山地風電場風力發電機組安裝安全技術分析

（中國電建集團河北工程有限公司，河北 石家莊 050011）

在山地風電場風力發電機組的安裝施工作業中，施工環境是限制安裝施工作業的重要因素，各個工程企業在開展山地風電場項目的過程中，需要結合風力發電機組安裝時面臨安全風險，采用有效的安全技術，最大程度地保證安裝施工作業的安全性，提升整體的施工效果。

1 風力發電項目施工的特點

1.1 項目工期短

對于大多數的風力發電項目來說，其在施工建設的過程中，往往都具有項目周期較短的特征，具體表現在風電類安裝作業從進場到完工環節，工期有嚴格的限制，施工企業在參與到該類項目的過程中，必須要嚴格根據合同工期，來進行安裝施工作業的合理安排，只有做好了進度計劃管理、資源調配等，才可以最大程度地避免超工期所面臨的施工索賠等經濟損失[1]。

1.2 短期內投入大

在風電類項目的安裝施工作業中，涉及對大型設備的安裝，這就使吊裝環節成了關鍵性的環節。在開展吊裝作業時，工程企業需要配置很多的配套設施，這些設施的投入使風電項目在短期內投入非常大。由于吊裝作業具有復雜性和專業性，所使用的配套設施多為大型設備，直接購買的成本投入非常高，因此大部分企業都采用是租賃的方式，即使是這種方式。也需要支付非常高的租金，工程企業的資金壓力非常大[2]。

1.3 外界干擾因素多

風電類項目在開展安裝施工作業的過程中，涉及的安裝任務較多，如果要在合同工期內完成全部的安裝任務，就需要各個部門之間的良好配合。此外，風力發電機組的安裝作業中，多以線到點的作業為主，在安裝過程中存在非常多的干擾性因素，影響了安裝施工的整體效率。

1.4 協調工作繁雜

在風力發電機組的安裝施工作業中，參與主體非常多，除了現場業主，還包括工程監理方、設計方和施工方，還有一些輔助性的工作主體，例如運輸單位、調試單位等，整體的協調工作非常多，任何一個環節出現問題，都可能會影響最終的施工效果。

2 山地風電場風電機組的類型選擇

2.1 風力容量選擇

山地風電場風力發電機組的安裝作業中，對于風力容量的選擇非常重要，要保證其風力容量與實際情況相符合，專業人員在考察時要重點加強對風電場運輸情況、安裝技術等多種因素的考慮。在風電機組的選擇過程中，需要綜合評估多種因素，保證風力容量的科學性。，如果在山地風電場運行時需配合的因素眾多，一般選用大單機容量機組，在風電機組處于正常運行的條件下，才能夠實現對風力資源的有效利用，使整個山地風電場能夠獲得較高的經濟效益[3]。

2.2 安裝位置確定

山地風電場的地理位置相對特殊，這就使在整個風力發電項目中，如果要使風力發電機組可以保持最佳的運行狀態，必須要注重發電機組安裝位置的選擇。山地風電場的場地選擇中，主要包括了宏觀選址和微觀選址的選址方式。以微觀選址為例，在選址的過程中，尤其要注重地理環境因素、氣候因素的分析，因為山地風電場的性質比較特殊，所以在整個機組運行時，風力資源和氣候環境因素極為重要。以高海拔地區為例，微觀選址步驟如圖1所示。在風力發電機組的安裝過程中，運輸條件、場地條件同樣會對正常的安裝作業產生一定的影響，當山地風電場的這些條件符合標準以后，才可以進行發電機組的安裝[4]。從宏觀角度來分析，在開展風力發電機組的安裝施工作業時，同樣需要考慮場地內的地質條件因素，應盡量保持地勢的平整性，使場地可以滿足吊裝的承載能力、穩定性和剛度要求。此外，由于風力發電機組的占地面積非常大，需要根據場地內的面積大小進行風能利用面積的有效規劃。

3 山地風電場風能資源分析

3.1 測風數據收集

圖1 高海拔山地風電場微觀選址步驟

在山地風電場項目實施過程中，測風數據是區域內風能資源評估的重要根據。在相關工作開展的過程中，專業人員必須要全面收集風電場內、周邊區域中的測風數據，只有在該基礎上才能夠進行項目的總體規劃和風能資源的有效利用。具體來說，測風數據包括內容非常多，以測風塔不同高度實測時間序列的風速、風向、氣溫、氣壓和標準偏差等為主，當然，也包括風電場周邊區域的相關氣象參數，也就是該區域近30年逐年平均風速、各月平均風速、最大與極大風速等。由于山地的海拔相對偏高，地形條件非常復雜，并且氣象多變，因此發電機等一系列的設備設施可能會面臨冰凍、側塔、信號缺失等各種問題，這就使在測風數據的收集過程中，應該盡可能地收集較長時間序列內的數據。

3.2 測風數據驗證和訂正

山地風電場項目的建設難度相對偏高，測風數據的驗證是為了對測風原始數據進行檢查，重點是對原始數據合理性、完整性的分析和檢驗，通過這一方式，可以有效發現其中所存在的不合理數據。根據測風數據的驗證，相關人員可以整理出至少1個完整年連續的逐小時測風數據。在測風數據的合理性分析方面，重點是對測風數據的范圍、相關性和趨勢加以分析，而完整性分析是要對有效測風數據占應測數據的比例計算。根據國家的相關標準，風電場建設時的風能資源分析中，一個完整年連續測風數據的有效數據完整率應該在90%以上。對于山地風電場項目來說，由于其建設區域環境的復雜性，其冊封數據的有效完整率一般要遠遠低于正常值，具體的項目實施時，一般會將75%作為標準。測風數據訂正是根據風電場附近參證站長期風資源氣象觀測數據，將驗證以后的測風數據訂正為1套可以反映風電場長期平均水平的代表性數據。對于山地風電場項目來說，其測風塔與長期測站之間的距離較長，再加上測風塔與氣象站的海拔高差值非常大，這一系列的因素都導致測風數據之間的相關性難以達到0.80的標準，此時，就需要采取相應的方式來對這些測風數據加以訂正。

3.3 測風數據處理

測風數據處理要根據訂正以后的數據計算分析結果來獲得評估風能資源的相關參數，這些參數為不同時段內的平均風速和風功率密度、不同扇區風速頻率分布、風能頻率分布、風向頻率、風能密度方向分布以及風切變指數等。只有對測風數據進行了全面、有效的處理，才能夠使在山地風電場項目開展的過程中，發電機選型和布置都能夠符合現場的實際情況。

4 山地風電場風力發電機組安裝的安全技術管理

4.1 環境因素管理

近年來，隨著我國經濟社會發展中對風電項目的日漸重視，山地風電場的建設數量逐年增加。在該類工程的實踐過程中，山地風電場施工技術也日漸成熟，為安裝施工作業的開展提供了有效的技術支持，保證了風電場經濟和社會效益的實現。但是，與發達國家相比，我國風能資源的利用較晚，各種風力技術的出現也相對較晚，這就使在山地風電場的施工建設過程中，存在較大的技術局限性，在安裝作業開展時，常常會面臨一系列的技術難題。隨著風電事業的快速發展，我國的山地風電場技術也在快速發展，且風力資源作為一種可用能源，對于我國能源目標的實現具有重要的意義，這也從側面反映了我國風電場發展的巨大潛力。在未來的發展中，技術和管理創新是重要的方向。在山地風電場風力發電機的安裝施工作業中，對于環境條件有一定的依賴性，工程企業在現場安裝作業開展時，需要注重施工環境問題的處理。要達到安裝施工的安全性目標，就需要消除施工環境中的不安全因素，構建完善的安全管理機制，對施工現場進行檢查，消除現場的安全隱患，為各種安裝施工作業創造良好的環境條件。在山地風電場現場環境的處理過程中，要充分分析現場環境的具體情況，根據現場環境的不足采取針對性的處理策略。由于山地風電場都處于比較偏遠的地段，地理環境復雜且多變，尤其是經常會遇到特殊的地形地段，這些地質條件會對安裝的安全性產生一定的影響，如果不能克服現場地質地形等環境條件，可能會導致安裝事故。

例如，山地風電場的吊裝平臺安裝方面，就對于場地環境有著多方面的要求，如果工程現場的場地環境條件十分有限，可能會使安裝施工作業開展時，相關人員在吊裝平臺的安裝方面面臨一定的技術難題，處理起來非常麻煩，且耗時較長。在場地環境問題的處理過程中，還必須要保障處理方法的先進性和有效性，嚴格根據相應的技術規范、操作要求來進行。具體的施工作業開展時，環境問題需要注意以下3個要點：1）在風電場項目的實施過程中，要對全部車輛的各方面性能加以全面檢查，尤其是要檢查剎車性能。由于山地風電場的道路條件相對較差，如果車輛性能不好，可能會導致車輛運行時的安全性、舒適性不足，甚至會使車輛難以保持正常的運行速度，而如果車輛的各種性能較好，就可以在運行過程中克服現場環境、路況的限制。2）在安裝作業開展的過程中，帶吊車和平板車是關鍵的工具，為使吊裝、安裝作業都能夠有序進行，需要檢查這些工具的特性。檢查的過程中，重點要對帶吊車和平板車對道路的坡度和拐彎半徑加以檢查，如果施工場地內的道路難以達到要求，就需要進行道路的修整。3）對吊裝平臺的規格加以測量和檢查，專業人員需要從吊裝平臺的現實要求出發，對每個機位都加以檢查，保證現場不存在任何的安全隱患[5]。

4.2 員工安全管理

在山地風電場風力發電機組的安裝施工過程中，對于人員的專業性要求非常高，這就使在開展實際的安裝施工作業時，施工企業必須要根據山地風電場的安裝施工要求、工程規模大小，來配備足夠數量的高素質施工人員，在其他條件都符合要求的情況下，安裝人員的專業素質將會對最終的安裝施工效率與安全產生決定性的作用。因此，工程企業在實際的施工作業開展過程中，需要注重專業人員整體素質、技能水平的提升。在日常的工作中，不僅要將提高員工的專業素質作為工作的重點，更要加強對安全意識和責任意識的培養，使所有的施工人員都能夠在保障安裝安全性的基礎上，逐步提升施工水平，在山地風電場風力發電機組的安裝施工作業開展的過程中，切實履行各自的崗位職責與規范，最大程度地保證發電機組安裝的質量和效率[6]。

現階段，隨著我國山地風電場項目的增多，在該類項目實施時，對于人員的數量、素質都要求較高，但是，部分工程企業出于成本考慮，往往在人員質量方面沒有做好嚴格把關，更傾向于采用進城務工人員。這部分人員的人工成本雖然比較低，但是，也缺乏風電場項目安裝施工的專業能力，在安裝施工作業開展的過程中，不僅無法嚴格遵守相應的安裝施工規范，還不能及時利用自身的專業知識和能力來解決安裝施工時的質量和安全問題，由于這些事故沒有及時處理，因此帶來了嚴重的損失，針對這一情況，在山地風電場項目實施的過程中，工程企業需要嚴格根據現場的施工要求對全體施工人員、管理人員等加以培訓，使這些人員都能夠通過培訓來掌握安裝施工的各種技術，在安裝時嚴格遵循相應的技術規范。

在施工人員的培訓方面，重點要進行施工技術、技術流程和要點、責任意識的培訓，而在培訓管理人員時，重點應該加強管理理念、方式和行為等的培訓上，總之，必須保證培訓有針對性，使各個崗位的人員都具有極高的專業能力，切實履行自身的崗位職責。在培訓作業結束以后，還需要通過嚴格考評來檢查培訓效果，對于考評不合格的人員，嚴禁參與到項目中。通過這種考評執行，可以大大提高各個崗位人員對培訓工作的重視程度。

4.3 設備安全管理

在山地風電場風力發電機組的安裝過程中，如果要提高安裝的安全性，同樣需要加強對相關設備的安全管理。因此，在發電機組的安裝作業中，一些安裝環節需要由配套設備來完成，如果設備的安全系數不達標，同樣會使在安裝時面臨一定的安全風險。因此，安裝施工安全性的提升中，對于設備的安全管理也非常重要，施工企業需在安裝作業開始之前，對吊裝的工具和機械加以全面檢查，不僅需要詳細了解各種配套安裝設備的安全性和其他各方面的性能，還需要做好相應的調試。以吊裝工具為例，專業施工人員需結合安裝施工的現實要求選擇吊車的型號。但在選擇時，需要考慮山地風電場的道路條件，因為一些山地風電場現場的道路條件較差，難以滿足汽車吊行走時的寬度與坡度等要求，所以施工人員可以將汽車吊拆裝轉場來克服道路條件限制，但是在此過程中，地形條件會導致其轉場受到干擾，此時，可以根據現場的具體情況，來進行作業平臺的建立，使該作業平臺可以對山地風電場的安裝施工起到重要的輔助作用。

5 結語

隨著我國風電事業的穩步發展，山地風電場建設的數量日漸增多、規模逐步擴大，雖然其建設為我國能源事業、電力事業發展貢獻了巨大的力量，但是，在該類工程實施時，山地條件可能會使風力發電機組的安裝施工面臨一定的安全風險，因此，加強對安裝施工作業的安全技術管理將是非常重要的。