2022-2023年度国家优质工程奖总结表彰大会于12月24日在京举行,“张家口-北京可再生能源综合应用示范工程”项目荣获国家优质工程金奖,成为获得该奖项的国内首个陆上风电工程。
该示范工程项目由北京京能清洁能源电力股份有限公司北京分公司投资建设,呈现三大特征:绿色建造,数字化建设,智慧化管理。
据该项目负责人葛杨介绍,工程位于张家口坝上康保、尚义、张北三县,涉及平原、丘陵、山地三种地貌,且属于高寒地区,工程建设期间年平均温度1.4℃,最低气温-33℃,积雪日期长达150天。此外,张家口年平均风速可达每秒6.3米至8米,不利于进行风力发电机组的吊装,工程建设地区属于生态脆弱区,生态恢复难度大,所以在工程启动伊始就引入绿色建造概念,从设计优化、设备选型等方面进行顶层设计,在克服建设困难的同时,最大程度上减少对生态环境的影响。
绿色建造涵盖了建设工程的规划、勘测、设计、施工、监理、调试、运营各个阶段,采取BIM技术(建筑信息模型技术)节省占地约16435.4平方米,自建光伏年可发出绿电47.8万度,优先采用非传统水源及雨污分流系统提高节水率30%,模块化升压站设计与建设减少建材消耗。根据《建筑碳排放计算标准》计算,各项绿色建造措施共计减排二氧化碳8855.75吨,为新能源工程的绿色建造开创了新思路、新方法。
该项目于2020年7月17日开工,工程施工区域超过2500平方公里,大件运输约2500车,线路塔基1900余座。2021年12月26日全容量并网投运,总装机容量115万千瓦,由7个风电场组成,共建设4座升压站,1个集控中心,安装289台风力发电机组。如此大的工程体量,需要在短短的有效施工期内有序推进,离不开数字化的加持。
建设方从工程策划、勘察、设计、建造、运行各个环节开发和应用数字技术,基于云共建、云共用、云共享的思想,采用BIM技术路线,建设综合数字化管理平台,实现各参建单位高效协同,精准管控,提高数字化、可视化、系统化交付能力,为高质量运维提供有效支撑。
工程应用了“国家重点节能低碳技术”14项,应用了“建筑业10项新技术”9大项的41子项,应用了“电力建设五新技术”29项, 其他自主创新技术10项。针对工程建设难点,工程强化科技创新,自主研发应用14项国际领先(先进)技术,获得6项国际认证。值得一提的是,《网源友好型风电机组关键技术及规模化应用》获得国家科学进步二等奖。
工程首次结合4.X级风电机组在高寒地区应用钢-混凝土混合塔架技术, 开创了国内高寒地区4.5MW容量风机使用钢-混凝土混合塔筒架技术的先河,极大提高风机运行稳定性,为高寒地区混塔的应用提供了宝贵的经验。混凝土塔筒设计计算方法获得国家发明专利,混塔施工工法获得省部级工法5个。通过数字技术,成功实现了北方高寒地区首台混凝土塔筒工艺的4.5MW大型风力发电机组的安装,该机组轮毂高度在120米以上,借助BIM技术,让混凝土塔筒建设安全高效。
数字技术的运用不仅让工程建设做到了高效率高质量,也让后期运行管理实现了智慧化。通过智能设备、大数据分析、CMS振动监测等数字技术,工程实现发变电设备的经济寻优、控制寻优和故障诊断的智能化。通过区域控制中心集中运行监盘、运行操控,实现运行操作的远端集中化和少人化。通过运用智能巡检机器人、智能视频等辅助系统,实现无人少人点巡检和设备的健康评价,给出远程监视、控制、诊断和检修的优化建议。最终实现了新能源场站“无人值班、少人值守、集中监控、智慧运维”的科学管理方式。
作为2022年北京冬奥会配套基础设施,“张家口-北京可再生能源综合应用示范工程”实现奥运史上首次全部场馆100%绿电供应,为冬奥会供应绿电1.7亿度,占冬奥场馆总用电量的近50%。是国内首个复杂环境下的大规模智慧化风电场集群,首个碳中和风电场,如今每年可发出绿电30.64亿度,可满足90万个家庭一年的用电需求,减排二氧化碳305万吨,节约标煤约100万吨。如今持续为北京市供应绿色能源,让“张北的风,点亮北京的灯”,成为在能源领域践行京津冀协同发展战略的典型示范。