山西省山地风电场道路设计规划要点分析.pdf

交通与土木工程河南科技Henan Science and Technology总第807期第13期2023年7月收稿日期：2022-11-11作者简介：张哲（1990），男，本科，工程师，研究方向：新能源行业投资与设计咨询。山西省山地风电场道路设计规划要点分析张哲（中国能源建设集团投资有限公司山西分公司，山西太原030024）摘要：【目的目的】为了提高山地风电场道路设计的能力，确保大件设备的运输，应对风电场道路进行全阶段的详细设计规划。【方法方法】本文主要分析风电场道路设计规划的大件设备运输和实际重点、难点，首先,确保运输条件的可行性；其次，结合风电场道路设计的基本参数，根据工程情况选取经济性最优的参数方案；再次，考虑设计过程中的其他风险因素，争取做到风电场道路设计规划可行性与经济性的均衡，为风电场的建设打下坚实的基础。【结果结果】结果表明：合适的道路路径，合理的道路参数将大大降低道路的造价成本，提高项目的经济性。【结论结论】该研究详细阐述了道路设计中的各类关键因素，有助于深刻认识风电场道路对工程的重要作用，为下一步的项目建设提供重要的指导意义。关键词：风电项目；道路设计；可行性；经济性中图分类号：U412.37文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）13-0086-04DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.13.017Analysis on the Key Points of Road Design and Planning of MountainWind Farm in Shanxi ProvinceZHANG Zhe(China Energy Construction Group Investment Co.,Ltd.,Shanxi Branch,Taiyuan 030024,China)Abstract:Purposes In order to enhance the capability of road design for mountainous wind farms andensure the transportation of large equipment,a comprehensive and detailed design and planning for windfarm roads throughout all stages is made.Methods This study primarily analyzes the transportation oflarge equipment and the key difficulties in wind farm road design planning.Firstly,the feasibility oftransportation conditions is ensured.Secondly,by considering the basic parameters of wind farm road design and selecting the most optimal parameter scheme based on project conditions,an economically efficient solution is determined.Additionally,other risk factors during the design process are taken into account,striving to achieve a balance between the feasibility and cost-effectiveness of wind farm roads,thus laying a solid foundation for wind farm construction.Findings The results indicate that suitableroad paths and reasonable road parameters can significantly reduce the cost of road construction and enhance the economic viability of the project.Conclusions This study elaborates on various key factors inroad design,which helps to deepen the understanding of the crucial role of wind farm roads in engineering projects and provides important guidance for future project development.Keywords:wind power projects;road design;feasibility;economy0引言山西省位于华北西部的黄土高原，境内地貌类型复杂多样，以山地和丘陵为主，呈现“两山夹一川”的地貌形态。因此，山西省大部分风电项目主要以高山或丘陵地貌条件为主，项目前期道路的引接条件往往第13期87决定着项目的可行性和经济性。本研究以山西省某山地风电场为例，主要从前期道路的规划选址、中期道路的施工图设计、风电场道路各基本参数的确定及其他相关风险因素综合考虑，全面分析道路在风电场项目建设中的重要性。风电场工程道路设计应满足风电场建设期的施工及设备运输、运营期的检修维护要求，风电场工程道路设计应采取经济、有效的工程措施，确保设计的风电场道路能够满足20 a的运维检修要求1。1山地风电场道路路径规划设计1.1风电场交通运输要求风电场工程道路设计，应根据运输车辆的类型进行综合考虑，按需规划。不同时期不同车辆的外廓尺寸对运输要求是不同的，具体见表1。表1不同时期不同车辆运输要求使用时限建设期运营期车辆类型20 m塔筒运输半挂车25 m塔筒运输半挂车30 m塔筒运输半挂车50 m叶片运输半挂车60 m叶片运输半挂车70 m叶片运输半挂车叶片液压举升车小客车载重汽车总长/m25.730.735.755.765.775.722.06.012.0车宽/m3.03.03.03.03.03.03.01.82.5总宽/m4.84.84.83.03.03.03.01.82.5总高/m5.55.55.55.05.05.05.52.04.0前悬/m1.21.21.21.21.21.21.20.81.5轴距/m4.5+15.04.5+18.04.5+22.04.5+22.04.5+28.04.5+35.04.5+17.53.86.5后悬/m5.07.08.028.032.035.01.44.0以山西省某风电项目为例，主机采用338.1 kW以上低速比牵引头车，车板长 1821 m，板宽 33.2 m，载货平台高 0.650.75 m，车板有限工作面不少于 9.3 m，如图 1 所示；轮毂车头选用牵引力308.7 kW 马力以上车型，车板有效工作面长6 m以上、宽3 m，高0.7 m地板，每车可装运 1 台轮毂及其他附件，装车高度 4.9 m，如图 2所示；叶片采用17.5 m叶片运输专用车，平台可抽拉至 4448 m，车板高 1.2 m，牵引车为 62 或 64 驱动，牵引功率为 279.3 kW或以上，如图3所示；在特定区域采用叶片特种举升车，应具备360水平回转功能，叶片工装运输过程中应考虑常规转弯半径，路面桥梁承载，叶片扫空及工装转盘扫空等因素，如图4所示。运输车辆的类型与具体采用的风机设备有关，目前市场上主流的风机设备厂家主要有金风、远景、明阳、海装、三一、运达等。不同的运输车辆对道路的要求标准也不一样，直接关系到前期山地风电场道路路径的规划设计，影响着后期的道路施工。1.2 进场道路选线风电场道路的选线应包括确定路线的基本方案、对比研究及改造成本分析等。应根据风电场总体布置及当地路网情况，确定风电场工程道路选线的主要控制点。选线工作应针对路线所经过地域的生态环境、地形地貌、地质特性与差异，按拟定的各控制点进行方案的比较、优化与论证。应充分利用现有道路，同时考虑永久道路和临时道路相结图1主机运输车辆图3叶片普通运输车辆图2轮毂运输车辆图4叶片特种运输车辆张哲.山西省山地风电场道路设计规划要点分析88第13期合，应绕避滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、软土等地质较差区域，确实需要穿越时应选择合适的位置，缩小穿越范围，采取相应的工程措施。以某山地风电场道路选线为例，由于工程地处山区，道路路网密度小，可选择性不多，因此大件设备运输路径是唯一的。在进场道路的规划中，部分地点必须经过改造才能满足大件设备的运输要求。通常影响进场道路运输的因素主要有车辆扫尾、设备净空及道路承载条件。具体如图5、图6所示。2风电场道路基本参数确定路线设计是确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，需要先进行选线和定线。综合考虑社会经济、自然条件和技术条件等因素，经过平面、纵断面、横断面综合设计考虑，反复修正来确定。2.1平面设计山地风电场的转弯一般应根据运输车辆的规格进行选取。当采用平板挂车运输时，圆曲线最小半径宜按照叶片运输尺寸设计；叶片采用举升车运输时，圆曲线最小半径宜按最长一节塔筒的运输尺寸设计。圆曲线最小半径应符合以下规定，具体见表22。表2山地风电场道路圆曲线半径规定单位：m设计条件圆曲线最小半径一般值极限值类内弯5040外弯4035类内弯3530外弯3025类内弯3025外弯2520注：1.类条件为叶片采用平板半挂车运输工况；类条件为塔筒采用平板半挂车运输工况；类条件为塔筒采用后轮转向车运输工况。2.内弯为运输车辆扫尾区有障碍物时弯道，外弯为运输车辆扫尾区无障碍物时弯道。3.根据表1中涉及车辆尺寸确定圆曲线最小转弯半径，时机运输车辆尺寸差别较大时应进行单独设计。4.“一般值”为正常情况下采用值；“极限值”为条件受限制时可采用的值；设备尺寸较大时一般不采用极限值。2.1.1不考虑外侧扫尾，道路圆曲线加宽值应按式（1）至式（4）计算。b1=b0-b（1）b0=R1-R0（2）R0=R22+L20-B（3）R2=R21+L21（4）2.1.2若将外侧扫尾范围计入路面宽度范围，道路圆曲线加宽值应按式（5）至式（7）计算。b2=b1-bS1（5）bS1=RS1-R1（6）RS1=(R0+B)2+L2S（7）以上式中：L1为牵引车轴距及前悬长度和，m；L0为挂车轴距，m；Ls为挂车轴距，m；R1为牵引车前悬最外侧轨迹圆半径，m；R2为牵引车后轴最外侧轨迹圆半径，m；R0为半挂车后轴最内侧轨迹圆半径，m；Rs1为半挂车后悬最外侧轨迹圆半径，m；b0为车辆通过最小路面宽度，m；bs1为牵引车前悬最外侧轨迹圆半径，m；B为设计车宽，m；b1为不考虑外侧扫尾时的曲线加宽值，m；b2为将外侧扫尾范围计入路面宽度范围时的曲线加宽值，m。如图7所示。图7半挂车运输时道路圆曲线加宽图5转弯处需移除树木图6路过线路需进行整体架高张哲.山西省山地风电场道路设计规划要点分析LSL0bs1b0BR0R1R20第13期89由于山西省某风电场道路条件极为恶劣，山体较为陡峭，考虑采用举升车转运的方式进行最终运输，针对171 m的叶片长度采用相应的圆曲线半径。考虑到主机长途运输车辆、塔筒运输车辆最小转弯半径为35 m，最终圆曲线最小半径按照35 m来设计。叶片特种车辆转弯半径及扫空要求见表3。表3叶片特种车辆转弯半径及扫空要求叶型171叶片叶片长度/m85.5最小转弯半径/m30扫空区域视情况而定2.2纵断面设计山地风电场往往高差较大，地形地貌较为复杂，现有的交通路网匮乏，可选择的路径不多。风电场运输车辆一般具有设备重、构件长、运输车辆牵引力大、行驶速度低等特点。因此，纵断面的设计应综合以上考虑，对道路纵坡进行设计。新建干线道路最大纵坡不宜大于12%，直线道路最大纵坡不宜大于15%。最大纵坡确需增大时应进行论证，且不应超过相关规定，具体见表43。表4风电场道路最大纵坡相关规定设计条件最大坡度/%干线道路上坡15下坡12支线道路上坡18下坡15山西某风电场道路建设难度大，工程量大且建设周期长，环保要求高。针对该风电场风机设备重、大件多、运输时间集中的特点，为减少投资及对环境的影响，道路设计时根据车辆性能和现场施工条件，应当采用较大的纵坡指标值。在干燥坚实的泥结碎石路面上，以常用的338.1 KW陕汽德龙F3000型牵引车、柳工CLG855N-5 t轮式装载机、80 t重的机舱为例，进行爬坡能力计算得出，单牵引车时可通过最大坡度11.3%的路段，单装载机牵引时可通过最大坡度18.3%的路段，双装载机牵引时通过最大坡度21.9%的路段。不同的路况和车辆条件时，爬坡能力不同。3设计过程中应考虑的其他相关因素在风电场道路的设计规划中，除了要考虑相关技术因素,还要充分考虑与道路相关的政策、环境、法律和人为因素。忽略其中之一都有可能造成道路路径不成立。根据 自然资源部关于在全国开展“三区三线”划定工作的函，耕地及永久基本农田、生态保护红线及城镇开发边界应按照相关法律规定予以避让，风电场项目由于道路占地面积大，土石方工程量大的特点，往往会是环境监管部门及国土管理部门重点排查的对象，因此在道路规划前就应该予以避让。根据国家林业和草原局 关于规范风电场项目建设使用林地的通知 中规定，风电项目不得占用保护生态功能重要、生态脆弱敏感区域的林地、自然遗产地、国家公园、风景名胜区、鸟类主要迁徙通道和迁徙地等区域以及沿海基干林带和消浪林带为风电项目禁止建设区；风电项目施工和检修道路禁止占用天然乔木林地、年降雨量400 mm以下区域的林地、一级国家级公益林地和二级国家级公益林地。建设单位应强化风电道路建设和临时用地管理4。除此之外，风电项目道路在建设过程中往往不可避免地要利用村村通既有道路，穿越村庄和城镇，经常会因为拆迁与当地村民形成矛盾。因此，应该考虑人为因素对风电场道路的影响。以山西某山地风电场为例，在道路规划设计过程中未考虑道路对林地的占用，对生态环境造成了破坏，产生的滑坡对山体造成了损伤，因此林业局对该风电项目进行了行政处罚。另一山地风电场在道路规划设计阶段未考虑穿越村庄的困难性，导致业主方前期手续全部重新办理，对项目进度造成影响，增加了项目造价。因此，山地风电场道路的其他相关因素也对道路规划设计起着至关重要的作用。4结语风电场道路是山地风电项目中的重中之重，道路的可行性直接影响着整个项目的成败，道路的造价水平直接影响着整个项目的经济性。因此对于风电场道路的规划设计应贯穿整个风电项目的周期，从前期踏勘到图上定线，从现场施工到实际运行都应该做到万无一失。风电场的运营周期一般为20a，风电场道路在满足各种要求的前提下，应尽量延长使用寿命。应摒弃粗放式的道路建设模式，立足于解决山地风电场道路建设的痛点和难点问题，力争做到道路建设可行性与经济性的平衡。参考文献：1 杨永红.刘远才.道路勘测设计 M.北京：中国电力出版社，2015.2国家能源局.风电场工程道路设计规范：NB/T102092019 S.北京：中国计划出版社，2016.3 中国电力企业联合会.风力发电场设计规范：GB/T510962015 S.北京：中国计划出版社，2015.4 许昌，钟淋涓.风电场规划与设计 M.北京：中国水利水电出版社，2014.张哲.山西省山地风电场道路设计规划要点分析