福州市

我在海上建“風車”

2022-11-22 10:36
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建設中的三峽集團福清興化灣海上風電場 記者 張永定 攝

海上升壓站(左)是風電場的“心臟”,將風機的電能升壓至220千伏後再傳送至電網,便於長距離輸送。記者 張永定 攝

9月23日,工程師在大風中爬上一座待檢修的海上風機。記者 張永定 攝

  一台13.6兆瓦的海上風電機組,有多大?

  ——葉輪直徑252米,掃風面積約5萬平方米,相當於7個標準足球場。

  一台13.6兆瓦的海上風電機組,能發多少電?

  ——滿發風速下,每轉動一圈可發電29千瓦時,每年輸出6350萬千瓦時清潔電能,滿足3.2萬戶三口之家一年家庭正常用電。

  這是目前全球範圍內葉輪直徑最大,亞太地區單機容量最大的風電機組,它的誕生地正是福建。

  在福建,這樣的紀錄不斷被刷新,海上建“風車”的故事正在上演。

海上爭“風”

  2016年2月,張程遠從天津大學流體力學專業碩士畢業後來到福清,他的第一份工作,就是在海上建“風車”。

  彼時,福建陸地上雖已有不少風車田,但海上風能資源的開發仍是空白。“福建的風,可是‘金風’!”提到福建的風能資源,每個風電建設者都會眼前一亮。福建所處的台灣海峽,是全國風力最大的海區之一,在高聳的武夷山脈和阿里山脈夾擊下,從大洋深處吹來的風更加集中和強勁。據統計,福建沿海全年7級以上大風天數可達100多天,如此得天獨厚的資源稟賦,在全國找不到第二個。

  風能資源雖好,但複雜的海況條件,為“金風”開發設置了門檻。張程遠告訴記者,和其他地區相比,福建海底地形起伏陡峭,暗流涌動,海底裸岩堅硬如鐵,這對海上風電施工提出了更為嚴苛的要求。

  張程遠所在的福清海峽發電有限公司,是三峽集團福建公司所屬單位之一。作為國內較早進軍海上風電的央企,三峽集團已在廣東陽江、江蘇響水、江蘇大豐、遼寧莊河等地開發建設了一系列的海上風電項目。2015年6月,福建省政府與三峽集團簽署戰略合作協議,雙方提出立足福建、面向沿海、輻射全球,打造海上風電引領者的發展戰略。

  2017年,三峽集團福清興化灣海上風電場項目正式啟動,張程遠所在的工程管理部參與了海上風機從設計、製造、運輸、安裝、海纜敷設到並網調試全過程。

  海上大兆瓦風機的尺寸和重量,都遠高於陸上風機,海況的不確定性,更為裝機帶來極大風險。要想建好一台風車,天時、地利、人和缺一不可,其中最為關鍵的是搶抓窗口期。

  張程遠計算過,狹管效應疊加颱風期和季風期,一年中福建海域可以建“風車”的天數只有百餘天,發電可利用小時數在4000小時左右。為了能夠充分利用每一次窗口期,建設者們一旦施工,就是連續24小時奮戰,每一次吊裝,對於技術和心態都是一次考驗。

  海上情況變化莫測,時常會遇到棘手的問題。“海上突然起風,風機葉片只安裝好兩支,剩下的一支該不該裝?”在興化灣二期8兆瓦樣機吊裝時,張程遠就面臨這樣的難題。變天時,停止施工和繼續施工都存在風險,張程遠和同事現場組織各參加單位人員對工藝、吊具以及施工環境進行綜合研判,最終決定繼續吊裝。數十米的葉片起吊後,要在高空和風機輪轂進行精準對位,風的作用讓葉片産生晃動,無形中又增加了施工難度。歷經一個多小時的鏖戰,施工隊才順利完成葉片組裝,此時已是深夜。

  在福建建“風車”,沒有任何先例可循。海上風電人只能通過一次又一次的吊裝積累經驗,逐步提升工藝水準和施工效率。在2020年興化灣二期項目吊裝高峰期,施工隊海上累計作業天數超過100天,在短短一年內完成20多颱風機的吊裝。2021年10月,福清興化灣59台風機全部並網發電,年發電量達14億千瓦時,可滿足70萬個三口之家一年的正常用電需求。

從“拓荒”到“領跑”

  和熱火朝天的建設相比,一場不見硝煙的科技競賽,正在風機之間展開。

  福清興化灣一期海面上,來自國內外8個知名風機廠商生産的14台5兆瓦以上風電機組迎風而立,蔚為壯觀,這是全球首個大功率海上風電樣機試驗場,也被業內稱為海上風電“奧林匹克賽場”。

  這是三峽集團作為福建海上風電産業鏈“鏈長”,進行謀篇佈局的一次大膽嘗試。在此之前,國內海上風電開發由於起步晚,在人才、技術、標準等各方面都與歐洲存在很大的差距,主流的海上風電機組單機容量也停留在5兆瓦以下。

  “大功率、多品牌風電機組在同一風場進行較量,史無前例。”福清海峽發電有限公司副總經理陳進貴是這場比賽的“評委”之一。在三峽福建海上風電集控中心大屏上,可以清楚看到試驗場上所有風機運作情況。陳進貴告訴記者,在科研期內,他們對試驗場內樣機的發電小時數、可利用率、等效小時數等指標進行記錄,測試篩選出品質可靠、性能最優、技術先進且最適合福建海風特點的風電機組,邀請廠家進駐産業園。

  與興化灣隔海相望的福清江陰半島上,坐落著福建三峽海上風電國際産業園,這裡是中國海上風電原創技術策源地。

  三峽集團福建公司執行董事、黨委書記雷增卷是福建海上風電的拓荒者,2015年他第一次來到江陰港時,正在規劃的千畝産業園區還是寸草不生的荒沙灘。

  福建與三峽集團攜手,除了集中連片規模化開發建設福建海上風電——建設世界規模最大的海上風電基地外,還有一項重要任務,就是打造國際一流的海上風電裝備製造産業基地。為此,2017年,當海上風機競賽正酣,三峽産業園也正式動工建設。

  “什麼樣的廠家能夠進駐,邀請哪些廠家進駐,我們前期做了無數次的論證和調研。”雷增卷説,按照“一盤棋”的思想,園區對海上風電産業鏈上下游進行統籌規劃,確保園區內産業不重復建設,並提供定制化廠房和相應配套,推動産業鏈加速形成。短短2年時間,産業園引進了東方電氣、金風科技、中國中車、中國水電四局、丹麥LM葉片等龍頭企業,形成結構件、電機、葉片、整機等完整的産業鏈,具備年産300萬千瓦以上的風機及主要零部件生産、配送、售後服務等能力。

  完備的産業鏈配套,無疑加速了我國大容量海上風電機組的技術進步和商業化進程。從2019年國內首臺完全自主智慧財産權8兆瓦風機下線到2022年全球範圍內葉輪直徑最大、亞太地區單機容量最大的13.6兆瓦海上風電機組下線,短短幾年時間,福建海上風電項目開發帶動中國海上風電裝備製造從“跟跑”“並跑”到“領跑”的實質性飛越,也讓福建的海上風電裝備産業走在世界前列。

  數據顯示,截至2021年年底,全省電力總裝機達6983萬千瓦,其中風電等清潔能源裝機達到4047萬千瓦,佔比近58%。“我們運用‘賽馬’制,創造良好的競爭環境,通過技術創新和規模化、大容量來降本增效,讓老百姓都能用上綠色、平價的電。”作為“大國重器”的建設者,雷增卷為海上風電的成長感到驕傲。

走向深藍

  早上9點,穿上救生衣,背上作業背帶,扣緊安全帽,朱鵬程跟隨師父到達指定風機點位,開始定期巡檢。

  朱鵬程參加工作僅兩年,卻已是“踏浪”能手。2020年從廈門大學電氣自動化專業畢業後,這個河北小夥就毅然決然留在福建,從事海上風電運作維護。

  “與風機並肩,和海浪搏鬥。”朱鵬程這樣形容自己的工作。第一次出海作業,他就前往位於長樂外海的國內首個“雙四十”(離岸超40公里、水深超40米)的海上風場。乘船到深遠海,暈船是家常便飯,海上維修窗口期短,睡船艙地板、吃泡麵也是尋常,但每當看到從書本走進現實的海上風機,朱鵬程總是充滿自豪。

  在三峽集團,還有許多像朱鵬程這樣的“95後”青年一代,加入了海上風電事業,他們從事研發、製造、建設、生産等不同工作,共同守護海上風電這一“大國重器”。

  經過“奧林匹克”賽場的考驗,福建海上風電實現了專、精、新的轉變,而人才和技術,始終是走向深藍不可或缺的生命力。

  據金風科技福建公司透露,更大容量風機近期有望在産業園下線,與此同時,福建海上風電産業鏈新興企業東方電氣(福建)創新研究院也正以“揭榜挂帥”方式徵集研發團隊,面向國內外發佈了首批重大科技攻關項目,涵蓋大型海上風電、新型波浪能發電裝備、海島綜合能源利用等領域。借助跨領域産學研用協同攻關,大型海上風電等關鍵技術有望進一步取得實質性突破,海上風電産業將繼續做大做強。

  隨著海上裝備向國産化、大型化、高端化縱深推進,共用深藍有了無限可能。2017年,三峽集團與福船集團、中鐵大橋局共同組建中鐵福船海洋工程公司,其打造的國內首艘具備自主智慧財産權的“福船三峽號”下水施工,讓海上裝備製造“福建造”造福全國。近年來,我省企業與央企合作對接,建立海上風電事業共同體,立足自主創新,帶動設備製造、施工安裝等海上風電産業鏈發展和技術進步。著眼于海洋資源一體化開發利用,福建正不斷推動海上風電與海洋牧場、高效儲能等産業綜合開發,積極探索一條“海上風電+”多元融合發展之路。

  雷增卷用手機記錄了興化灣的四季變化,6年多的朝夕相處,海上風電早已成為他生活的一部分。這天清晨,他遠眺興化灣海上風場,燦爛的金色陽光從雲層後噴薄而出,海上風機列隊迎向朝陽,正是一日復始,萬象更新。拍下這一幕,他將之取名為“興化灣之光”。(記者 鄭雨萱)

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來源:福建日報

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