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。
開發海上風電是我國海洋強國戰略與能源強國戰略的重要內容。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,穩居全球第一,形成了從開發設計、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,向藍海要綠能,廣西優勢得天獨厚,這也是建設國家綜合能源安全保障區和構建新型電力系統的必答題。國家《“十四五”可再生能源發展規劃》指出,重點建設包括北部灣在內的五大海上風電基地;根據《廣西能源發展“十四五規劃”》,廣西共規劃9個海上風電場區,總規劃裝機容量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。
如何把風能資源優勢、海洋區位優勢轉化為高質量發展勝勢?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從“一片空白”到“零的突破”。
創新引領——打造優質工程、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電。開工50天完成首臺風機吊裝、242天首批機組并網發電、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、第一個并網發電、第一個全容量并網的海上風電項目,創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,沒有成熟的設計規范等難題,項目團隊下定決心自主創新,在建設過程中根據海域地質實際情況不斷摸索和優化施工方案。
“海上風電建設是一項系統工程,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。”
創新是引領發展的第一動力,科技是戰勝困難的有力武器。
“經反復論證,我們創新研發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噸的導管架穩穩佇立在海中。”張金發語氣自豪。項目創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;創新采用大噸位沖擊鉆和淡水造漿工藝,提高鉆孔工效;創新鋼管樁海上灌漿前移至工廠灌漿,提高施工效率。這些創新技術的應用,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,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。
項目團隊聯合行業頭部設計、施工團隊,通過研發應用多項技術和工藝,全體建設者以“5+2、白加黑”的拼搏精神持續奮戰。在嵌巖施工、風機吊裝、并網調試等海上施工關鍵節點和其他施工作業任務繁重的時候,海上建設團隊在作業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、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,并長期穩定運行?項目團隊通過設備材料和工藝技術創新,交出了優質答卷。
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,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電效率。葉片采用玻璃纖維環氧樹脂復合材料,在增加葉片強度的基礎上減輕重量,并采用創新式的氣彈裁剪技術,使葉片具有更為優異的捕風能力。葉輪直徑超230米,具有同級別最大的葉輪直徑,也是我國首個規模化使用大容量風電機組的海上風電項目,塔筒、發電機、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,創新研發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”。國內同等規模的風電場,往往需配置2至3座升壓站,該項目創新采用國內模塊化建設單體容量最大的海上升壓站,依托系統配置、空間布置、結構仿真、設備耦合、三維設計、健康監測六大核心技術,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。”張金發說,要把這個龐然大物平穩吊起并組裝好,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。
協同發展——運行高效可靠、產業帶動顯著
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。”項目生產負責人曾智翔表示。
項目團隊一方面通過創新工藝、優化流程、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“北斗衛星+5G+WiFi”技術,打造功能全面的智慧海風系統,提升運行維護和發電生產的效率效能。
截至2025年1月28日,項目累計發電量突破8億千瓦時,其中發電量從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電最快紀錄。亮眼數據的背后,不僅僅是發電“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,備受行業各方關注。
項目在設計階段就注入抗臺風基因,優選抗臺風、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,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,實現臺風前預警預報、提前布防,臺風中輔助決策、統一指揮,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、運營維護等產業為配套的海上風電產業鏈從無到有、串珠成鏈、集群發展。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園逐步建成投產,實現建成一個項目、帶動一批產業。
未來隨著廣西海上風電規模化開發,將打造形成千億級的海上風電裝備制造業集群和關聯產業集群,開啟廣西海上風電規模化、集約化開發模式。
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發展研究、立塔測風、規劃編制報批等系列重大任務,正在根據自治區統籌部署,牽頭推進深遠海海上風電相關前期工作。”項目負責人梁曉斌說,“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,實現海洋綜合能源的融合發展。”
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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