海中“扎馬步” 化風為電能

　　近日，中國廣東核電集團宣布我國首個“雙十”標準海上風電項目——中廣核如東海上風電項目已取得電力業務許可證，標志著中廣核自主開發建設的江蘇如東15萬千瓦海上風電示范項目（以下簡稱“如東項目”）全場投入商業運行，也標志著我國海上風電發展實現了重大突破。
　　
　　1 要克服強風、腐蝕等影響
　　
　　海上風電是風電技術的前沿領地，也是近年來國際風電產業發展的重點領域。2011年7月，國家能源局和國家海洋局聯合發布了《海上風電開發建設管理暫行辦法實施細則》，對海上風電建設的“雙十”標準做出了明確規定，即海上風電場原則上應在離岸距離不少于10公里、灘涂寬度超過10公里時海域水深不得少于10米的海域布局。國家風電發展“十二五”規劃也明確指出，鼓勵在水深超過10米、離岸10公里以外的海域開發建設海上風電項目。
　　
　　“如東項目”位于江蘇省南通市如東縣黃海海域，2015年5月8日正式開工建設，共安裝38臺風電機組，總裝機容量為15.2萬千瓦。
　　
　　據中廣核新聞發言人黃曉飛介紹，“如東項目”是我國首個全場投運的離岸距離最遠、裝機容量最大的海上風電項目。“如東項目”距離海岸約25公里，海底高程在-8米至-14.6米之間，也是我國首個真正意義符合“雙十”標準上的海上風電項目。
　　
　　黃曉飛表示，如東項目的建成投運，標志著我國掌握了海上風電建設的核心技術，也讓我國成為繼德國、英國等國家后，少數幾個具備海上風電建設核心能力的國家之一。
　　
　　與潮間帶風電相比，海上風電技術難度更大、要求更高，需要克服海上施工、抗海水和鹽霧腐蝕、電纜遠距離鋪設等多個技術難題，有些甚至是世界級的難題。中廣核新能源副總裁李亦倫表示，作為我國首個“雙十”標準海上風電項目，“如東項目”實現了國內外的多項技術創新。
　　
　　海上風力發電系統的結構組成與陸地相似，包括風能捕獲、能量轉換、能量傳輸和控制系統部分。但海上風電場要克服強風載荷、腐蝕和波浪沖擊等特殊環境的影響，因此不能直接采用陸地風電技術。在風機設計裝配、系統冷卻、風場基礎建設、并網以及系統監測維護等方面，海上風電場的技術難度更高，面臨的挑戰更大。
　　
　　2 單樁式結構撐起大型發電機
　　
　　在離岸25公里的海域，如何能保證這個大型的發電裝置能穩如泰山般地“站”在海里？相比于陸上風電，海上風電機組結構尺寸更大，承受荷載的大小和形式更加多樣，其塔架必須能承受設計規范規定的各種工況載荷，除滿足靜力學要求外，尤其要關注動力學要求。
　　
　　為承受海上強風載荷、海水腐蝕、海浪沖擊等，海上風力機組基礎結構建設遠比陸上復雜。根據不同的海床條件、水深、風機和環境情況，海上風場的基礎結構主要有5種：重力式、單樁式、吸力式、三腳架式以及漂浮式。
　　
　　重力式為鋼筋和混凝土結構，依靠自身重力使風機保持豎直，成本最低，穩定性最高，但體積和重量大，不方便運輸，只能應用于20米左右的淺海海域。
　　
　　單樁式結構簡單，安裝方便，將鋼結構通過鉆孔植入海床一定深度，靠海床的側向壓力來維持豎直平衡，是海上風電場應用最多的一種結構形式，適用于水深25米左右海床堅硬的淺海海域。
　　
　　吸力式是一種鋼桶沉箱結構，通過抽空筒體中氣體形成的真空壓力及筒內外水壓力差，將筒體插入海床來固定整個風機系統，可以克服海床底部安裝基礎結構受水深限制的缺點，適合于深海和淺海中海底為沙性或黏土性的海域。
　　
　　三腳架式支撐結構由3根插入海床的圓柱鋼管組成，支撐結構和中心柱共同組成一體式結構，增加了剛度和強度，適合于深海水域。
　　
　　漂浮式支撐結構是由海洋采油平臺改造而來，由漂浮在海面上的盒式箱體構成，是當前深海海域安裝風機最為有效的解決方案，能夠克服在海床底部安裝基礎結構受水深影響的缺點，使海上風電場的建設可以向深海水域發展。
　　
　　李亦倫對記者表示，在建設過程中，“如東項目”創新性地采用了可拆卸式穩樁平臺浮吊吊打沉樁等施工工藝，實現了首個深水區無過渡段單樁、穩樁平臺工藝，成功解決了單樁垂直度需控制在千分之三以內的世界難題。
　　
　　3 每年可節約標煤13.1萬噸
　　
　　在“如東項目”中，鋪設了國內最長的兩根110千伏三芯海底電纜，單根海纜長達28.5公里。比如，“如東項目”建成的亞洲首座海上升壓站，采用陸上模塊化建造、海上整體吊裝的施工方案，不僅減少了海上施工作業時間，而且保證了海上升壓站的產品質量。
　　
　　據了解，“如東項目”預計年上網電量可達4億千瓦時，與燃煤電廠相比，該項目每年可節約標煤13.1萬噸，減少二氧化碳排放量26.7萬噸、灰渣4.9萬噸、煙塵1.3萬噸。
　　
　　黃曉飛表示，作為國家示范項目，“如東項目”投運后，也將為我國海上風電發展的行業標準制定、上網電價確定等提供重要參考。
　　
　　記者了解到，海上風電具有風速較高、風頻穩定、切變小、資源豐富、不占土地、適宜大規模開發等特點，且海上風電靠近經濟發達地區，距離電力負荷中心近，電力消納能力強，不存在接入和限電問題?；谝陨咸攸c，海上風電是可再生能源發展的重要領域?？梢哉f，加快海上風電項目建設，對于促進我國沿海地區治理大氣中的霧霾，調整能源結構和轉變經濟發展都有重要意義。
　　
　　數 據
　　
　　“如東項目”預計年上網電量可達4億千瓦時，與燃煤電廠相比，該項目每年可節約標煤13.1萬噸，減少二氧化碳排放量26.7萬噸、灰渣4.9萬噸、煙塵1.3萬噸。
　　
　　結 構
　　
　　單樁基礎由過渡段、單樁、工作平臺、爬梯等組成。單樁直徑一般為4m—6m的鋼管樁，灌入水泥漿，過渡段連接平臺和單樁，單樁貫穿到海床一定深度。樁的直徑根據載荷的大小、振動頻率而定，插入海床的深度與土壤強度有關，可由液壓錘或震動錘貫入海床，或者在海床上鉆孔，一般應用于水深不超過30米的區域。