淺談減少山區(qū)風(fēng)電場道路工程投資
——以紫荊山風(fēng)電場為例

文/羅建國 中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 湖南長沙 410000

1、山區(qū)風(fēng)電場特點(diǎn)

相較于平原及微丘風(fēng)電工程項(xiàng)目，山區(qū)風(fēng)電場建設(shè)工程的顯著特點(diǎn)就是大件設(shè)備運(yùn)輸困難，道路工程土石方開挖量大，道路工程投資占風(fēng)電場總投資比例較高。山區(qū)風(fēng)電設(shè)計(jì)項(xiàng)目道路工程量大、投資高，部分山區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目道路投資占項(xiàng)目靜態(tài)總投資15%，極個(gè)別甚至達(dá)20%，使得山區(qū)風(fēng)電場的投資效益下降。一方面為了提高項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益，會(huì)選擇使用葉輪直徑大的風(fēng)機(jī)，另一方面選擇葉輪直徑大的風(fēng)機(jī)意味著設(shè)備尺寸增加以及道路建設(shè)成本增加從而又降低項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益，為了解決這一辯證的矛盾，在風(fēng)能資源有限的情況下，我們應(yīng)從減少道路建設(shè)成本著手，選擇新的運(yùn)輸車輛及運(yùn)輸方式，降低道路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而減少道路工程量達(dá)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(fēng)電場設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵組成部分，它將整個(gè)風(fēng)電場范圍內(nèi)的機(jī)組與對(duì)外公路進(jìn)行連接，保證風(fēng)機(jī)塔筒、葉片、機(jī)艙等超長超重車輛的運(yùn)輸?shù)跹b。道路工程投資影響風(fēng)電場工程的總體投入，甚至決定項(xiàng)目投資的可行性。

2、山區(qū)風(fēng)電場設(shè)備運(yùn)輸方式分析

2.1 普通平板車運(yùn)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(yùn)輸葉片，該車的特點(diǎn)就是超長具有縱向伸縮功能以適應(yīng)不同長度的葉片運(yùn)輸，但是由于車型超長極大的增加了轉(zhuǎn)彎難度，在地形復(fù)雜山區(qū)會(huì)大大增加道路工程量、增加投資。

2.2 特種車運(yùn)輸

地形復(fù)雜山區(qū)的專用葉片運(yùn)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(yùn)輸裝置在運(yùn)輸途中可以使葉片產(chǎn)生揚(yáng)起、擺動(dòng)、自身旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，最大程度的避讓途中的障礙（樹木、山體、電線等），實(shí)現(xiàn)提高運(yùn)輸效率、減少道路改造工程量、減少資金投入目標(biāo)。該裝置由液壓控制可以使風(fēng)葉360度旋轉(zhuǎn)，風(fēng)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(fēng)葉通過油缸的伸縮使風(fēng)葉的最大張角為60度。

3、紫荊山風(fēng)電場道路工程優(yōu)化

3.1 風(fēng)電場基本情況

紫荊山風(fēng)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(duì)高差達(dá)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(fēng)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(jìn)場交通條件一般。風(fēng)電場道路設(shè)計(jì)的控制機(jī)型為南車110，葉片長度53.8m。

紫荊山風(fēng)電場地形復(fù)雜、地勢陡峻，葉片長，道路修建成本巨大?？尚行匝芯侩A段設(shè)計(jì)共需修建道路46.71km，按普通平板車運(yùn)輸計(jì)算，紫荊山風(fēng)電場道路工程總投資4829萬元、單位公里造價(jià)103.4萬元，道路投資總額和單位公里造價(jià)都很高。

3.2 道路工程投資分析

造成山地風(fēng)電場道路工程量大、投資高的原因有很多。當(dāng)風(fēng)電場位置、風(fēng)機(jī)型號(hào)確定的條件下，設(shè)備尺寸、場內(nèi)地形地貌即成為不可變客觀因素；而運(yùn)輸方式、場外交通條件、地形圖與現(xiàn)場實(shí)際情況符合度等因素需要進(jìn)一步分析確認(rèn)。

3.2.1 運(yùn)輸方式

當(dāng)車輛大件運(yùn)輸需要穿越村莊房屋密集區(qū)時(shí)，若采用平板車運(yùn)輸會(huì)造成大量的房屋拆遷工作，甚至導(dǎo)致有些項(xiàng)目根本不可行；而特種運(yùn)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(yùn)輸?shù)确绞?，有效的避開高山峭壁、房屋建筑群，減小道路改造、房屋拆遷費(fèi)用，極大的提高葉片運(yùn)輸效率。

運(yùn)輸方式對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)特別是最小曲線半徑和彎道加寬值的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)影響非常大。當(dāng)采用葉輪直徑為110m的風(fēng)機(jī)，路基寬均為6m、路面寬均為5m時(shí)，兩種運(yùn)輸方式下的道路加寬值如下：

a）采用平板車運(yùn)輸方案

道路寬度應(yīng)滿足如下條件：轉(zhuǎn)彎半徑不大于50m（最小35m）時(shí)道路寬度不小于16m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于75m時(shí)道路寬度不小于12m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于100m時(shí)道路寬度不小于9.5m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于150m時(shí)道路寬度不小于8m；轉(zhuǎn)彎半徑大于150m時(shí)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(yùn)輸方案

道路寬度應(yīng)滿足如下條件：轉(zhuǎn)彎半徑不大于50m（最小35m）時(shí)道路寬度不小于10m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于75m時(shí)道路寬度不小于7m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于100m時(shí)道路寬度不小于6m；轉(zhuǎn)彎半徑不大于150m時(shí)道路寬度不小于5.5m；轉(zhuǎn)彎半徑大于150m時(shí)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(yùn)輸可以顯著減少彎道道路寬度，相應(yīng)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(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)說明，當(dāng)?shù)匦味妇r(shí)，即使增加道路寬度0.5m都有可能導(dǎo)致高填深挖等問題。

綜上分析，確定運(yùn)輸方式選取不當(dāng)是導(dǎo)致風(fēng)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(fù)雜，場外存在房屋、農(nóng)田、水源、低等級(jí)橋梁、地上地下各類管線等多種障礙物，進(jìn)場路設(shè)計(jì)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(jì)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(shè)計(jì)人員在可行性研究階段基本可以確定一個(gè)最優(yōu)的進(jìn)場方案。以紫荊山風(fēng)電場為例，可行性研究階段比較了三個(gè)進(jìn)場道路方案的優(yōu)劣，最后綜合施工難度、社會(huì)制約條件和經(jīng)濟(jì)性等因素確定了一個(gè)最優(yōu)方案。

一旦進(jìn)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(fēng)電場的進(jìn)場道路單位公里造價(jià)發(fā)現(xiàn)，特種運(yùn)輸下的道路工程單位公里造價(jià)明顯要低很多，運(yùn)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(shí)際情況符合度

道路設(shè)計(jì)地形圖是基本，地形圖準(zhǔn)確與否直接決定選線設(shè)計(jì)是否合理?？v觀本部門多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一些風(fēng)電項(xiàng)目出現(xiàn)過地形圖沒有真實(shí)反應(yīng)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(jìn)度，也造成了不小的經(jīng)濟(jì)損失。出于此考慮，我們在設(shè)計(jì)過程中有現(xiàn)場查勘、微觀選址及路線定測等步驟彌補(bǔ)地形圖不準(zhǔn)的問題。此因素屬于人為過失，在設(shè)計(jì)中可以采取措施予以避免，不是造成風(fēng)電場道路工程投資高的末端因素。

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

3.3 道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

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

據(jù)此制定的紫荊山風(fēng)電場設(shè)計(jì)原則，道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：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(fēng)電機(jī)長葉片特種車運(yùn)輸要求，最小轉(zhuǎn)彎半徑為20m。主干道縱坡一般不大于14%，風(fēng)機(jī)支路縱坡不大于16%。最小豎曲線半徑為200m。

嚴(yán)格采用特種運(yùn)輸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，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(fēng)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(jì)算工程量基本吻合。

小結(jié)：

本文通過實(shí)例分析風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)輸方式對(duì)山區(qū)風(fēng)電場道路技術(shù)指標(biāo)的影響得出結(jié)論：當(dāng)山區(qū)風(fēng)電場風(fēng)機(jī)設(shè)備運(yùn)輸應(yīng)盡量采用特種車運(yùn)輸以大幅減少道路工程投資。