日前,随着最后一支叶片精准对位,全国首台批量示范应用的16兆瓦海上风电机组在漳浦六鳌海上风电场二期项目安装完成。
项目由三峡集团福建分公司所属漳浦海峡公司投建,是闽南区域首个海上风电项目,总投资近60亿元。它有多厉害?这个项目共有28台13兆瓦及以上的风机,其中有6台16兆瓦的风机。16兆瓦风机是目前全球范围内已投产的单机容量最大、叶轮直径最大的海上风电机组,其风机轮毂中心高达152米,相当于52层大楼的高度,单个叶片就长达123米。一台16兆瓦风机每转动一圈就可以发电约34.2千瓦时。按此计算,它每年可输出超过6600万千瓦时绿电,相当于满足3.6万户三口之家的一年生活用电。
依托区位优势,漳浦县正如火如荼地发展海上风电事业,海上风电、海工装备制造业阔步前行。
创新海上安装模式
漳浦,面朝大海。216公里海岸线,不仅给漳浦带来了旖旎的风光,同时也赋予了漳浦广阔的发展空间和潜力。
漳浦的风有多大?由于没有山脉阻挡,这里沿海年均风速达9.4米/秒以上,风能密度在800瓦/平方米以上,有效风力出现时间百分率可达82%到93%。
沿着六鳌一带的海岸线向北而行,便是海上风电集群在陆地的“大脑”——漳浦六鳌陆上集控中心。这里肩负着为海上风电场远程监控风电机组、管理调度风场运行的职责。风力发电机组、海上升压站以及连接海缆等设施运行状态数据,均传输到漳浦集控中心分析处理;同时,控制调整指令从这里向末端设备发出,是个不折不扣的“司令部”。在主控室的大屏上,记者看到“安全生产信息报告”的相关数据实时显示平均风速、设备状态等。
时间拨回至去年2月,漳浦海峡公司的严敏军作为公司的工程师,和团队一起承担起了闽南第一个大型海上风电项目的建设工作。首先摆在严敏军面前的是一系列安装难题。
“风机机位水深超46米,项目所在海床分布有超30米密实中沙层,所在地海况地质条件偏硬,海洋环境极其复杂,海上沉桩较为困难。”严敏军告诉记者。
面对困难,严敏军带领团队从方案论证入手,不断探寻合适的风机基础型式。连续数月反复论证,严敏军及其团队提出4桩导管架基础型式——用4根钢管桩支撑一个导管架来共同承担风机的载荷。这一基础型式被形象地称为“长腿螃蟹”方案。团队还创新研发了具有新型过渡段结构的深水区导管架基础,破解了大兆瓦海上风电机组基础结构体系设计关键难题。
与此同时,严敏军和团队推行采用风机模块化预装模式,提高设备集成化程度,在后场完成风机设备及吊装工装的预拼工作,减少了海上工作量,创造了24小时吊装完成一台14.3MW/16MW风机的行业速度。
远道而来的海上风电安装平台“白鹤滩”号展现出了真正的实力。在165.5米、近55层楼高的空中,其凭借巨型起重机的“穿针引线”,将长达123米的风电机组叶片精准插入轮毂孔位,对位精度达到毫米级。
“针对漳浦六鳌海域的水文要素情况,我们还为该海域研发了定制化风机,有效提升风机寿命和发电量。”走访中,严敏军频繁谈到“开拓创新”——要想在海上风电领域站稳脚跟,就得通过技术迭代,首先在全国创新“圈子”中拥有一席之地,继而在全球海上风机建设中占领制高点。最令严敏军骄傲的是,目前,该风电机组核心关键部件已全面实现国产化。
持续攻坚风电技术
海上风电资源丰富、不占用土地、不消耗水资源、适宜大规模开发……海上风电迎来高速发展阶段,吸引了明阳、中船、金风、远景等风电装备企业落户漳浦。落户的风电运营商和设备制造商形成结对关系,运营商主攻风电市场,设备制造商主攻技术。企业的发展指向很明确:高质量的台阶,需要一步一个脚印跨上去。
其中,设备制造商福船一帆公司让人震撼:企业拥有吊力达1200吨的龙门吊码头、运输船队,其中一艘船专门负责国际订单。“我们的产品和技术已走向全球。”福船一帆新能源装备制造有限公司副总经理高险峰表示。
福船一帆曾经是一家造船企业,市场竞争力不突出。有一次,客户提出能否制造海上风电的塔筒。当时,海上风电行业爆发点远未来临,但这“点醒”了福船一帆,多年的行业积累告诉他们,海洋经济值得下注。2015年,他们开始攻关海上风电的塔筒制造关键技术。经过近9年积累,公司迎来收获——全球能源结构变革和国家“双碳”战略的东风,吹热了海上风电市场,福船一帆订单不断。公司2023年年报显示,海洋工程营业收入占公司主营业务收入的九成。
“通过智能卷板设备,仅用30分钟就将400吨的钢板变成一个塔筒零件,没有1毫米的瑕疵,这是我们的优势。另一方面,六鳌风电场离岸约35公里,台风侵扰频繁,全年有效施工期不足120天,此时,本地设备制造商的优势凸显,风电运营商需要任何零件,我们设备制造商都能第一时间运抵。”高险峰认为,做好风电行业不能只图速度,需要产业链各环节坚持长期主义。培育新质生产力,或许需要打一场数年乃至十几年的创新持久战。
采访中,记者听到了不少关于坚持的故事——
为了集中精力和财力创新,福船一帆砍掉了部分盈利项目,经过6年长跑,在全国首创“智能焊接装置和智能焊接管理系统”。它可以实现焊接闭环管控,确保塔筒无瑕疵缺陷,在云谲波诡的海面上屹立不倒。
从陆地电缆起步,太阳电缆公司转入海底电力电缆领域,花了5年时间深入研究。去年6月,第一条海底电缆生产线成功试生产,海底电缆单根长度可达到数十公里,重量可达数千吨,结束了福建省不能生产海底电缆的历史。
向深远海要风能
站在新的风口上,海上风电,如何才能再往前一步?多位企业负责人谈到了天际线外的深远海。深远海的风能资源更丰富,风速风频更优质,可以开发更多“风电+”项目。然而,想用好深远海的风能资源,依然面临着多重考验。
“台风频繁,海浪情况复杂,传统固定式风机直接在海底打桩困难较大、成本较高。”漳浦海峡公司副总经理张东亚告诉记者,“公司目前已进行多项漂浮式海上风电技术研究攻关,就是通过在海上建造一个巨型‘不倒翁’作为基础,从而避免海底打桩作业。”
“不倒翁”既要扛得住海面上的疾风骤雨,又要应对海面下复杂多变的波浪。说起来容易做起来难,团队历经3年研发攻关,才找到机组在强台风环境下安全运行的最佳方案。为了突破这个难题,团队对支撑机组的“水上不倒翁”、系泊系统及动态电缆进行创新设计研发,以保证台风来袭时高达30多层楼的海上风电机组安全稳定。当然,漂浮式风电发展还存在技术难题,包括建造难度大、运维成本较高等,这些挑战仍需要行业共同克服。
随着风电产业相继“下海”,市场空间被逐步打开。漳浦正加快研究建设海洋牧场,利用海上风场风电机组之间的空间,设置网箱养殖鱼虾贝类,建设以互联网技术为手段的生态化、智能化、高效化新型牧场模式,实现“水下养殖,水上发电”。
“人无法长期待在深远海。以前,深远海养殖只能靠盲养。到了季风期,渔民一个月出不了海,海上什么情况都不知道。如今,海上风电场养鱼,既有稳定电源,还拥有通信系统,可以通过互联网监控系统观察鱼苗的成长情况。我们跟福建水产研究院合作后,选择了附加值高、易存活的金鲳鱼和黑鲷鱼作为首批试养鱼。”张东亚告诉记者,“大型智能网箱”下个月就开始运作。
水势滔滔、风车飞转……海上风电的快速发展带动一系列相关产业的繁荣。从设备制造到安装运维,从电力输送到并网消纳,每一个环节都将受益。
目前,漳浦可再生能源总装机规模已达到33.5万千瓦。漳浦正在报批将军澳码头,综合年通过能力2350万吨。未来,上百米长的风机叶片、抗台风型漂浮式海上风电机组都可以在这里生产,并走向世界各地。当地还计划构建“海洋牧场+旅游”的现代休闲渔业发展模式,拓展观光、垂钓、娱乐等功能,实现渔业资源可持续利用发展。
“海上风电是个系统工程,要从‘点’走向‘面’,并转化成实实在在的新质生产力,需要抱团发展,更需要长久的战斗力。”漳浦县发改局相关负责人黄晓涛表示。