海上风电机组和陆上设施的电缆

13．1 介绍

13．2 海上风电场电缆

13．3 海上电缆的安装、保护和挑战

13．4 悬浮风电机组和变电所的动态电缆

13．5 海底电缆的机械特性

13．6 海上风电场展望

缩略语

参考文献

第14章 海上风电机组与陆上电网的并网

14．1 介绍

14．2 风电场集电系统

14．3 海上风电输电系统

14．4 电压源换流器

14．5 未来海上风力发电输电计划的发展

14．6 总结

缩略语

参考文献

第15章 海上风电场储能

15．1 介绍

15．2 储能技术

15．3 展示性案例研究：位于澳大利亚Rhodes岛和希腊Astypalaia岛的S—PSS

15．4 结论

缩略语

参考文献

第16章 水电的灵活性与输电网络拓展以支持海上风电的并网

16．1 介绍

16．2 技术

16．3 总结案例学习

16．4 具体情况

16．5 总结

16．6 结论

缩略语

参考文献

第四部分 海上风电场的安装和运营

第17章 海上风电场的装配、运输、安装和调试

17．1 引言

17．2 部件交付

17．3 陆上装配

17．4 海上运输

17．5 海上安装

17．6 测试和调试

17．7 结论和展望

缩略语

参考文献

第18章 海上风电机组的状态监控

18．1 海上风电机组可靠性

18．2 海上风电机组运营和维护所面临的挑战

18．3 海上风电机组状态监控技术

18．4 海上风电机组状态监控系统

18．5 用于风电机组状态监控的信号处理技术

18．6 风电机组状态监控的现有问题和未来趋势

缩略语

参考文献

第19章 海上风电场的健康和安全

19．1 介绍

19．2 法律框架

19．3 安全管理系统

19．4 计划、执行、检查、处理

19．5 海上可再生能源产业

19．6 计划

19．7 执行

19．8 检查

19．9 处理

19．10 展望

19．11 结论

缩略语

第20章 海上风电机组基础分析和设计

20．1 海上风电机组结构体的基础选择

20．2 海上基础的载荷系统

20．3 海上风电机组单桩基础的一般情况

20．4 海上设计规范和方法

20．5 单桩一土壤性能调查

20．6 海上风电机组基础设计

20．7 未来展望和研究需要

缩略语

变量

参考文献2100433B