淺談減少山區(qū)風電場道路工程投資

【摘要】山區(qū)風電具有較好的風力資源，但山體高差大，地形復雜，交通現(xiàn)狀差，風機長重件運輸條件要求高，交通工程布置困難，工程造價高。本文從山區(qū)風電場道路工程特殊性出發(fā)，提出減少道路投資的解決方法，為山區(qū)風電場道路工程的建設提供有益的經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】山區(qū)風電場；特種車運輸；道路工程投資；技術(shù)指標

1、山區(qū)風電場特點

相較于平原及微丘風電工程項目，山區(qū)風電場建設工程的顯著特點就是大件設備運輸困難，道路工程土石方開挖量大，道路工程投資占風電場總投資比例較高。山區(qū)風電設計項目道路工程量大、投資高，部分山區(qū)風電項目道路投資占項目靜態(tài)總投資15%，極個別甚至達20%，使得山區(qū)風電場的投資效益下降。一方面為了提高項目開發(fā)經(jīng)濟效益，會選擇使用葉輪直徑大的風機，另一方面選擇葉輪直徑大的風機意味著設備尺寸增加以及道路建設成本增加從而又降低項目開發(fā)經(jīng)濟效益，為了解決這一辯證的矛盾，在風能資源有限的情況下，我們應從減少道路建設成本著手，選擇新的運輸車輛及運輸方式，降低道路的設計標準，從而減少道路工程量達到“既不損失發(fā)電量又減少道路投資”的目的。

道路工程是風電場設計中的關(guān)鍵組成部分，它將整個風電場范圍內(nèi)的機組與對外公路進行連接，保證風機塔筒、葉片、機艙等超長超重車輛的運輸?shù)跹b。道路工程投資影響風電場工程的總體投入，甚至決定項目投資的可行性。

2、山區(qū)風電場設備運輸方式分析

2.1普通平板車運輸

平原微丘區(qū)或者地形較平坦地區(qū)一般采用普通抽拉式半掛車運輸葉片，該車的特點就是超長具有縱向伸縮功能以適應不同長度的葉片運輸，但是由于車型超長極大的增加了轉(zhuǎn)彎難度，在地形復雜山區(qū)會大大增加道路工程量、增加投資。

2.2特種車運輸

地形復雜山區(qū)的專用葉片運輸裝置稱為特種葉片舉升車，它能夠一定程度上解決葉片在爬坡路段、轉(zhuǎn)彎路段難通過的問題。該特種運輸裝置在運輸途中可以使葉片產(chǎn)生揚起、擺動、自身旋轉(zhuǎn)動作，最大程度的避讓途中的障礙（樹木、山體、電線等），實現(xiàn)提高運輸效率、減少道路改造工程量、減少資金投入目標。該裝置由液壓控制可以使風葉360度旋轉(zhuǎn)，風葉通過下回轉(zhuǎn)支承和環(huán)形滑道可以旋轉(zhuǎn)最大角度360度，風葉通過油缸的伸縮使風葉的最大張角為60度。

3、紫荊山風電場道路工程優(yōu)化

3.1風電場基本情況

紫荊山風電場場址區(qū)域呈不規(guī)則形，場區(qū)總面積為9.9km2。地貌類型總體上為低中山～低山，群峰巍峨，山高坡陡，地形坡度一般為25°～50°，局部地段近乎成陡崖。山頂高程為900m～1400m，谷底高程為500m～650m，相對高差達300m～600m。山頂（脊）上地形起伏，山坡上近東西向的沖溝較為發(fā)育，地表主要為灌木叢和雜草，風電場地形地貌特征。坡腳處主要為耕地和水田，零星分布著村莊，進場交通條件一般。風電場道路設計的控制機型為南車110，葉片長度53.8m。

紫荊山風電場地形復雜、地勢陡峻，葉片長，道路修建成本巨大。可行性研究階段設計共需修建道路46.71km，按普通平板車運輸計算，紫荊山風電場道路工程總投資4829萬元、單位公里造價103.4萬元，道路投資總額和單位公里造價都很高。

3.2道路工程投資分析

造成山地風電場道路工程量大、投資高的原因有很多。當風電場位置、風機型號確定的條件下，設備尺寸、場內(nèi)地形地貌即成為不可變客觀因素；而運輸方式、場外交通條件、地形圖與現(xiàn)場實際情況符合度等因素需要進一步分析確認。

3.2.1運輸方式

當車輛大件運輸需要穿越村莊房屋密集區(qū)時，若采用平板車運輸會造成大量的房屋拆遷工作，甚至導致有些項目根本不可行；而特種運輸車輛可以通過葉片舉升、葉片轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)、葉片前后置運輸?shù)确绞剑行У谋荛_高山峭壁、房屋建筑群，減小道路改造、房屋拆遷費用，極大的提高葉片運輸效率。

運輸方式對設計標準特別是最小曲線半徑和彎道加寬值的設計標準影響非常大。當采用葉輪直徑為110m的風機，路基寬均為6m、路面寬均為5m時，兩種運輸方式下的道路加寬值如下：

a） 采用平板車運輸方案

道路寬度應滿足如下條件：轉(zhuǎn)彎半徑不大于50m（最小35m）時道路寬度不小于16m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于75m時道路寬度不小于12m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于100m時道路寬度不小于9.5m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于150m時道路寬度不小于8m；轉(zhuǎn)彎半徑大于150m時道路寬度不小于7m；回頭曲線段道路寬度不小于17m。

b） 采用特種車運輸方案

道路寬度應滿足如下條件：轉(zhuǎn)彎半徑不大于50m（最小35m）時道路寬度不小于10m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于75m時道路寬度不小于7m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于100m時道路寬度不小于6m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于150m時道路寬度不小于5.5m；轉(zhuǎn)彎半徑大于150m時道路寬度不小于5m；回頭曲線段道路寬度不小于12m。

由彎道加寬值也可以得出，特種運輸可以顯著減少彎道道路寬度，相應的減小土石方開挖、回填量，擋土墻工程量和路面工程量。尤其在地形陡峻地區(qū)這種減小作用更明顯，設計經(jīng)驗說明，當?shù)匦味妇r，即使增加道路寬度0.5m都有可能導致高填深挖等問題。

綜上分析，確定運輸方式選取不當是導致風電場道路工程投資高的主要因素之一。

3.2.2場外交通條件

場外交通條件往往比場內(nèi)條件更加復雜，場外存在房屋、農(nóng)田、水源、低等級橋梁、地上地下各類管線等多種障礙物，進場路設計需要盡量避免拆遷房屋、占用農(nóng)田、切斷水源，減少管線遷移及橋梁改造工程量，減少因溝通協(xié)調(diào)不利造成的經(jīng)濟損失。根據(jù)以上原則，并結(jié)合現(xiàn)場查勘和地形圖資料，設計人員在可行性研究階段基本可以確定一個最優(yōu)的進場方案。以紫荊山風電場為例，可行性研究階段比較了三個進場道路方案的優(yōu)劣，最后綜合施工難度、社會制約條件和經(jīng)濟性等因素確定了一個最優(yōu)方案。

一旦進場方案選定后，場外交通條件也成為了不可變客觀因素，根據(jù)大量已投產(chǎn)風電場的進場道路單位公里造價發(fā)現(xiàn)，特種運輸下的道路工程單位公里造價明顯要低很多，運輸方式成為了同等場外交通條件下減少道路工程投資的末端因素。

3.2.3地形圖與現(xiàn)場實際情況符合度

道路設計地形圖是基本，地形圖準確與否直接決定選線設計是否合理。縱觀本部門多年的設計經(jīng)驗，一些風電項目出現(xiàn)過地形圖沒有真實反應一些關(guān)鍵地貌、地物的問題，帶來很多不必要的工作，如：返工或現(xiàn)場調(diào)線等。不但影響工程進度，也造成了不小的經(jīng)濟損失。出于此考慮，我們在設計過程中有現(xiàn)場查勘、微觀選址及路線定測等步驟彌補地形圖不準的問題。此因素屬于人為過失，在設計中可以采取措施予以避免，不是造成風電場道路工程投資高的末端因素。

綜合上述三點分析，確認影響風電場道路工程總投資的主要原因是葉片運輸方式，特種運輸可以明顯降低山區(qū)風電場道路工程數(shù)量、減少工程投資。

3.3 道路設計標準

以上原因分析已經(jīng)確定減少山區(qū)風電場道路工程投資的主要因素是運輸方式，參考現(xiàn)行的公路路線、路基、路面設計規(guī)范及廠礦、農(nóng)村、林區(qū)道路設計規(guī)范標準，在紫荊山風電場的道路施工圖設計初期多次研究適合于特種運輸方式的設計標準，用以優(yōu)化道路設計，使設計既滿足運輸要求，又減少道路工程整體投資。

據(jù)此制定的紫荊山風電場設計原則，道路設計標準：道路路基寬6m，路面寬5m，采用20cm泥結(jié)碎石路面，平曲線和最小轉(zhuǎn)彎半徑滿足風電機長葉片特種車運輸要求，最小轉(zhuǎn)彎半徑為20m。主干道縱坡一般不大于14%，風機支路縱坡不大于16%。最小豎曲線半徑為200m。

嚴格采用特種運輸設計標準，并經(jīng)多次優(yōu)化后的紫荊山道路施工圖工程量與可行性研究階段工程量比較如表 3.3-1所示。

紫荊山風電場道路工程已順利完工，從現(xiàn)場收集的資料看，各主要道路工程量均在施工圖范圍以內(nèi)，即與優(yōu)化后的計算工程量基本吻合。

小結(jié)：

本文通過實例分析風機設備的運輸方式對山區(qū)風電場道路技術(shù)指標的影響得出結(jié)論：當山區(qū)風電場風機設備運輸應盡量采用特種車運輸以大幅減少道路工程投資。

作者簡介：

羅建國，（1985-8） 男，碩士，工程師，主要從事：交通工程設計工作。