原標(biāo)題:御風(fēng)而行逐深藍(lán)(主題)
——全球首臺16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的背后(副題)
記者 董建國 林善傳?
一臺16兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組,有多大?
——單支葉片長123米,能夠同時容納300個成年人并肩站立,葉輪掃風(fēng)面積約5萬平方米,相當(dāng)于7個標(biāo)準(zhǔn)足球場。
一臺16兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組,能發(fā)多少電?
——滿發(fā)風(fēng)速下,每年可輸出超過6600萬千瓦時的清潔電能,能夠滿足3.6萬戶家庭一年的生活用電。
7月19日,全球首臺16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組在福建北部海域順利完成并網(wǎng)發(fā)電。這是目前全球范圍內(nèi)單機(jī)容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕的風(fēng)電機(jī)組。
協(xié)同、創(chuàng)新、突破,中國海上風(fēng)電裝備正為全球行業(yè)發(fā)展樹立新標(biāo)桿。
百米高空“穿針引線”
記者從福州長樂松下港乘船出發(fā),經(jīng)過兩個多小時航行,寬闊蔚藍(lán)的海面上,陣陣海風(fēng)勁掠而過,一臺白色巨型風(fēng)車正在展翼“捕風(fēng)”。
機(jī)組吊裝現(xiàn)場。記者 林善傳 攝
據(jù)長江三峽集團(tuán)福建能源投資有限公司執(zhí)行董事、黨委書記雷增卷介紹,16兆瓦風(fēng)電機(jī)組輪轂中心高度152米,約相當(dāng)于一座52層大樓的高度;機(jī)艙、發(fā)電機(jī)組合體重達(dá)385噸,相當(dāng)于190臺越野車的重量;單只葉片重54噸,葉輪掃風(fēng)面積約5萬平方米。
這樣的龐然大物,是如何穩(wěn)穩(wěn)地立在海上的?
負(fù)責(zé)現(xiàn)場施工的中鐵大橋局平潭外海海上風(fēng)電場項(xiàng)目經(jīng)理程細(xì)平說,這里常年風(fēng)高浪急、海況惡劣,施工作業(yè)本就困難重重。再加之海上大兆瓦風(fēng)機(jī)的尺寸和重量,都遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)機(jī),更為裝機(jī)帶來挑戰(zhàn)。
“葉片長度123米,是目前全球最長的葉片。”程細(xì)平說,在吊裝時需要將每支葉片的直徑為42毫米的176顆螺栓同時插入直徑為45毫米的螺栓孔里面,實(shí)現(xiàn)葉片與輪轂精準(zhǔn)對接,這堪稱百米高空中的“穿針引線”。
工欲善其事,必先利其器。為確保風(fēng)機(jī)安裝任務(wù)順利完成,施工方從廣東沿海調(diào)來由三峽集團(tuán)投資建造的全球首艘2000噸級海上風(fēng)電安裝平臺——“白鶴灘”號。
“穩(wěn)是在百米高空進(jìn)行吊裝作業(yè)的關(guān)鍵,任何一絲晃動對于吊裝作業(yè)來說都有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響?!比龒{物資招標(biāo)公司“白鶴灘”號技術(shù)負(fù)責(zé)人王懷剛說,“白鶴灘”號海上風(fēng)電安裝平臺可將120米高的樁腿插入海底,牢牢站立在海上作業(yè)點(diǎn),通過馬達(dá)發(fā)力將平臺升至海面上方,在施工時穩(wěn)如磐石,從而完成毫米級高精度吊裝。
為了搶抓施工窗口期,吊裝工作必須爭分奪秒。王懷剛說,從6月23日開始,“白鶴灘”號海上風(fēng)電安裝平臺上的100多位工作人員就日夜奮戰(zhàn),采用分體式吊裝的辦法,分別安裝風(fēng)電機(jī)的塔筒、機(jī)艙、發(fā)電機(jī)、輪轂和葉片。
6月28日14時30分,經(jīng)過30多個小時不間斷的葉片安裝,16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組成功吊裝。
關(guān)鍵核心部件全面國產(chǎn)化
業(yè)內(nèi)認(rèn)為,這臺由三峽集團(tuán)與金風(fēng)科技聯(lián)合研發(fā)的16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組,標(biāo)志著中國海上風(fēng)電在高端裝備制造能力、深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電施工能力上實(shí)現(xiàn)重要突破,達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
“這臺機(jī)組在關(guān)鍵核心部件上實(shí)現(xiàn)了全面的國產(chǎn)化?!崩自鼍碚f,長期以來,我國海上風(fēng)電裝備國產(chǎn)化水平較低,尤其是核心部件主軸承、超長葉片長期對外依賴。此次在風(fēng)機(jī)主軸承、葉片和傳動鏈等方面實(shí)現(xiàn)重大突破。
“主軸軸承是風(fēng)電機(jī)組核心部件,素有風(fēng)電機(jī)組心臟之稱?!比龒{集團(tuán)福建公司工程管理部負(fù)責(zé)人周興政說,此前由于主軸軸承技術(shù)壁壘高,風(fēng)機(jī)主軸軸承主要依賴進(jìn)口。此次金風(fēng)科技聯(lián)合洛陽軸承協(xié)同創(chuàng)新,歷時9個多月,外徑可達(dá)3.2米的主軸軸承順利下線交付,實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)替代。
周興政說,為保證軸承符合工藝要求,研發(fā)團(tuán)隊(duì)冒著高溫全程跟蹤軸承的熱處理過程,順利實(shí)現(xiàn)軸承裝配一次成功,軸承尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到P5級較高精度,為主軸軸承的國產(chǎn)化積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
葉片研發(fā)、生產(chǎn),也是一個重要的突破點(diǎn)。牽頭葉片研發(fā)的金風(fēng)科技研發(fā)中心工程師袁淵說,對于123米長的這樣一個“巨無霸”,既能抗彎,還要足夠輕質(zhì)、可靠性好,這對葉片的材料、設(shè)計和加工工藝等提出了更高要求。
在葉片加長的基礎(chǔ)上,如何減重?袁淵介紹說,超長的葉片使得以往的玻纖和樹脂材料無法滿足需求,經(jīng)過多次試驗(yàn)后,葉片的內(nèi)部主梁結(jié)構(gòu)首次采用碳纖維材料,重量減輕了20%。
一次次試驗(yàn)、一項(xiàng)項(xiàng)對比……歷時一年多技術(shù)攻關(guān),16兆瓦海上風(fēng)機(jī)葉片終于成形,通過測試。
大塊頭更有大智慧。“機(jī)組全面實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和智能化。”袁淵說,遍布整機(jī)的數(shù)百個傳感器和機(jī)艙上的激光雷達(dá)可以感知溫度、濕度、風(fēng)速等信息,數(shù)字化跟蹤機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),在惡劣氣象條件下,還能通過機(jī)組自身的智慧“大腦”,進(jìn)行風(fēng)機(jī)角度、功率的調(diào)節(jié)。
“大兆瓦機(jī)組可以有效減少同等裝機(jī)規(guī)模的風(fēng)機(jī)數(shù)量,節(jié)約海域使用面積,是當(dāng)前海上風(fēng)電降本增效的重要途徑?!崩自鼍碚f,16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的安裝推廣,將有效降低海上風(fēng)電項(xiàng)目度電成本、提高項(xiàng)目收益率,具有顯著的行業(yè)引領(lǐng)示范作用。
“海上風(fēng)電是典型的鏈條式產(chǎn)業(yè)。16兆瓦風(fēng)電機(jī)組擁有上萬個零部件,這離不開上下游產(chǎn)業(yè)鏈的支撐。”金風(fēng)科技股份有限公司總裁曹志剛說,這充分展現(xiàn)了中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、供應(yīng)鏈協(xié)同、工程能力、實(shí)驗(yàn)測試等方面的綜合實(shí)力,為全球海上風(fēng)電發(fā)展樹立了全新的標(biāo)桿。
海上風(fēng)電挺進(jìn)深遠(yuǎn)海
業(yè)內(nèi)認(rèn)為,16兆瓦機(jī)組的成功應(yīng)用,標(biāo)志著我國風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”到“并跑”再到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。
“過去國內(nèi)海上風(fēng)電開發(fā)由于起步晚,在人才、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等各方面都與國外存在很大差距。”雷增卷說,依靠強(qiáng)大的自主創(chuàng)新,中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)突破和海上風(fēng)電裝備制造的產(chǎn)業(yè)化、國產(chǎn)化。
“中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈從小到大、從弱到強(qiáng)?!辈苤緞傉f,上下游互相交織的開放性合作,不僅推動全行業(yè)向大兆瓦海上風(fēng)機(jī)升級,還讓創(chuàng)新技術(shù)在更多的下游實(shí)踐應(yīng)用中不斷地完善,讓中國風(fēng)電整機(jī)和配套供應(yīng)鏈產(chǎn)品在全球風(fēng)電市場上具有更強(qiáng)的競爭力和吸引力。
當(dāng)前我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模已穩(wěn)居世界首位,風(fēng)電早已成為我國重要的電力來源。業(yè)內(nèi)認(rèn)為,隨著我國大容量海上風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化進(jìn)程,我國海上風(fēng)電前景廣闊,已經(jīng)從淺海向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)。
“當(dāng)前,深遠(yuǎn)海已成為海上風(fēng)電布局的新方向,技術(shù)創(chuàng)新助推海上風(fēng)機(jī)進(jìn)入‘大’時代。”中國能源研究會特邀副理事長鐘俊表示,隨著海上風(fēng)電從探索期、培育期進(jìn)入到高速的發(fā)展期,海上風(fēng)電布局也從近淺海逐步向深遠(yuǎn)海挺進(jìn),在關(guān)鍵技術(shù)和制造能力及應(yīng)用領(lǐng)域等方面不斷進(jìn)步。
在“雙碳”目標(biāo)指引下,全球能源結(jié)構(gòu)重塑,海上風(fēng)電成為我國推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。
“海上風(fēng)電具有產(chǎn)業(yè)鏈長、技術(shù)含量高、產(chǎn)業(yè)規(guī)模大等特點(diǎn)。我國擁有豐富的海上風(fēng)能資源,海上風(fēng)電作為我國實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的重要支撐,具有良好的發(fā)展前景?!敝袊稍偕茉磳W(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖說,在新舊動能轉(zhuǎn)換和經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型發(fā)展中,綠色、便宜的風(fēng)電將發(fā)揮越來越重要的基礎(chǔ)支撐作用。
風(fēng)從海上來,潮起正揚(yáng)帆。今天,中國的海上風(fēng)機(jī)在更廣闊的海域安家落戶,繼續(xù)著變海風(fēng)為能源的努力。
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