萬(wàn) 軍

(1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)浙江省電力設(shè)計(jì)院有限公司,浙江 杭州 310012; 2.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)東北電力第二工程有限公司,遼寧 大連 116023)

0 引言

近年來(lái),隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及“3060”“雙碳”戰(zhàn)略的提出,以風(fēng)力發(fā)電為代表的新能源迎來(lái)了蓬勃發(fā)展。 關(guān)于陸上風(fēng)電大件運(yùn)輸相關(guān)的研究亦層出不窮,諸如:文獻(xiàn)[1]從路線(xiàn)選擇方法的角度對(duì)陸上風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)輸進(jìn)行了相關(guān)研究;文獻(xiàn)[2]從運(yùn)輸路線(xiàn)規(guī)劃及優(yōu)化的角度開(kāi)展了相關(guān)研究工作;文獻(xiàn)[3]開(kāi)展了基于BIM 的風(fēng)電大件運(yùn)輸路徑規(guī)劃的相關(guān)研究;文獻(xiàn)[4]從大件設(shè)備運(yùn)輸可行性評(píng)價(jià)的角度開(kāi)展了一定的研究工作;文獻(xiàn)[5]則重點(diǎn)研究了陸上風(fēng)電穿越城市區(qū)域大件運(yùn)輸路線(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題;文獻(xiàn)[6]研究了陸上風(fēng)電大件設(shè)備采用水路運(yùn)輸時(shí),港口選址的相關(guān)問(wèn)題;文獻(xiàn)[7-8]從大件設(shè)備運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的角度,進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并提出相應(yīng)的對(duì)策和預(yù)防措施;文獻(xiàn)[9]從運(yùn)輸方案設(shè)計(jì)的角度對(duì)陸上風(fēng)電場(chǎng)大件運(yùn)輸展開(kāi)了探討。 通過(guò)查閱上述相關(guān)文獻(xiàn),了解到目前相關(guān)研究主要集中在一般傳統(tǒng)的山地或非臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)領(lǐng)域,尚缺乏陸上風(fēng)電場(chǎng)領(lǐng)域中重要分支——臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)大件設(shè)備運(yùn)輸方面的相關(guān)研究,這也是本文研究的重點(diǎn)所在。

由于近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步,使得捕捉風(fēng)能資源的水平不斷提高,各種“低風(fēng)速、大槳葉”風(fēng)電機(jī)型陸續(xù)投入使用,陸上風(fēng)電的場(chǎng)址也逐漸從高山發(fā)展到了臨近江、河等水域的平原地區(qū),一些臨近水域的陸上分散式風(fēng)電項(xiàng)目在整個(gè)陸上風(fēng)電建設(shè)領(lǐng)域中占比不斷提高。 因此,在充分考慮臨近水域陸上風(fēng)電特點(diǎn)的背景下,積極開(kāi)展與臨近水域陸上風(fēng)電自身特點(diǎn)相適應(yīng)的大件運(yùn)輸方面的相關(guān)研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 概念及特點(diǎn)

臨近水域陸上風(fēng)電一般指靠近江、河等水系,實(shí)際工程中多以臨近江、河等水系的分散式風(fēng)電項(xiàng)目為主,這類(lèi)型風(fēng)電場(chǎng)的主要特點(diǎn)是一般位于平原開(kāi)闊地帶,周?chē)蜉^多,場(chǎng)址陸地往往被切割成若干獨(dú)立區(qū)塊,風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)布置較為分散。 本文所指的臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)如圖1 所示。

圖1 臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)

2 問(wèn)題分析

隨著上述臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)近年來(lái)的不斷涌現(xiàn),其風(fēng)電設(shè)備大件運(yùn)輸問(wèn)題也成了業(yè)內(nèi)新的研究課題。 傳統(tǒng)陸上風(fēng)電場(chǎng)的大件運(yùn)輸,一般是通過(guò)借用現(xiàn)有道路和新建道路來(lái)實(shí)現(xiàn),基本方式是從風(fēng)機(jī)設(shè)備廠(chǎng)通過(guò)高速、國(guó)道、省道、縣道、風(fēng)電場(chǎng)周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)現(xiàn)有可借用道路以及新修道路運(yùn)輸來(lái)完成。 其中,除了新修道路外,前述其他運(yùn)輸途經(jīng)的借用道路一般都存在需要改造且滿(mǎn)足風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)輸要求后方可投入使用等二次改造修建的問(wèn)題。

對(duì)于傳統(tǒng)的山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)而言,其運(yùn)輸方式比較單一,基本遵循陸路運(yùn)輸一種方式,但對(duì)于臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)而言,隨著其地形條件、周邊環(huán)境的變化,其運(yùn)輸方式就會(huì)有多種選擇,即:全程陸路運(yùn)輸、全程水路運(yùn)輸以及水陸混合方式運(yùn)輸,然而這些可選的現(xiàn)狀運(yùn)輸方式都不同程度地存在著問(wèn)題與不足。

2.1 全程陸路運(yùn)輸方式

對(duì)于臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)而言,當(dāng)采用全程陸路運(yùn)輸方式時(shí),則往往存在運(yùn)輸路線(xiàn)長(zhǎng)、改造工程量大、運(yùn)輸成本高等一系列問(wèn)題。 具體原因有以下兩點(diǎn):

(1)風(fēng)機(jī)機(jī)位分散,被水系隔離,需繞行較遠(yuǎn)距離才能到達(dá)各風(fēng)機(jī)機(jī)位,運(yùn)輸路程長(zhǎng)。 由于臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)周?chē)椴妓?整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)往往被水系切割成多個(gè)不同區(qū)域,各區(qū)域被自然水系天然隔離,道路一般無(wú)法直線(xiàn)距離直接運(yùn)輸,因而采用全程陸路運(yùn)輸往往需要繞行較遠(yuǎn)的距離才能到達(dá)被地形切割后的各區(qū)域相應(yīng)的每臺(tái)風(fēng)機(jī)機(jī)位處。

(2)改造點(diǎn)多、工作量大,運(yùn)輸成本高。 由于臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)一般位于地形較好的平原地區(qū),這些地區(qū)一般也是工商業(yè)、民用住宅集聚區(qū),電線(xiàn)電纜、交通標(biāo)志、道路行道樹(shù)等與工業(yè)生產(chǎn)、居民生活息息相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施及“障礙物”較多,陸路大件運(yùn)輸途經(jīng)的借用道路需改造的點(diǎn)也隨之增多。 隨著繞行道路距離的增長(zhǎng),疊加改造點(diǎn)數(shù)量的劇增,臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)采用全程陸路運(yùn)輸方式的弊端顯而易見(jiàn)。

2.2 全程水路運(yùn)輸方式

由于臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)周?chē)鞋F(xiàn)成水路,采用水路運(yùn)輸,的確可謂因地制宜,本應(yīng)是臨近水域陸上風(fēng)電大件運(yùn)輸?shù)氖走x,但結(jié)合多年參與臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目的相關(guān)工程實(shí)踐表明,全程水路運(yùn)輸方式實(shí)際運(yùn)行中亦存在諸多問(wèn)題,具體如下。

(1)橋梁下方空間受限,存在通航問(wèn)題。 一般而言,水系分為干流與支流,干流水系一般為大江或大河,大江或大河上往往設(shè)有大型橋梁,干流上的大型橋梁下方一般均可通行大型貨船,但遇到支流時(shí),由于支流上一般設(shè)置的是小型橋梁,橋梁跨度小,橋下通行空間有限,因而導(dǎo)致支流橋梁下方只能通行小型船只,甚至無(wú)法通行船只,但往往臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)機(jī)位主要散布在各個(gè)支流的延伸段。 因此,僅通過(guò)全程水路運(yùn)輸,臨近水域陸上風(fēng)電大件設(shè)備的末端水路支流運(yùn)輸往往存在一定的問(wèn)題。

(2)支流狹窄,無(wú)法通航。 有些支流的水系狹窄,根本無(wú)法通行運(yùn)輸船只。

(3)無(wú)碼頭可用,?？啃遁d風(fēng)電大件設(shè)備存在問(wèn)題。 即使所有干流、支流水路運(yùn)輸均不存在橋下空間受限問(wèn)題,均可暢通無(wú)阻,但船只靠岸、卸載風(fēng)電大件設(shè)備則必須?？看a頭,然而臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址往往離常規(guī)集中碼頭較遠(yuǎn),附近沒(méi)有現(xiàn)成的碼頭可利用,因此,便造成了現(xiàn)實(shí)中即使能運(yùn)輸卻不能卸貨的尷尬情形。

2.3 水陸混合運(yùn)輸方式

水陸混合運(yùn)輸,工程實(shí)踐中的一般實(shí)現(xiàn)方式為先期利用水系干流將風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)至臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)附近,后期利用附近可借用現(xiàn)有道路或新修道路將風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)至各個(gè)風(fēng)機(jī)機(jī)位處。 該方式的優(yōu)點(diǎn)是:最大化地利用了陸路和水路二者的優(yōu)勢(shì),縮短了運(yùn)輸路程、壓縮了運(yùn)輸時(shí)間、節(jié)省了運(yùn)輸成本。但同時(shí)該方式也存在一定的制約和不足,具體如下:

(1)無(wú)碼頭可用。 該方式依然存在臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)附近無(wú)現(xiàn)成碼頭可利用的情況,依然存在即使能運(yùn)至臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)最近的干流某處,但無(wú)法卸載風(fēng)電大件設(shè)備的尷尬情形。

(2)現(xiàn)有碼頭距離較遠(yuǎn),陸路運(yùn)輸距離長(zhǎng),水路混合運(yùn)輸效果大打折扣。 若不采用上述將風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)抵臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)內(nèi)最近干流某處的方式,而是采用先利用離臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)距離較遠(yuǎn)的現(xiàn)成碼頭設(shè)施卸載風(fēng)電大件設(shè)備,再使用陸路運(yùn)輸,將風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)至各風(fēng)機(jī)機(jī)位處,從而完成整個(gè)大件運(yùn)輸過(guò)程的方式。 但這種方式在具體實(shí)踐過(guò)程中,往往會(huì)因現(xiàn)有可利用碼頭距離風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)較遠(yuǎn),后半程的陸路運(yùn)輸距離普遍較長(zhǎng),最終導(dǎo)致整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中陸路運(yùn)輸弊端凸顯,使得整個(gè)水路混合運(yùn)輸方式效果大打折扣。

3 對(duì)策方案探討

通過(guò)對(duì)上述不同運(yùn)輸方式的分析和研究,不難發(fā)現(xiàn)上述不同運(yùn)輸方式中水陸混合運(yùn)輸方式相對(duì)較優(yōu),但水陸混合運(yùn)輸依然存在一定的制約和不足之處,為了解決上述水陸混合運(yùn)輸方式存在的制約問(wèn)題,通過(guò)仔細(xì)梳理,查找問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn),發(fā)現(xiàn)要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是碼頭問(wèn)題。 如何以碼頭為切入點(diǎn),破解水陸混合運(yùn)輸方式的痛點(diǎn)和難點(diǎn),從而充分發(fā)揮水陸混合運(yùn)輸模式的優(yōu)越性,是本文研究和探討的關(guān)鍵所在。 結(jié)合工程實(shí)踐分析及研究,針對(duì)核心問(wèn)題——碼頭問(wèn)題,提出以下解決方案,具體如下。

3.1 方案一:浮船碼頭

本文提出的解決方案一是浮船碼頭方案。 該方案的具體實(shí)施方法是:采用浮船、鋼板、索鏈以及固定鋪面鋼板裝置等組件搭建臨時(shí)浮船碼頭,浮船碼頭整體呈“L”形,風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)輸船沿“L”形長(zhǎng)邊停靠。該浮船碼頭大小可實(shí)現(xiàn)隨風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)輸船只體型大小而組合變化,以適應(yīng)風(fēng)電大件設(shè)備運(yùn)輸裝卸需要,且可隨搭隨用,多次循環(huán)利用。 具體浮船碼頭平面如圖2 所示。

圖2 浮船碼頭

其中整個(gè)浮船碼頭主體結(jié)構(gòu)由一般小型浮船、滿(mǎn)足風(fēng)電大件設(shè)備裝卸強(qiáng)度要求的浮船鋪面鋼板組成,浮船與浮船之間由索鏈連接,浮船與浮船鋪面鋼板之間通過(guò)固定鋪面鋼板裝置加以固定,從而形成一個(gè)牢固平穩(wěn)的整體碼頭平臺(tái),其各部件組成如圖3 所示,浮船、鋪面鋼板、索鏈以及固定鋪面鋼板裝置共同構(gòu)成一個(gè)基本組合單元,基本組合單元如圖4 所示,各基本組合單元之間通過(guò)索鏈進(jìn)一步鏈接,最終形成一個(gè)整體。

圖3 浮船碼頭各組件

圖4 浮船、鋪面鋼板、索鏈及固定鋪面鋼板裝置構(gòu)成的基本組合單元

整個(gè)浮船碼頭由若干個(gè)基本組合單元鏈接成“L”形,形成一個(gè)穩(wěn)固的碼頭平臺(tái),可根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)大件設(shè)備運(yùn)輸實(shí)際需要,靈活搭建浮動(dòng)碼頭平臺(tái),風(fēng)電設(shè)備大件運(yùn)輸裝卸可不再受制于區(qū)域內(nèi)有無(wú)碼頭基礎(chǔ)設(shè)施,極大地提高了運(yùn)輸?shù)撵`活性和便捷性,同時(shí)由于浮船碼頭各組成部件均可多次循環(huán)利用,且各組成部件成本均不高,使得整個(gè)浮船碼頭還兼具成本低的特點(diǎn)。 綜上所述,浮船碼頭方案有使用靈活且便捷、可循環(huán)、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。

3.2 方案二:簡(jiǎn)易式拼裝碼頭

本文的解決方案二是建議采用文獻(xiàn)[10]提出的“一種用于臨近水域陸上風(fēng)電裝卸的簡(jiǎn)易式拼裝碼頭”,該方案通過(guò)設(shè)置一種簡(jiǎn)易式“T”字形可折疊式拼裝碼頭,從而巧妙地化解了目前由于受碼頭條件限制,臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)不能實(shí)現(xiàn)船只靠岸、卸載風(fēng)電大件設(shè)備,從而無(wú)法有效利用水運(yùn)資源的問(wèn)題。 具體如圖5 所示。

圖5 “T”字形簡(jiǎn)易拼裝碼頭[10]

該方案通過(guò)采用一種折疊式綜合框架結(jié)構(gòu),并配合拼裝式鋪面結(jié)構(gòu)面層,最終形成“T”字形簡(jiǎn)易式拼裝碼頭,該方案的拼裝碼頭主體結(jié)構(gòu)可折疊,碼頭使用結(jié)束,可折疊收納,占用空間小,使用靈活,可根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)大件運(yùn)輸實(shí)際需要而搭設(shè)。 其優(yōu)點(diǎn)是:(1)整個(gè)碼頭主體結(jié)構(gòu)可折疊,空間形態(tài)變化靈活,占用空間小;(2)拼裝簡(jiǎn)單,主體結(jié)構(gòu)展開(kāi)、固定即可成型,鋪設(shè)且固定結(jié)構(gòu)面層,即可使用;(3)可循環(huán)利用,綜合成本低。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合臨近水域陸上風(fēng)電的具體特點(diǎn),從大件設(shè)備不同運(yùn)輸方式的角度,全面分析了各種運(yùn)輸方式存在的問(wèn)題和不足。 針對(duì)各種運(yùn)輸方式中相對(duì)較優(yōu)的水陸混合運(yùn)輸方式存在的痛點(diǎn),本文給出了相應(yīng)的解決思路,提出了采用浮船、鋼板、索鏈及固定鋪面鋼板裝置等組件搭建浮船碼頭以及通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)組裝一種簡(jiǎn)易式“T”字形可折疊式拼裝碼頭兩種具體對(duì)策方案[10]。 兩種方案均具有使用靈活、便捷、可循環(huán)以及綜合成本低等一系列優(yōu)點(diǎn),可較好地解決臨近水域陸上風(fēng)電場(chǎng)大件設(shè)備運(yùn)輸裝卸的關(guān)鍵痛點(diǎn)——碼頭問(wèn)題,具有較強(qiáng)的推廣和應(yīng)用價(jià)值。 希望本文能給廣大臨近水域陸上風(fēng)電相關(guān)從業(yè)人員帶來(lái)啟發(fā)和思考,為行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步作出一點(diǎn)貢獻(xiàn)。