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转动的海上大风车--中国交建海上风电独领风骚

发布日期：2015-10-09来源：中交集团编辑：宋珍珍

[摘要]

　　文/任明朝

夕阳下的如东海上风电场吴庆摄

　　“目前，三航和龙源振华在国内海上风电的市场份额，已经占90 %以上。 ”三航局副总经理季振祥说。

　　十年前，当从媒体上看到中国将转变发展方式，进行节能减排、发展清洁能源后，三航局领导班子敏锐地捕捉到了商机，在国内没有任何海上风电项目之时就开始组织团队进行海上风电的前瞻性研究，并耗资3亿打造海上风电安装船。这个似乎有点冒险的决定使得三航局后来不仅成功建设了亚洲首个海上风电场，还与龙源振华一起拿下了目前中国离岸最远的海上风电项目。

　　龙源振华是2010年由中国交建旗下振华重工与国家电力旗下龙源电力合资成立的公司，双方各占50 %的股份，充分利用振华重工在装备制造上的优势以及龙源电力在电力运营上的优势，开拓海上风电市场。

　　以2008年三航局建设国内首个海上风电场为标志，中国交建开始进入海上风电市场，如今，不到7年的时间，三航局、龙源振华以及中国交建其他下属单位，凭借着海上施工的综合实力，成为了国内海上风电市场的主力军。

　　亚洲首个海上风电场

　　上海东海大桥10万千瓦海上风电示范项目，位于上海市临港新城至洋山深水港的东海大桥东侧1公里以外的海域，离上海南汇嘴8至13 公里。这是我国首个海上风电场，也是亚洲首个海上风电场，被国家发改委列为海上风电示范项目。东海风电场建立后，我国成为继荷兰、丹麦和英国等之后，又一个拥有海上风电场的国家。

　　2008年，东海风电项目招投标时，国内其他公司对海上风电都还很陌生，三航局却已未雨绸缪了2年多。此时的三航局在借鉴国外安装技术的基础上，已经先期攻克了风电安装的关键技术，开发了一套有自己特色的安装体系，熟稔风电安装的各个环节。这些实实在在、有理有据的施工方案使得三航局在招投标中脱颖而出，一举中标。

　　东海风电的中标，使得三航局此前精心打造的风电起重安装船终于有了用武之地。“我们把这艘船命名为‘风范’号，意思就是打造海上风电的示范基地。 ”季振祥说。

　　做海上风电“第一个吃螃蟹的人” ，就意味着没有任何经验可循，任何不可知的困难都只能自己克服。

　　按照设计要求，高空吊装700吨的塔筒、风机，接触海面基础承台时，加速度只能是0 . 3 g，否则风机里的精密仪器极有可能被损坏。“相当于一位老人缓慢地坐到沙发上那样轻缓，才能避免因重力作用造成碰撞磨损或碎裂。 ”季振祥说：“何况海面还有大风的影响。 ”

　　设置一个怎样的缓冲才能克服让700吨的塔筒、风机平稳着陆?这个难题困住了三航局的团队。

　　事实上，欧洲2006年就研发了这一软着陆系统。三航局曾与欧洲公司沟通，想购买这一技术服务，而欧洲公司开价1 . 2亿人民币。

　　“100吨的钢结构，要价1个多亿，这对我们来说是天价，根本没法接受。 ”季振祥说。

　　于是，三航局组织团队进行科研攻关，最终与高等院校合作研制了适用于海上风机整体吊装的软着陆装置，成功攻克了海上恶劣自然条件下风机安装的技术难题，实现风机整体平稳、安全、可靠地安装就位。

　　“欧洲的软着陆系统只能实现半自动化，而我们自主研发的系统已经能够做到全自动化。 ”季振祥说。

　　在东海风电的建设中，三航局通过自主创新，共有9项技术成果获得国家专利。2009年，出席中国工程院第91场工程科技论坛“我国海上风电场建设重大工程问题研究”会议的院士、专家、学者80余人对三航局的风电安装技术体系进行调研考察，对安装工艺作出了充分的肯定。

　　自东海风电之后，依托国家级企业技术中心的研发能力，三航局又在江苏响水、射阳，浙江慈溪以及福建等地中标了多个风电项目，安装海域囊括了浅水区、深水区和潮间带等不同区域，安装工艺包括整体安装、分体安装。基础结构包括了全世界通用的导管架、高桩承台和单管桩等全部类型。

　　“每种类型的结构适用于不同的海域和不同的工程特点，我们现在所有结构都做过，因此，无论是什么风电项目，我们都有信心把它做好” ，季振祥说。

　　亚洲最大规模海上风电场

　　在江苏省如东县海岸线周围，排列着100多座高达上百米的海上大风车，迎风起舞，形成了亚洲最大的海上风电场。

　　“如东风电场已投入使用的风电共50万千瓦，其中， 80 %以上都是我们龙源振华安装的” ，龙源振华总经理李泽说。

　　50万千瓦是什么概念?李泽解释说，这相当于每小时发电50万度，按照每天风力发电10小时，每户家庭每月用电200度计算，这个风电场每个月发电量可以为70万户家庭提供生活用电，每个月可节约二氧化碳排放15万吨。

　　振华重工通过自主创新，为龙源振华精心打造了“龙源振华壹号”和“龙源振华貳号”两艘身价不菲的海上风电安装船。“龙源振华壹号” 成为我国第一艘从事潮间带海域风电起重、安装作业的海洋工程船舶，主要用于水深低于4米的潮间带区域。“龙源振华貳号”的生产则借助了振华重工建造石油钻井平台的经验，成为国内第一台可抬升式海上风电起重、安装专业船舶，主要用于水深高于4米的深水海域。高科技装备的应用，使得龙源振华最高创下千分之0 . 12的打桩精度，远远高于国际千分之6的标准。

　　所谓潮间带，也就是受潮水涨落起伏的影响，一日之间水位变化较大。“你现在看到的是陆地，不到一小时，潮水涨上来，这里就变成了一片海洋” ，李泽说。

　　在潮间带施工期间，龙源振华发现，国际通用的单管桩结构都是有过渡段的。也就是说，先将数百吨的钢桩打入几十米深的海底作为基础，而上部安装塔筒和风机时，必须在塔筒和钢桩之间灌一层浆作为过渡段。其作用在于，如果钢桩入海的精度不够的话，还可以用过渡段进行纠偏，这样才能保证百米高的塔筒保持千分之六的垂直度，顶部风机达到毫米级的安装精度。

　　然而，过渡段的存在大大增加了工期，灌浆的特殊材料只能进口，价格也比较昂贵。能否取消过渡段?龙源振华开始思考。

　　事实上，同样的探索在国外早已有之。早在2004年，英国公司在Scroby Sands风电场进行试验，但最终发现，安装精度很难保证。因此，英国决定放弃这一试验。

　　2010年，龙源振华开始进行取消过渡段的试验，“第1根桩失败了，我们接着打第2根，又失败了，我们就再打第3根，从那以后，每根桩都是一次性达到安装精度” ，李泽说。

　　试验成功后，龙源振华在如东大规模推广无过渡段的单管桩结构，既节省了成本，又提高了效率。

　　2014年，国家能源局组织召开中英海上成果发布会。英国专家发言问，“我们900根有过渡段的单管桩中，其中600根因灌浆材料出现了问题，你们连过渡段都没有，为什么还能成功? ”

　　龙源振华的成功经验吸引了欧洲公司的目光，被弃置10年的无过渡段的单管桩结构在欧洲再次开始启用。

　　龙源振华也因其先进的设备和高科技屡次中标，拿下国内风电市场多个订单。

　　中国离岸最远海上风电场

　　2015年9月3日，台风“天鹅”刚一离去，浩浩荡荡的施工船舶迅速重返海面，经过几个小时的奋战，一座100多米高、近千吨的大风车稳稳地屹立在大海上。这次毫米级的吊装由龙源振华完成，而风车的海底基础则由中交三航局负责实施。这是目前国内离岸最远的海上风电项目，距离海岸线 25公里。

　　从如东岸边出发，坐2个小时的交通船，才能到达施工现场。其单桩直径可达5 . 5米至6 . 7米，重达750吨至950吨，长约74米至93米，是我国直径最大、重量最重、长度最长的单桩风电项目。

　　既然是海上风电场，必然要选择一个风力资源丰富的地方，常年有高频率的大风出现。而在这些海域施工，将承担很大的施工风险。

　　起重行业有“十不吊”的规定，其中有一条是“六级以上强风区不准起吊” 。然而，“六级风，在我们这里已经是很好的天气了” ，三航局如东风电项目常务副经理沈志春说。针对海上风电等特殊海上施工，国家相关部门进行补充规定，根据船机能力和被吊物情况来判断， 8级风以下可以施工。

　　“施工前，根据气象部门的预报， 7月和8月是很好的施工期， 11月以后冬季风盛行，就压根没法施工了” ，沈志春说。但7月过完，他发现，因为江苏省接连遭遇的台风和暴雨， 7月有一半时间无法施工。

　　根据设计要求，打桩的垂直度必须控制在千分之三以内。也就是说， 100米的桩，顶部与底部的垂直度最多只能偏0 . 3米。

　　“一根桩造价1000万，打坏一根桩，这1000万就打水漂了。更重要的是，桩打进海底后，很难再拔出来，这个位置就浪费了，不能再打其他的桩，而把桩留在海面上，也会带来海洋污染” ，沈志春说。

　　尽管如此，三航局凭借其多年的海上施工经验，在强风区，最快时创造了一个月打9根桩的记录，每根桩都保证了千分之三以内的垂直度，“国外公司一年也就只能打不到10根桩” ，沈志春笑着说。

　　38根近百米的钢桩深插海底，龙源振华要在这些巨型“定海神针”顶部，进行高空作业，在近100米的空中，将风机与塔筒进行精准对接。法兰108个孔，要严丝合缝地进行安装，安装精度控制在2毫米内。

　　凭借“龙源振华壹号”和“龙源振华貳号”这两艘高科技专用船舶，龙源振华目前的风机吊装顺利推进，已经成功安装了2座风机。

　　除此之外，振华重工还自主创新生产了国内第一台近海风电海上升压站。

　　海上升压站既是海上风电场的电流汇集地，又是整个风电场的控制中心，是海上风电场的“心脏” ，其重要性、可靠性要求很高。此前国内尚无此类产品，其关键技术基本被欧美公司所垄断。振华重工生产的这台海上风电升压站具有里程碑式的意义。“能够实现全自动、无人值守，将海上风电通过升压站进行转化和输出，最终与电网并网发电。 ”龙源振华如东风电项目总工冯晓星说。

　　风车转出来的6000亿市场

　　中国有1 . 8万公里的海岸线，风力资源丰富，海上风电是风电技术的前沿领域，也是近年来国际风电产业发展的重点领域。欧洲国家海上风电已进入规模化发展阶段。目前，中国海上风电尚处于起步阶段。

　　2015年9月21日，国家能源局称，中国海上风电建设总体进展较为缓慢，要求沿海各省级能源主管部门要高度重视海上风电发展工作，把积极发展海上风电作为当前新能源发展的重要工作。

　　为了加快海上风电项目建设，促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式，国家能源局去年12月对外公布《全国海上风电开发建设方案(2014-2016) 》，将总容量1053万千瓦的44个海上风电项目列入开发建设方案。

　　根据《风电发展“十二五”规划》，到2015年，我国累计并网风电装机达到1亿千瓦，年发电量超过1900亿千瓦时。其中，海上风电装机达到500万千瓦，基本形成完整的、具有国际竞争力的风电装备制造产业。到2020年，我国累计并网风电装机达到2亿千瓦，年发电量超过3900亿千瓦时。其中，海上风电装机达到3000万千瓦。业内分析认为，此目标的实现可带来4500亿元至6000亿元的市场空间。

　　季振祥介绍，中交三航局已成立海上新能源公司，专注开拓风电、潮汐发电等新能源市场，打造海上风电施工的航母舰队。

　　振华重工新成立了海洋工程服务集团，着力打造集工程施工、地质勘探设计、装备制造、投资运营为一体的海上风电全产业链，李泽说。

　　2015年7月，在内蒙古呼和浩特市举行的第七届2015年两岸可再生能源产业合作及交流会议期间，振华重工与台湾上纬新能源公司共同签署了海上风电战略合作框架协议。这是台湾海域的首个海上风电项目，标志着振华重工进军台湾海上风电市场获得重大突破。

　　今年6月，中国港湾在英国中标世界首个潮汐发电站项目。与海上风电相似，潮汐发电是利用海洋资源发电的一种新型清洁能源方式，用潮汐形成的落差来推动水轮机，再由水轮机带动发电机发电。

　　“我们在大连、舟山、广东三个基地都在做潮汐能发电的研究，希望中国将来也可以用潮汐发电，更加充分地利用海洋资源” ，季振祥说。