如今,大多数电力来自可再生能源(如风力、水力等),氢能等清洁能源得到越来越多的研发应用,能源转型正在全球范围内如火如荼地展开。为了生产和运输新能源,各国都在新建大量地下基础设施。
管片衬砌隧道
可再生能源发电场所在的区域与使用电力的区域通常相距甚远,因此需要铺设长距离的电力线路。这种情况下,使用管片衬砌建设一条专用的电力隧道是一个很好的解决方案。这种方案的优势在于: 管片衬砌可以使内部所有电缆都得到良好保护,不受外部环境与天气影响; 同时,管线运维也相对便利,在隧道持续运营期间可随时进行维护。当前,这类电力隧道通常使用盾构法或顶管法进行施工。
德国正在建设的易北河穿越工程是使用电力隧道输送新能源电力的一个案例。该工程是全长超过700 km的SuedLink计划的一部分,旨在将德国北部的风力发电区与德国南部的巴伐利亚州和巴登-符腾堡州工业区连接起来。易北河穿越工程所建设的隧道内径为4 m,长5.2 km,下穿易北河。隧道内部将容纳6条地下电缆和相关的安全、控制、监控设施,以及运维所需的通道。
另一种适合管片衬砌隧道的新能源基础设施是区域供暖隧道。这类隧道可以将工厂、发电厂、垃圾焚烧厂等设施产生的废热运输到有供暖需求的城区,以在冬季代替天然气和煤炭等能源为居民供热。
另外,位于德国德累斯顿区域的供热隧道于2020年8月完工,其使用顶管法下穿易北河,管片衬砌为内部的供热管道提供了充足的保护,并为运维提供了便利。隧道投入使用后,每年可减少3 200 t以上的二氧化碳排放。
直接铺管法建设海上风电场输电管道
直接铺管法是一种结合微型隧道和水平定向钻的创新工法,其特点包括: 1)钻孔和管道安装同步完成; 2)作业简单连续; 3)管道对钻孔形成永久支护; 4)管道铺装速度极快; 5)无需始发井和接收井,仅在地表挖掘始发坑和到达坑; 6)铺装的是预制管道; 7)上下坡和转弯处可实现精确导向。
采用直接铺管法工艺时,施工现场的全部设施(包括预制管道)都可以放在同一端,对接收区的物流和场地需求很小。因此,该工法成为了建设海上风电场输电管道的理想技术,可将管道从陆地直接铺向开放水域,到达预定位置后,机器从海床撤回。
美国弗吉尼亚海岸海上风电项目,海上风电场距离弗吉尼亚海岸约40 km,176台涡轮机将为66万户家庭提供电力。项目通过直接铺管法建设了海上风电场与海岸之间的电缆管道,如果一切按计划进行,该项目将于2026年开始供电。
钻井技术/垂直掘进技术建设海上风电场
随着风电的迅速发展,越来越多的海上风电场位置选在了更具挑战性的地点,例如水深更大或地质条件更差的环境中,增加了施工的难度。对此,一个有效应对的措施是使用海上钻井设备。海上钻井技术可以在传统打桩工法难以施工的环境(巨石、岩层)中使用,解决了传统打桩工法会造成严重噪音的问题,可以满足为保护水下动物而日益严格的水下噪音排放要求。
目前正在施工的努瓦尔穆捷风电场项目是法国最新的海上风电场,将配备62台8 MW风力涡轮机,占地面积约83 km2。整个风电场的海底环境为传统打桩工法难以施工的大西洋岩石地质,项目使用了海上钻井设备来进行风力涡轮机的施工。
(摘自 隧道网微信公众平台 2025-03-26)