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十年乘風(fēng)破浪,國家能源集團(tuán)龍源電力實現(xiàn)海上風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展

中國電力網(wǎng)發(fā)布時間:2020-06-12 09:24:40  作者:張昊

  “為可持續(xù)海洋創(chuàng)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(fēng)機(jī)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(xiàn)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。

  從萬米的高空俯瞰江蘇,蜿蜒千里的海岸是一條細(xì)窄的曲線,這里,是中國海上風(fēng)電的起跑線。自2010年以來,國家能源集團(tuán)龍源電力在江蘇先后建成世界首個潮間帶試驗風(fēng)電項目、國內(nèi)首個海上示范風(fēng)電項目、國內(nèi)首個大容量海上風(fēng)機(jī)試驗平臺等8個項目,裝機(jī)容量達(dá)118萬千瓦,390臺風(fēng)機(jī)屹立在南黃海上。十年乘風(fēng)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(xué)的舉措,踏踏實實的做好了海上風(fēng)電開發(fā)道路上的每一步,為我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的長足進(jìn)步做出了歷史性貢獻(xiàn),創(chuàng)造了今天龍源電力海上風(fēng)電開發(fā)的領(lǐng)先地位。

  承擔(dān)責(zé)任盡義務(wù),率先進(jìn)軍海上風(fēng)電

  我國海上風(fēng)能儲量豐富,根據(jù)國家氣象局近海風(fēng)能資源儲量的宏觀評估,5到25米水深線以內(nèi)區(qū)域可裝機(jī)容量約2億千瓦。江蘇省沿海地區(qū)風(fēng)資源豐富,沒有破壞性風(fēng)速,電網(wǎng)架構(gòu)堅強(qiáng),風(fēng)電場靠近負(fù)荷中心,消納風(fēng)電能力較好,海上風(fēng)電開發(fā)潛力巨大。

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

  廣袤的大海讓人生畏,海底地質(zhì)條件變化莫測,每前進(jìn)1公里都是“未知的世界”。作為國內(nèi)最大的風(fēng)電開發(fā)企業(yè),龍源電力將技術(shù)難度高、投資風(fēng)險大的海上風(fēng)電開發(fā),作為承擔(dān)社會責(zé)任的戰(zhàn)略表達(dá)。2008年5月,龍源電力在江蘇組建海上風(fēng)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(fēng)電開發(fā)的專業(yè)化公司,按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、分期開發(fā)、先易后難、積極穩(wěn)妥”的原則,和“先試驗、再小規(guī)模示范、后續(xù)大規(guī)模開發(fā)”的思路,全力推進(jìn)龍源江蘇如東3萬千瓦潮間帶試驗風(fēng)電項目建設(shè),該項目也是全球首個潮間帶風(fēng)電項目。至此,中國海上風(fēng)電開發(fā)布局正式展開。

  敢為行業(yè)天下先,破解海上施工難題

  “在豆腐上插筷子”,是對潮間帶風(fēng)電基礎(chǔ)施工最形象的比喻。起初,龍源電力嘗試了陸上風(fēng)電建設(shè)方式,用混凝土澆筑基礎(chǔ),再把風(fēng)機(jī)安插在混凝土中。但“海與陸”如同“天與地”,陸上的經(jīng)驗很難移植到海上,混凝土澆筑不僅建設(shè)周期長,基礎(chǔ)質(zhì)量也難以得到保障。龍源電力通過總結(jié)經(jīng)驗及學(xué)習(xí)國外先進(jìn)施工技術(shù),及時改變了施工方案。

  單樁基礎(chǔ)因其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便,是目前國外應(yīng)用最為廣泛的形式。為保證單樁基礎(chǔ)的的垂直度,國外采用帶過渡段的單樁結(jié)構(gòu)形式,以調(diào)整打樁帶來的偏差,過渡段與單樁之間通過高強(qiáng)灌漿料進(jìn)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(jīng)出現(xiàn)了大量單樁基礎(chǔ)灌漿料連接部分發(fā)生微裂紋,導(dǎo)致過渡段滑移的現(xiàn)象。

  考慮到國內(nèi)無法生產(chǎn)高強(qiáng)度的灌漿料,進(jìn)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(shè)備,取消了傳統(tǒng)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(chǔ)的垂直度要求。通過沉樁垂直度實時監(jiān)測與校正成套工藝技術(shù),實現(xiàn)了打樁過程中單樁的有效導(dǎo)向和糾偏,垂直度誤差率可控制在2‰以內(nèi),達(dá)到了國際先進(jìn)水平。大批量使用無過渡段單樁基礎(chǔ),顯著降低了施工成本,避免了灌漿料失效的風(fēng)險,有效解決了潮間帶風(fēng)電建設(shè)難題。在潮間帶風(fēng)電建設(shè)取得突破之后,該公司將目光瞄準(zhǔn)了更遠(yuǎn)更深的海域。在當(dāng)時國內(nèi)最大的單體近海風(fēng)電項目——莆田南日島海上風(fēng)電場一期項目建設(shè)過程中,該公司不斷致力于嵌巖單樁基礎(chǔ)的研究與應(yīng)用,深化嵌巖單樁、高樁承臺基礎(chǔ)、海纜敷設(shè)及保護(hù)方面的研究,完成了國內(nèi)首個“打-鉆-打式”“鉆孔擴(kuò)底式”和“植入式”嵌巖單樁基礎(chǔ),實現(xiàn)了國內(nèi)巖基海床單樁基礎(chǔ)的零突破,技術(shù)水平達(dá)到世界先進(jìn)水平。如今,海上風(fēng)電項目單位千瓦造價已控制在1.8萬元以內(nèi),大大低于歐洲水平。

  近海風(fēng)電項目離岸較遠(yuǎn),若采取常規(guī)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(fù)雜海況下超大型海上升壓站安裝,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(nèi)當(dāng)時只設(shè)計陸上升壓站的思維桎梏,提出設(shè)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(dāng)時是一種全新的探索。為解決超大型海上升壓站運(yùn)輸及安裝問題,該公司又一次進(jìn)行大膽嘗試,采用“模塊化設(shè)計、分體式安裝”的方式,滿足了復(fù)雜海域地質(zhì)條件下的海上升壓站施工要求,降低了施工船只的載荷標(biāo)準(zhǔn),為我國乃至世界其他國家規(guī)?;O(shè)計、開發(fā)近海風(fēng)電提供了一種新思路。

  培育核心競爭力,打造施工關(guān)鍵利器

  海上風(fēng)電施工過程中,風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)是關(guān)鍵技術(shù)難點,而施工設(shè)備則是實現(xiàn)技術(shù)的保障。海上潮間帶灘涂地質(zhì)松軟,重型機(jī)械在灘面上無法立足,僅有幾米的水深讓常規(guī)施工船舶施展不開。近海水域落潮后,部分區(qū)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(zhàn)。龍源電力通過自主創(chuàng)新,研制了適合在潮間帶及近海作業(yè)的裝備,解決了大規(guī)模開發(fā)建設(shè)的重要瓶頸,裝備水平達(dá)到世界一流。

  針對中國東部沿海潮間帶風(fēng)電場開發(fā),龍源電力建造了大型淺吃水風(fēng)電安裝船“龍源振華壹”號。退潮船底可直接座于泥灘上繼續(xù)施工作業(yè),漲潮時船體能盡快浮起移動。該船配備了長臂架800噸電驅(qū)動全回轉(zhuǎn)起重機(jī),具有起吊速度快、吊裝精度高、可靠性高、易維護(hù)等優(yōu)點,能有效解決海上風(fēng)電單樁及風(fēng)機(jī)等構(gòu)件的翻身與吊裝難題。在國內(nèi)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(xiàn)鋼管樁沉樁過程的扶正糾偏,為海上風(fēng)電新型單樁的實施提供了可靠保證。

  針對近海風(fēng)電開發(fā),龍源電力量身定制了“龍源振華貳”號800噸自升式全回轉(zhuǎn)海上風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)足球場面積相當(dāng),自重達(dá)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(chǔ)施工和設(shè)備安裝兩大功能集于一身,大大縮減了施工成本。“龍源振華貳”號的工作水深可達(dá)35米,并且擁有12級風(fēng)暴自存能力,更適用于離岸更遠(yuǎn)的近海風(fēng)電開發(fā)需要,一舉實現(xiàn)了我國海上風(fēng)電施工從潮間帶向近海進(jìn)軍的跨越。2017年10月28日,世界最大海上風(fēng)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(dá)2000噸,可實現(xiàn)大兆瓦海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的空中翻身。該船上的起重機(jī)起升高度達(dá)120米,在目前全球自升式風(fēng)電安裝平臺中,擁有最高的吊高高度。該船最大作業(yè)水深達(dá)到50米,開創(chuàng)國內(nèi)之最,是我國海上風(fēng)電作業(yè)從淺海走向近海的關(guān)鍵利器。

  開辟廣闊新藍(lán)海,探索可持續(xù)發(fā)展之路

  建一座風(fēng)力發(fā)電場,育一群專業(yè)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(fā)海上風(fēng)電場的意義,不僅僅是填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域的技術(shù)空白,更樹立了行業(yè)的技術(shù)標(biāo)桿和施工范式,從國家級科研成果推廣應(yīng)用的高度,開辟了中國風(fēng)電發(fā)展的廣闊藍(lán)海。截至目前,我國海上風(fēng)電裝機(jī)已達(dá)600萬千瓦,其中絕大多數(shù)容量采用了龍源電力摸索形成的相關(guān)施工技術(shù),該公司參與研制的龍源振華壹貳叁號海上風(fēng)電施工平臺,也先后參與到了江蘇、福建等沿海省份海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)中,為我國海上風(fēng)電規(guī)?;l(fā)展鋪平了道路。

  以試驗項目為開端,探索潮間帶風(fēng)電場建設(shè)可能性。以示范項目為基礎(chǔ),驗證大規(guī)模開發(fā)必要性。以大容量機(jī)組試驗項目為平臺,為進(jìn)軍近海風(fēng)電做好技術(shù)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(chuàng)新之路、靠科技取勝”的企業(yè)縮影。龍源電力海上風(fēng)電項目先后獲得“中國電力優(yōu)質(zhì)工程獎”“國家優(yōu)質(zhì)工程獎”等國內(nèi)工程建設(shè)類最高獎項;獲得“中國電力科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎”等10余個科技獎項,獲得實用新型專利79項、發(fā)明專利8項。世界首個潮間帶風(fēng)電場,世界首個無過渡段單樁沉樁技術(shù)成功應(yīng)用,世界首個分體式海上升壓站安裝,國內(nèi)最長單根無接頭海纜,“龍源建造”已實現(xiàn)向“龍源創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變,真正引領(lǐng)我國海上風(fēng)電實現(xiàn)規(guī)?;l(fā)展。

  同時,龍源電力在開發(fā)海上風(fēng)電過程中,積極踐行社會責(zé)任,既摸索出一條適合中國國情的海上風(fēng)電規(guī)?;l(fā)展之路,又在南黃海上勾勒出了風(fēng)生水起、鳥飛魚躍的致美畫卷,打造出了一張張綠色發(fā)展、和諧共存的新名片,為我國海洋經(jīng)濟(jì)注入了央企力量。該公司始終堅持科學(xué)用海、規(guī)范用海,讓海上風(fēng)電建設(shè)與當(dāng)?shù)刈喜?、文蛤養(yǎng)殖等漁業(yè)海洋資源、鹽城濕地珍禽國家級自然保護(hù)區(qū)相兼容,實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益的最佳結(jié)合。在建設(shè)過程中,龍源電力同步開展海洋生態(tài)修復(fù)工作,指導(dǎo)所屬江蘇海上公司先后與省市縣三級海洋與漁業(yè)局簽訂海洋生態(tài)修復(fù)協(xié)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(huán)境整治、鳥類保護(hù)設(shè)施建設(shè)及海洋環(huán)境跟蹤檢測等工作,與當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)機(jī)構(gòu)共同設(shè)立我國首個基于海上風(fēng)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(nèi)海上風(fēng)電生態(tài)保護(hù)工作的典范。

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