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十年海上“風”浪 開辟廣闊藍海

文章來源:國家能源投資集團有限責任公司  發布時間:2020-06-12

“為可持續海洋創新”是第十二個世界海洋日的主題。在江蘇省如東縣沿海,飛翔的鳥群與巨大的風機相互輝映,漁民在夕陽下收獲著一天的快樂,慕名前來的鳥類愛好者在灘涂上觀察著勺嘴鷸等珍稀鳥類,一切都在平淡中展現著和諧之美。這是世界海洋日前夕,映像在南黃海上的致美畫卷。

在海上風電場拍攝到的珍稀鳥類勺嘴鷸

從萬米的高空俯瞰江蘇,蜿蜒千里的海岸是一條細窄的曲線,這里,是中國海上風電的起跑線。自2010年以來,國家能源集團龍源電力在江蘇先后建成世界首個潮間帶試驗風電項目、國內首個海上示范風電項目、國內首個大容量海上風機試驗平臺等8個項目,裝機容量達118萬千瓦,390臺風機屹立在南黃海上。十年乘風破浪,龍源電力克服了一個又一個困難,用驚人的毅力和科學的舉措,踏踏實實的做好了海上風電開發道路上的每一步,為我國風電產業的長足進步做出了歷史性貢獻,創造了今天龍源電力海上風電開發的領先地位。

承擔責任盡義務,率先進軍海上風電

我國海上風能儲量豐富,根據國家氣象局近海風能資源儲量的宏觀評估,5到25米水深線以內區域可裝機容量約2億千瓦。江蘇省沿海地區風資源豐富,沒有破壞性風速,電網架構堅強,風電場靠近負荷中心,消納風電能力較好,海上風電開發潛力巨大。

2007年5月,國家發改委在北京組織召開了江蘇海上風電建設專題會議,研究江蘇如東海上風電場和風電設備國產化問題,提出“在江蘇如東地區建設30萬千瓦的海上示范風電項目”,并要求加快海上示范風電場建設的前期工作。然而,國內配套產業不成熟,國外海上風電專用施工裝備造價高昂,此前國內企業在與國外合作過程中,未掌握技術核心,國內從事海上風電技術研究的人員知識結構欠缺,加之各種主客觀因素的制約,海上風電開發步履維艱,各大企業紛紛望而卻步。

廣袤的大海讓人生畏,海底地質條件變化莫測,每前進1公里都是“未知的世界”。作為國內最大的風電開發企業,龍源電力將技術難度高、投資風險大的海上風電開發,作為承擔社會責任的戰略表達。2008年5月,龍源電力在江蘇組建海上風電項目籌建處,開展大量前期研討論證。2010年3月,成立專門從事海上風電開發的專業化公司,按照“統籌規劃、分期開發、先易后難、積極穩妥”的原則,和“先試驗、再小規模示范、后續大規??ⅰ鋇乃悸?,全力推進龍源江蘇如東3萬千瓦潮間帶試驗風電項目建設,該項目也是全球首個潮間帶風電項目。至此,中國海上風電開發布局正式展開。

國家能源集團龍源電力江蘇海上風電場

敢為行業天下先,破解海上施工難題

“在豆腐上插筷子”,是對潮間帶風電基礎施工最形象的比喻。起初,龍源電力嘗試了陸上風電建設方式,用混凝土澆筑基礎,再把風機安插在混凝土中。但“海與陸”如同“天與地”,陸上的經驗很難移植到海上,混凝土澆筑不僅建設周期長,基礎質量也難以得到保障。龍源電力通過總結經驗及學習國外先進施工技術,及時改變了施工方案。

單樁基礎因其結構簡單、安裝方便,是目前國外應用最為廣泛的形式。為保證單樁基礎的垂直度,國外采用帶過渡段的單樁結構形式,以調整打樁帶來的偏差,過渡段與單樁之間通過高強灌漿料進行連接。這種施工方法不僅增加了施工成本和施工周期,而且國外已經出現了大量單樁基礎灌漿料連接部分發生微裂紋,導致過渡段滑移的現象。

考慮到國內無法生產高強度的灌漿料,進口灌漿料成本高,龍源電力自主研制了滿足單樁沉樁垂直度要求的扶正糾偏設備,取消了傳統單樁中的過渡段,既防止了動力沉樁過程中樁頂法蘭受到損傷,也滿足了單樁基礎的垂直度要求。通過沉樁垂直度實時監測與校正成套工藝技術,實現了打樁過程中單樁的有效導向和糾偏,垂直度誤差率可控制在2‰以內,達到了國際先進水平。大批量使用無過渡段單樁基礎,顯著降低了施工成本,避免了灌漿料失效的風險,有效解決了潮間帶風電建設難題。在潮間帶風電建設取得突破之后,該公司將目光瞄準了更遠更深的海域。在當時國內最大的單體近海風電項目——莆田南日島海上風電場一期項目建設過程中,該公司不斷致力于嵌巖單樁基礎的研究與應用,深化嵌巖單樁、高樁承臺基礎、海纜敷設及?;し矯嫻難芯?,完成了國內首個“打-鉆-打式”“鉆孔擴底式”和“植入式”嵌巖單樁基礎,實現了國內巖基海床單樁基礎的零突破,技術水平達到世界先進水平。如今,海上風電項目單位千瓦造價已控制在1.8萬元以內,大大低于歐洲水平。

龍源電力完成世界首個大直徑無過渡段“植入式”嵌巖單樁基礎

近海風電項目離岸較遠,若采取常規方式用海纜送出至陸上升壓站,必將造成大量線路損耗。同時,近海復雜??魷魯笮禿I仙拐景滄?,也成為了擋在龍源電力面前的又一難題。龍源電力突破了國內當時只設計陸上升壓站的思維桎梏,提出設計單獨的海上升壓站,將電壓等級提高后再送上岸,可有效降低線路損耗,這在當時是一種全新的探索。為解決超大型海上升壓站運輸及安裝問題,該公司又一次進行大膽嘗試,采用“??榛杓?、分體式安裝”的方式,滿足了復雜海域地質條件下的海上升壓站施工要求,降低了施工船只的載荷標準,為我國乃至世界其他國家規?;杓?、開發近海風電提供了一種新思路。

培育核心競爭力,打造施工關鍵利器

海上風電施工過程中,風機基礎是關鍵技術難點,而施工設備則是實現技術的保障。海上潮間帶灘涂地質松軟,重型機械在灘面上無法立足,僅有幾米的水深讓常規施工船舶施展不開。近海水域落潮后,部分區域海水無法全部退去,水下溝槽交錯縱橫,受水流沖刷,溝槽擺動及海床面變化頻繁,給施工帶來較大挑戰。龍源電力通過自主創新,研制了適合在潮間帶及近海作業的裝備,解決了大規??⒔ㄉ璧鬧匾烤?,裝備水平達到世界一流。

針對中國東部沿海潮間帶風電場開發,龍源電力建造了大型淺吃水風電安裝船“龍源振華壹”號。退潮船底可直接座于泥灘上繼續施工作業,漲潮時船體能盡快浮起移動。該船配備了長臂架800噸電驅動全回轉起重機,具有起吊速度快、吊裝精度高、可靠性高、易維護等優點,能有效解決海上風電單樁及風機等構件的翻身與吊裝難題。在國內首次配備了800千焦打擊能量的大功率單樁液壓沖擊錘,配備大型單樁沉樁抱樁器,可實現鋼管樁沉樁過程的扶正糾偏,為海上風電新型單樁的實施提供了可靠保證。

龍源振華叁號進行吊裝作業

針對近海風電開發,龍源電力量身定制了“龍源振華貳”號800噸自升式全回轉海上風電施工平臺。該船型長76.8米、型寬42米、型深6米,甲板面積與標準足球場面積相當,自重達到8000噸左右,起重平臺從碼頭前沿移向長江之上的半潛駁這短短50米,就用了將近3個小時才完成。 “龍源振華貳”號將基礎施工和設備安裝兩大功能集于一身,大大縮減了施工成本?!傲湊窕 焙諾墓ぷ魎羈紗?5米,并且擁有12級風暴自存能力,更適用于離岸更遠的近海風電開發需要,一舉實現了我國海上風電施工從潮間帶向近海進軍的跨越。2017年10月28日,世界最大海上風電施工平臺“龍源振華叁”號正式下水,該平臺型長100.8米,型寬43.2米,型深8.4米,起重能力達2000噸,可實現大兆瓦海上風機基礎的空中翻身。該船上的起重機起升高度達120米,在目前全球自升式風電安裝平臺中,擁有最高的吊高高度。該船最大作業水深達到50米,開創國內之最,是我國海上風電作業從淺海走向近海的關鍵利器。

開辟廣闊新藍海,探索可持續發展之路

建一座風力發電場,育一群專業化人才,出一批實用性專利,成一系列國家級成果。龍源電力開發海上風電場的意義,不僅僅是填補了國內該領域的技術空白,更樹立了行業的技術標桿和施工范式,從國家級科研成果推廣應用的高度,開辟了中國風電發展的廣闊藍海。截至目前,我國海上風電裝機已達600萬千瓦,其中絕大多數容量采用了龍源電力摸索形成的相關施工技術,該公司參與研制的龍源振華壹貳叁號海上風電施工平臺,也先后參與到了江蘇、福建等沿海省份海上風電開發建設中,為我國海上風電規?;⒄蠱唐攪說纜?。

以試驗項目為開端,探索潮間帶風電場建設可能性。以示范項目為基礎,驗證大規??⒈匾?。以大容量機組試驗項目為平臺,為進軍近海風電做好技術儲備。這是龍源電力十年來孜孜探索的高度概括,是公司“走創新之路、靠科技取勝”的企業縮影。龍源電力海上風電項目先后獲得“中國電力優質工程獎”“國家優質工程獎”等國內工程建設類最高獎項;獲得“中國電力科學技術進步一等獎”等10余個科技獎項,獲得實用新型專利79項、發明專利8項。世界首個潮間帶風電場,世界首個無過渡段單樁沉樁技術成功應用,世界首個分體式海上升壓站安裝,國內最長單根無接頭海纜,“龍源建造”已實現向“龍源創造”轉變,真正引領我國海上風電實現規?;⒄?。

同時,龍源電力在開發海上風電過程中,積極踐行社會責任,既摸索出一條適合中國國情的海上風電規?;⒄怪?,又在南黃海上勾勒出了風生水起、鳥飛魚躍的致美畫卷,打造出了一張張綠色發展、和諧共存的新名片,為我國海洋經濟注入了央企力量。該公司始終堅持科學用海、規范用海,讓海上風電建設與當地紫菜、文蛤養殖等漁業海洋資源、鹽城濕地珍禽國家級自然?;で嗉嬡?,實現了經濟效益、社會效益和生態效益的最佳結合。在建設過程中,龍源電力同步開展海洋生態修復工作,指導所屬江蘇海上公司先后與省市縣三級海洋與漁業局簽訂海洋生態修復協議,累計在江蘇斥資近3800萬元,用于黃海海域增殖放流、濕地環境整治、鳥類?;ど枋┙ㄉ杓昂Q蠡肪掣偌觳獾裙ぷ?,與當地相關機構共同設立我國首個基于海上風電場的鳥類觀測科研項目,累計在黃海投放魚苗超千萬尾,成為國內海上風電生態?;すぷ韉牡浞?。

【責任編輯:龍靜怡】

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