向海爭風 傾聽北部灣上的風電交響曲——廣西首個海上風電項目全容量并網背后的故事
防城港海上風電示范項目A場址鳥瞰。 陸啟汕/攝
防城港海上風電示范項目陸上開關站。 陸啟汕/攝
春日暖陽下,防城港金灘海風陣陣、浪潮奔涌,北部灣海面浮光躍金、天高海闊,浩蕩海風涌動著澎湃活力。向海放眼望去,在距離海岸約16公里的蔚藍海面上,83臺百米多高的風力發(fā)電機組憑海臨風、巍然聳立,一幅壯觀的“海上風電森林”鋪展開來。
近日,廣西投資集團防城港海上風電示范項目A場址全容量并網發(fā)電,標志著廣西首個海上風電項目正式投產,在北部灣千萬千瓦海上風電基地和千億級海上風電產業(yè)集群的宏偉藍圖上繪就濃墨重彩的一筆。
風,來自大自然的神奇力量,自古以來便是人類的重要能源——帆船揚帆航行、風車引水灌溉……風以其獨特的方式,推動著社會進步和生產方式變革。
開發(fā)海上風電是我國海洋強國戰(zhàn)略與能源強國戰(zhàn)略的重要內容。資料顯示,海上平均風速比陸上高20%左右。截至2024年12月,我國海上風電累計建成并網超4000萬千瓦,穩(wěn)居全球第一,形成了從開發(fā)設計、生產制造到施工建設、運維管理等較為完整的海上風電技術鏈、產業(yè)鏈。
約4萬平方公里海域、1600多公里大陸海岸線、近海130米高度平均風速達7.5米/秒以上……加快北部灣海上風電開發(fā),向藍海要綠能,廣西優(yōu)勢得天獨厚,這也是建設國家綜合能源安全保障區(qū)和構建新型電力系統(tǒng)的必答題。國家《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》指出,重點建設包括北部灣在內的五大海上風電基地;根據《廣西能源發(fā)展“十四五規(guī)劃”》,廣西共規(guī)劃9個海上風電場區(qū),總規(guī)劃裝機容量2350萬千瓦。
資源雖然豐富,但要把資源轉換為能源,廣西海上風電還面臨著復雜的海域地質條件、變化多端的波流、變幻莫測的氣候,以及頻發(fā)的臺風、施工窗口期短等不利條件。2021年之前,廣西海上風電處于漫長的研究探索階段。
如何把風能資源優(yōu)勢、海洋區(qū)位優(yōu)勢轉化為高質量發(fā)展勝勢?廣西投資集團旗下廣西能源集團海上風電項目團隊迎風踏浪、奮起直追,數年磨一劍,推動廣西海上風電產業(yè)從“一片空白”到“零的突破”。
創(chuàng)新引領——打造優(yōu)質工程、綠色工程、廉潔工程
防城港海上風電示范項目是廣西首個海上風電項目,位于防城港南面海域,包括A和F兩個場址,裝機容量180萬千瓦,總投資約245億元。其中A場址離岸12至25公里,海深14至22米,場址面積約100平方公里,建設83臺單機容量8.5兆瓦風電機組,裝機容量70萬千瓦。項目建成后,每年提供清潔電能約20.6億千瓦時,可滿足超70萬個家庭全年用電量,節(jié)省標煤消耗約62萬噸,減排二氧化碳約164萬噸,項目經濟效益、環(huán)境效益、社會效益和示范效益顯著。
近日,隨著最后一臺風機葉片緩緩轉動,綠色電能通過海底電纜、升壓站、開關站、電網等設施輸送至千家萬戶,A場址工程正式全容量并網發(fā)電。開工50天完成首臺風機吊裝、242天首批機組并網發(fā)電、545天全容量并網,成為廣西第一個下海測風、第一個核準、第一個開工、第一個并網發(fā)電、第一個全容量并網的海上風電項目,創(chuàng)造我國全嵌巖海上風電項目建設投產最快速度。
吹拂了億萬年的海風,正在以新的方式點亮八桂大地、溫暖萬家燈火,轉化為經濟社會發(fā)展的新動能。
時間是忠實的見證者。545個日夜風雨兼程,2000余名建設者勠力同心,從0到1、從跟跑到領跑,對于前無古人的廣西海上風電建設征程,有多少星辰大海,就有多少百折不撓。
廣西能源集團堅持高標準設計、高科技支撐、高質量建設,以打造國家優(yōu)質工程為目標,籌備建設廣西首個海上風電院士工作站,培育發(fā)展海上風電新質生產力,采用一流技術標準、施工質量、工期控制、現場管理,打造經得起實踐和歷史檢驗的優(yōu)質工程、綠色工程、廉潔工程。
九層之臺,起于累土。一臺海上風電機組總重量可達1000噸到2000噸,要在風高浪急的海上“站穩(wěn)腳跟”,首先需要打好基礎。
這是我國首個全部風機采用嵌巖基礎的海上風電項目。面對沒有可循的工程經驗,沒有成熟的設計規(guī)范等難題,項目團隊下定決心自主創(chuàng)新,在建設過程中根據海域地質實際情況不斷摸索和優(yōu)化施工方案。
“海上風電建設是一項系統(tǒng)工程,除了海面上看得到的塔筒、葉片等吊裝,海面以下的基礎建設同樣重要”,項目建設負責人張金發(fā)介紹,“國內大多數海上風電場屬于淤泥和砂質地質,通常采取直打式單樁結構就可以一步打到位。而我們項目所在區(qū)域為巖基海床,國內外沒有成熟施工工藝和經驗,可以說是施工難度最大的嵌巖基礎海上風電項目。”
創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力,科技是戰(zhàn)勝困難的有力武器。
“經反復論證,我們創(chuàng)新研發(fā)應用三樁導管架全嵌巖基礎施工方案,讓導管架底部3個支腿精準插入海底工程樁內,再通過高強度注漿粘結,讓重達750噸的導管架穩(wěn)穩(wěn)佇立在海中。”張金發(fā)語氣自豪。項目創(chuàng)新采用懸掛式植樁方式,確保鋼管樁位置精度和樁身垂直度;創(chuàng)新采用大噸位沖擊鉆和淡水造漿工藝,提高鉆孔工效;創(chuàng)新鋼管樁海上灌漿前移至工廠灌漿,提高施工效率。這些創(chuàng)新技術的應用,保障全部嵌巖鉆孔施工高質量、高效率完成,為國內海上風電嵌巖施工提供了“廣西方案”。
高空中的葉片安裝同樣不容易,尤其是葉片的葉根部分,有170顆螺栓,需要克服風吹浪涌等不利環(huán)境因素,將每顆螺栓都精準對接輪轂上的螺栓孔。對接安裝就如同在130多米高空進行“穿針引線”,誤差要控制在“毫米級”。
為了克服1毫米的誤差,海上建設團隊往往需要付出100%的努力。安裝過程中,指揮人員在高空實時下達指令,指揮吊機操作人員調整葉片姿態(tài),同時讓變槳操作人員調整孔位誤差。一切精準對位后,一臺風電機組才算完成吊裝組拼作業(yè)。
項目團隊聯合行業(yè)頭部設計、施工團隊,通過研發(fā)應用多項技術和工藝,全體建設者以“5+2、白加黑”的拼搏精神持續(xù)奮戰(zhàn)。在嵌巖施工、風機吊裝、并網調試等海上施工關鍵節(jié)點和其他施工作業(yè)任務繁重的時候,海上建設團隊在作業(yè)平臺上往往一住就是兩個多月,一年下來超過一半的時間都“漂在海上”。應對和處理各類技術難題,眾志成城創(chuàng)造了“國內海上風電領域最快20天完成單臺風機嵌巖基礎”“最快40小時安裝1臺風機”“首個標段提前3個月全容量并網發(fā)電”等海上風電工程建設紀錄,形成了先進的嵌巖施工技術和管理體系,實現了十余項國內首創(chuàng)、首次突破。
一連串亮眼數據的背后,折射出如火如荼的項目建設歷程,凝聚著項目團隊的智慧和汗水。
海上風電機組長期處于高溫、高鹽、高濕的海洋環(huán)境,還要承受海風交變荷載作用,腐蝕疲勞問題突出。
在這種情況下,海上風電如何建好,并長期穩(wěn)定運行?項目團隊通過設備材料和工藝技術創(chuàng)新,交出了優(yōu)質答卷。
在海面以上,項目團隊研制應用先進的葉片設計及傳動系統(tǒng),單支葉片長111.5米、重42噸,通過加長葉片,增大掃風面積,在同等風速條件下提高發(fā)電效率。葉片采用玻璃纖維環(huán)氧樹脂復合材料,在增加葉片強度的基礎上減輕重量,并采用創(chuàng)新式的氣彈裁剪技術,使葉片具有更為優(yōu)異的捕風能力。葉輪直徑超230米,具有同級別最大的葉輪直徑,也是我國首個規(guī)?;褂么笕萘匡L電機組的海上風電項目,塔筒、發(fā)電機、齒輪箱等關鍵核心部件國產化率100%,且更適合北部灣海域風浪、鹽霧等特殊氣候。
在海面以下,項目所在海域為淺埋基巖地質,確保海纜埋設到位和海纜傳輸效率是首要克服的難題。項目團隊創(chuàng)新研制應用“半濕式鋁塑復合帶海纜”“銅鋁柔性過渡導體海纜”,攻克了高強度焊接、絕緣偏心度控制等關鍵技術難點,有效節(jié)約建設成本、降低施工難度、提高能源轉換效率。因地制宜制定海纜敷設方案,創(chuàng)新研發(fā)輕型履帶式挖溝埋設犁和巖基挖溝埋設一體機等設備,可破碎堅硬的巖石,有效解決傳統(tǒng)海纜敷設埋深不足等問題,海纜平均敷設速度達到2米/分鐘,超過行業(yè)平均水平。
作為海上風電場的電能匯集中心,海上升壓站被視為風電場的“心臟”。國內同等規(guī)模的風電場,往往需配置2至3座升壓站,該項目創(chuàng)新采用國內模塊化建設單體容量最大的海上升壓站,依托系統(tǒng)配置、空間布置、結構仿真、設備耦合、三維設計、健康監(jiān)測六大核心技術,一座升壓站即可滿足需求,實現“更小、更快、更省”,并配置多種智能巡檢機器人進行24小時監(jiān)控巡檢,實現海上升壓站無人值守、智慧運維。
“海上升壓站長45米、寬44米、高20米,重4000噸,相當于2600輛小汽車的重量。”張金發(fā)說,要把這個龐然大物平穩(wěn)吊起并組裝好,可不是一件容易的事,加上海上風大浪高,晃動比較厲害,給吊裝增加不少困難。項目團隊組織制定專項吊裝作業(yè)方案,通過采用“陸上整體建造、海上一體化吊裝”方式,在吊裝的時候引進亞洲最大起重船“振華30”,全回轉最大起吊能力7000噸,有效保障海上升壓站等“超大件”設備一次吊裝到位。
協同發(fā)展——運行高效可靠、產業(yè)帶動顯著
2022年,海上風電國家財政補貼全面退出,防城港海上風電示范項目成為首個零補貼的平價海上風電項目,其開發(fā)建設面臨前所未有的經濟性考驗。
“這意味著一方面我們要提高風電機組的性能和效率,另一方面要降低度電成本,才能取得良好的項目收益,這對設備可靠性、全生命周期的運維能力提出了更高要求?!表椖可a負責人曾智翔表示。
項目團隊一方面通過創(chuàng)新工藝、優(yōu)化流程、科學組織等措施,縮短海上建設周期,降低項目建設成本,另一方面通過建設多融合大數據中心、綜合預警管理平臺、智能一體化管理平臺,依托“北斗衛(wèi)星+5G+WiFi”技術,打造功能全面的智慧海風系統(tǒng),提升運行維護和發(fā)電生產的效率效能。
截至2025年1月28日,項目累計發(fā)電量突破8億千瓦時,其中發(fā)電量從5億千瓦時提升至6億千瓦時僅用時13天,刷新自并網投產以來發(fā)電最快紀錄。亮眼數據的背后,不僅僅是發(fā)電“量”的增長,更體現著性能“質”的飛躍。
既要利用風,又要抗臺風,這是海上風電機組設計制造過程中必須攻克的難題。
項目首個標段全容量并網不久,就迎來了臺風大考。2024年9月,近十年來最強秋臺風“摩羯”以超強臺風量級進入北部灣海域。臺風中心與項目風電場最短距離約31公里,最大瞬時風速達57米/秒,相當于17級臺風。作為廣西首個海上風電項目,能否通過這次考驗,備受行業(yè)各方關注。
項目在設計階段就注入抗臺風基因,優(yōu)選抗臺風、安全等級較高的抗臺風電機組,可正面應對63米/秒風速的極端天氣;應用自主防臺風控制系統(tǒng),當遇到臺風惡劣天氣時,機組將自動進入抗臺風模式,提升機組安全性和可靠性;建設激光測風雷達、風功率預測等系統(tǒng),實現臺風前預警預報、提前布防,臺風中輔助決策、統(tǒng)一指揮,臺風過境后災后評估、高效切換。
驚濤駭浪從容渡,風雨無阻向前行。通過嚴格的設計、精心的制造、科學嚴謹的施工、智慧的運維管理和創(chuàng)新技術裝備的應用,項目成功抵御超強臺風“摩羯”,風機、海上升壓站等重要設備設施全部安然無恙,實現“人員零傷亡”“財產零損失”。
化風為電,既帶來了溫暖光明,也帶來了物質文明。
注重發(fā)揮海上風電項目宏大場景和“鏈主”作用。隨著項目的深入推進,逐步帶動以風機、葉片、塔筒等裝備制造為核心,施工建設、運營維護等產業(yè)為配套的海上風電產業(yè)鏈從無到有、串珠成鏈、集群發(fā)展。截至2024年底,明陽智能、遠景能源、中船重裝、中水四局等多個海上風電裝備制造項目均已落地廣西,計劃總投資200億元以上,防城港、欽州、北海等沿海三市風電新能源裝備制造產業(yè)園逐步建成投產,實現建成一個項目、帶動一批產業(yè)。
未來隨著廣西海上風電規(guī)?;_發(fā),將打造形成千億級的海上風電裝備制造業(yè)集群和關聯產業(yè)集群,開啟廣西海上風電規(guī)模化、集約化開發(fā)模式。
乘勢而上——從1到N、從近至遠邁向深藍
追風趕月,步履不停。項目全容量并網既是里程碑,更是新起點。
資料顯示,深遠海風能資源可開發(fā)量是近海的3至4倍。放眼全球,70%的潛在海風資源位于水深大于60米的深水海域。防城港海上風電項目全容量并網后,廣西海上風電資源利用率仍不足8%,廣西海上風電產業(yè)潛力巨大、前景廣闊,從近海走向深遠海是必然趨勢。
“我們已經牽頭完成了廣西海上風電產業(yè)發(fā)展研究、立塔測風、規(guī)劃編制報批等系列重大任務,正在根據自治區(qū)統(tǒng)籌部署,牽頭推進深遠海海上風電相關前期工作?!表椖控撠熑肆簳员笳f,“接下來我們將加快走向深遠海的步伐,積極探索‘海上風電+牧場’‘海上風電+氫能’‘海上風電+儲能’開發(fā),實現海洋綜合能源的融合發(fā)展。”
萬里海風,亙古奔流。浩瀚北部灣,風電的故事還在譜寫,千萬千瓦海上風電基地壯麗宏圖正徐徐鋪展。
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