10月1日,廣西北海鐵山港區(qū),海風(fēng)吹拂,碧空如洗。明黃的半潛式平臺靜泊在岸邊,超大容量風(fēng)力發(fā)電機組矗立其上。隨著最后一支葉片與輪轂精準對接,全球首臺16兆瓦漂浮式風(fēng)電機組——“三峽領(lǐng)航號”完成一體化組裝,并將啟程奔赴離岸70公里、50多米水深的位點目的地。
“三峽領(lǐng)航號”是中國海上風(fēng)電向深遠海邁進的關(guān)鍵項目之一。其核心設(shè)備——風(fēng)力發(fā)電機組,年發(fā)電量約4465萬千瓦時;其核心基礎(chǔ)——半潛式平臺,能抵抗17級臺風(fēng);其設(shè)計建造歷程,依靠協(xié)同攻關(guān),打通了海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈全鏈條。
在極端環(huán)境下尋求動態(tài)平衡
在近海,風(fēng)機主要靠堅固的樁基“站穩(wěn)”,抵抗風(fēng)浪流。而在深遠海,風(fēng)速可達73米每秒,浪高超過20米,傳統(tǒng)固定式基礎(chǔ)難以適應(yīng)。為此,“三峽領(lǐng)航號”研發(fā)團隊提出“韌性”理念——不追求絕對穩(wěn)定,而是在極端環(huán)境下尋求動態(tài)平衡。
“我們把風(fēng)機、浮體、系泊系統(tǒng)看作一個整體,既要考慮整體受到外部環(huán)境的作用,又要考慮彼此之間運動和力學(xué)的影響!比龒{上海院總工程師林毅峰說,這正是一體化設(shè)計的初衷。
從理念提出到雛形初現(xiàn),歷經(jīng)10次方案迭代、5次浮體結(jié)構(gòu)造型更新、數(shù)十項核心參數(shù)修正,研發(fā)團隊在摸索中,將一體化漂浮式風(fēng)電機組仿真成型。
為了驗證理論,研發(fā)團隊將狂暴的南海風(fēng)浪“搬”進實驗室。巨大的水池中,縮小近60倍的風(fēng)機與浮體在模擬風(fēng)洞下擺動,傳感器實時監(jiān)測平臺運動數(shù)據(jù),“啃”出平衡秘訣——主動壓載系統(tǒng)通過900噸水在三個水倉間流動,實現(xiàn)平臺傾斜不超過3度,風(fēng)機始終保持在最佳出力角度。
從實驗室走到生產(chǎn)組裝一線,“剛性”到“韌性”的轉(zhuǎn)變,帶來顯著效益:單位兆瓦用鋼量下降近半,年發(fā)電量提升3%。
讓行業(yè)看到破局模式
我國南海季風(fēng)盛、風(fēng)浪頻。
在海風(fēng)陣陣中,不到半小時,風(fēng)機葉片即升至160米高度,176顆螺栓精準對接、逐一緊固。這背后是長達半年的周密準備。
“我們面臨施工窗口期緊張、成本管控壓力大、臺風(fēng)防御難度高等五大核心挑戰(zhàn)!比龒{集團廣東分公司生產(chǎn)管理部副主任向君介紹。
全球80%以上的海上風(fēng)能資源分布于水深超60米海域,我國50米水深海域風(fēng)能儲量是近海的2至3倍。與歐洲海域相比,我國南海海床平緩、臺風(fēng)頻發(fā)、海底地形復(fù)雜。
國外的經(jīng)驗套不到中國的海上,只能堅持科技自主創(chuàng)新?蓡渭円揽渴袌,難以自發(fā)形成創(chuàng)新生態(tài)!叭龒{領(lǐng)航號”的研發(fā)、制造與安裝,讓行業(yè)看到破局模式——“國家攻關(guān)、技術(shù)突破、成本下降、市場擴張”形成循環(huán),從要素驅(qū)動走向創(chuàng)新驅(qū)動,技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級走向可持續(xù)。
“從此前的‘引領(lǐng)號’到如今的‘領(lǐng)航號’,兩臺浮式風(fēng)機均是國家科研出題、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同攻關(guān)答題的生動實踐!比龒{能源副總經(jīng)理、黨委委員呂鵬遠表示,“我們攻克了大葉輪、大容量機組、一體化仿真計算等一系列難題,不僅關(guān)鍵零部件實現(xiàn)100%國產(chǎn)化,還形成技術(shù)突破、裝備升級、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、成本下降的良性循環(huán)。”
在這一模式中,三峽集團堅持集中連片、規(guī);_發(fā),系統(tǒng)規(guī)劃海域利用與電能送出通道。依托該項目,我國漂浮式風(fēng)電在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、系泊系統(tǒng)、動態(tài)電纜和一體化設(shè)計等方面形成行業(yè)標準,“三峽領(lǐng)航號”也成為國內(nèi)首個入級中國船級社的漂浮式設(shè)施,為漂浮式海上風(fēng)電商業(yè)化開發(fā)蹚出一條路。
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