“扶摇号”落户湛江徐闻 成功下水“向海争电”

　　“扶摇号”深远海浮式风电装备。 新华社发

　　近日，国内首台深远海浮式风电装备“扶摇号”落户湛江徐闻罗斗沙海域。波光粼粼的海面上，“扶摇号”高高耸立，一旁的施工船正进行海缆铺设，为接下来的并网发电做好准备。“水击三千里，抟扶摇而上者九万里。”“扶摇号”这一名字取自《逍遥游》，由中国船舶集团海装风电股份有限公司牵头研制，是国内首台自主研发的深远海漂浮式海上风电装备。它的诞生填补了我国平均水深65米以上深远海域浮式风电装备研制及应用空白。记者从研发团队了解到，“扶摇号”实现了一级部件100%国产化，整套装备基本在广东完成生产制造，这将为漂浮式风电产业链的本土化培育打下基础。

　　预计年底可实现并网发电

　　在我国向“双碳”目标迈进的路上，风电等清洁能源扮演着越来越重要的角色。而漂浮式海上风电被业内视为深远海风能源开发的“主力军”，已在多个国家和地区开展探索投建。

　　2021年度省级促进经济高质量发展（海洋经济发展）海洋六大产业专项也将目光聚焦于这个领域，专项支持“漂浮式海上风电成套装备研制及应用示范”项目的研发。与传统固定式风电机组相比，漂浮式风电机组既能“捕获”深远海域稳定优质的风能源，也能大大减少对近海岸生产、生活活动的影响。

　　然而，逐浪深远海并非易事。尽管国外已有漂浮式海上风电技术研发及应用，但核心技术“买不来，更要不来”。2019年落户湛江的广东海装海上风电研究中心有限公司（简称“广东海装”）研发团队在几年里攻克了多项“卡脖子”技术难题，从一体化仿真设计到动态海缆，填补了多项技术空白，最终研制出了具有自主知识产权的深远海浮式风电装备，联合其他单位共同完成了“扶摇号”的设计、制造和安装。

　　作为目前国内最大的浮式风电装备，搭载风力发电机组后，“扶摇号”浮体和机组总重量超过5000吨，排水量超过15000吨。而罗斗沙海域复杂的水文条件对浮式平台及系泊系统的设计也提出了挑战。

　　据介绍，罗斗沙海域地形复杂、夏季强台风频发，“扶摇号”机位点平均水深达65米。“除了台风、洋流转向频繁等问题，这里的流速还特别快，极端流速超过3.5米/秒，堪比消防高压水枪的冲击力。”广东海装副总经理倪远翔解释道。

　　目前，“扶摇号”的海缆铺设工作已在推进中，预计年底可实现并网发电。

　　一级部件100%国产化

　　据研发团队介绍，“扶摇号”还具有环境适应性强、浮式机组功率国内最大、系泊锚固系统可靠性高、智能运维程度高等特点。但这些还不是研发团队最引以为傲的。

　　“在这个项目上，我们最自豪的是实现一级部件100%国产化，所有元器件级零件国产化率超过95%。”倪远翔介绍，整个装备的生产制造流程基本在广东完成。“这不仅为漂浮式风电的研发制造积累了宝贵经验，也能够为漂浮式风电产业链的本土化培育打下了基础。”

　　“广东省促进经济高质量发展专项资金海洋经济发展项目给了我们实实在在的支持，良好的市场环境和产业环境也给了我们很多信心。”倪远翔认为，“扶摇号”的成功下水离不开广东海上风电的产业发展环境。“现在海上风电更新迭代得很快，创新的步伐在加速迈进中，把技术做强，把质量做好才是硬道理。”

　　科普

　　在大海中怎么建设风电场？

　　风电机的一部分是漂浮在海面上的，“头重脚轻”的它看起来似乎摇摇欲坠。尤其是一旦遭遇台风，在发电之前，风电机先倒下了怎么办？实际上风电机不仅抗风，甚至能抗17级的台风，它究竟是怎么做到的？

　　海里“打桩”？受到水深和海床影响，易失败

　　人们最开始制造海上风电机的时候，按照地面上的思路去造。

　　最广为人知的第一种方法就是“打桩”，简单来说就是在海床上开一个“洞”，把海上工程的“腿”插在里面，使用天然水压和沙土的力量稳固工程的根基。

　　只不过打桩这种方法会有一些限制条件，比如水不能超过一定的深度，以及海床的地面不能过于“松软”，否则都容易导致打桩的工程失败。

　　除此之外，海上打桩需要用到一种叫深层水泥搅拌船（DCM船）的装备，加上造船的成本，用来建造海上机场那种四平八稳的工程倒是很好用，用来做风电机这种竖直的、高耸的工程，可就不太合适了。

　　打造巨大重力基础？不适合风电“高个子”工程

　　第二种方法，就是打造一个巨大的、沉重的重力基础，用它的自重将它稳固在水中。

　　这种方法最著名的运用其实是三峡大坝，能抗的水压大家也都有目共睹，同理，抗个海风自然也是不成问题的。

　　但重力基础和打桩面对着同样的顾虑，那就是它更适合那种“大块头”，而非“高个子”的工程，而且水越深，重力基础所需要的材料越多，稳固性也越差，除此之外，它对海床的要求还很高，不是平整的地面就很难建设，十分麻烦。

　　这两种方法，虽然能在大型海工中大放异彩，但用于海上风电机就显得有点鸡肋了，人们急需一种更适应海洋环境、成本更低、泛用性更广的“地基”。

　　漂浮式基础大放异彩

　　海上风电中，漂浮式风机无疑是最先进的，因为它可以安装在固定式风电机到不了的深度。2007年，世界上第一次出现了漂浮式基础。漂浮式基础主要有三种，分别是单柱式、半潜浮式和张力腿式。

　　单柱式平台

　　风电机看似整个浮在水上，其实海面下还藏有几十米甚至是上百米的杆体，在水面交界处，还专门设置有一个浮台。水底下还有好几个“秤砣”，这些秤砣每一个都重达几千吨，以一种平衡的方式固定在水中，用牵引绳扯住风电机的“腰部”，将其牢牢固定住，不会在海面上漂远。

　　由于海上风机的柱子并不粗壮，所以浮水平台也很小，在多方的牵制下，虽然会小范围浮动，却不会被刮倒了。它利用了阿基米德的浮力原理：完全或部分浸入水中的物体会经历垂直向上的推力，算是某种意义上的“以柔克刚”。

　　半潜浮式平台

　　这种方式的设计思路是：最大限度地减少暴露在水中的表面积，改而增加体积，为风电机提供大量浮力。如果要达到这个目的，最好的选择是制造一个球体。这些圆柱体垂直分布，组成了一个三角形或四角形的平台，彼此之间的距离都大有讲究，决定了最终的稳定性。

　　而风电机就放在其中的一个圆柱上，显得不太对称，但正是这种不对称的结构，决定了它在经受风力攻击的时候，可以自行旋转，调整压载重量，从而维持在海面上的平衡。

　　我国的这台漂浮式海上风电机组就是使用的半潜浮式平台，它的最大抗风能力达到了17级台风，也是全球第一台抗台风级的漂浮式海上风电机，完全演绎了什么叫不动如山、大国重器。

　　张力腿平台

　　这是一种风险和利润并存的方式，它的平台是三、四或五臂构成的星形几何形状，通过特殊的结构产生远大于自重的浮力，即使安装风力涡轮机，也可以达成平衡。

　　这种方式虽然已经有理念，但主要是用在海洋油气开发工程，尚未在海上风电领域有具体的运用。

　　延伸

　　揭阳神泉二海上风电项目

　　首台风机吊装成功

　　今年6月，中国能建广东火电“能建广火001”自升式海上风电安装平台将7号风机叶片轮毂与机舱在百米高空精准对接。

　　神泉二项目是我国首批海上风电平价上网发电项目之一，也是“十四五”时期粤东地区首个核准的海上风电项目。

　　场址位于广东省揭阳市惠来县神泉镇南面海域，总装机容量为502兆瓦，拟布置34台单机容量11兆瓦风电机组和16台单机容量8兆瓦风电机组，配套建设1座220千伏海上升压站，10回66千伏集电海底电缆和2回220千伏海底电缆。该项目是国内首个开工建设的单机容量10兆瓦以上风电项目，单桩沉桩和风机吊装工序均进行创新。

　　此外，神泉二项目是我国首批海上风电平价上网发电项目之一，也是广东省内单机容量最大的海上风电项目，项目建成后，每年可提供清洁电能17.43亿千瓦时，与同等规模燃煤电厂相比，每年可节省标煤消耗约52.73万吨，减少二氧化碳排放140.29万吨，将大力推动粤东千万千瓦级海上风电基地建设，助力实现碳达峰碳中和目标。

　　南澳勒门Ⅰ海上风电项目

　　预计年产值 5.65亿元

　　截至7月27日，汕头市首个海上风电项目南澳勒门Ⅰ海上风电项目35台风机已经安全运行了208天近5000小时，共发电3.34亿度，上网电量3.27亿度，源源不断地将海风变成绿电，送到千家万户。

　　南澳项目位于南澳县南部海域的勒门列岛附近，场址面积约18平方公里，装机总容量245兆瓦，安装35台7.0兆瓦上海电气SWT7.0-154风机，同时配套建设1座220千伏海上升压站、1座陆上开关站。蔚蓝大海之上，35台风机岿然而立，承担起海风变“绿电”的使命。

　　项目预计年发电量7.51亿度，产值5.65亿元；与相同发电量的常规燃煤火电机组相比，每年可节约标煤约24万吨，减少二氧化碳排放45万吨。