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了不起的中國制造
6月27日在廣東陽江的海面上，“振華30”輪成功完成國內(nèi)單體規(guī)模最大，重量最重的海上升壓站吊裝，這標志著中國歷史上規(guī)模最大的海上風電項目施工已進入沖刺階段，海上升壓站如同心臟般匯聚著風電場的電能并“加壓”輸送到彼岸千家萬戶的各個角落。
正文內(nèi)容如下
成功完成吊裝的青洲海上升壓站。 圖源：廣東省國資委官網(wǎng)
一、風從海上起，電從海上來
相較陸上風電，海上風電運行效率更高、輸電距離短、容易就地消納。如東部沿海省份，在離岸數(shù)十公里區(qū)域均可開發(fā)本地海上風能，規(guī)避遠距離輸送的容量限制與損耗。如果海上電纜是電力的“血管”，那海上升壓站就是它的“心臟”。
作為海上風電項目的重要設施，升壓站的作用是用來升高輸電電壓，以保證長距離輸電電壓的穩(wěn)定，同時還能在電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)電壓和頻率。
海上“大風車”所產(chǎn)生690V的綠電經(jīng)由35kV集電海底電纜接入?yún)R集于海上升壓站，將其升壓至220kV，再經(jīng)海底電纜將電能輸送至陸上計量站，輸送給千家萬戶。
作為國內(nèi)有史以來規(guī)模最大的深遠海風力發(fā)電項目，此次落成的全球首座500千伏超高壓的陽江青洲（四期）海上風電場項目海上升壓站（以下簡稱青洲海上風電升壓站），一年即可提供清潔電能36億千瓦時，相當于2022年1/4個廣州番禺的社會用電總量。
圖注：林立的海上風電站
由于海洋氣候多變，地質(zhì)復雜，升壓站設備的海上施工安裝方法、施工裝備、施工時機掌握是三大難題。為了能讓這座國內(nèi)電壓等級最高、單體最大、重量最重的交流海上升壓站早日并網(wǎng)輸電，近2000名施工人員正日夜奮戰(zhàn)在青洲海上風電施工現(xiàn)場，15艘主施工船、40多艘輔助船、50多艘交通運輸船參與其間。
二、海上升壓站的基礎
海上升壓站的設備平臺施工首先需要一個基礎來支撐體積巨大的上部結(jié)構(gòu)，而導管架正是海上升壓站平臺的“地基”。
圖注：正在驗收的青洲海上風電升壓站。 圖源：福建東南造船
根據(jù)導管架與樁的連接方式的不同，又分為水下裙樁導管架以及常規(guī)的樁腿打入式導管架。
在此前，我國海上風電項目的導管架大多采用樁腿打入式導管架。但此次施工的青洲海上風電升壓站位于國內(nèi)開工建設離岸最遠、水深最深海上風電場：離岸約75km,水深在41-46米間，而水下淤泥層最大深度高達17米。
在復雜的水文和地質(zhì)環(huán)境下，傳統(tǒng)的導管架需要使用較大的樁徑和斜撐來抵御海底較厚的淤泥層，以確保升壓站具有穩(wěn)固的基礎。然而，這樣做會增加導管架的材料成本，并增加安裝制作的難度。為了解決這個問題，青洲海上風電升壓站選擇采用了過去常用于深海石油鉆探平臺的裙樁導管架作為水下基礎平臺。
常規(guī)導管架基礎（左）與裙樁導管架基礎（右）示意圖
不同于從常規(guī)導管架直接插入海底巖層固定的“簡單粗暴”，裙樁導管架則復雜許多：它需打一圈樁子到海底，然后把導管和樁用混凝土凝在一起，形成整個樁管一體結(jié)構(gòu)。
國內(nèi)外只有少部分風場采用這種裙樁導管架基礎，但大部分處在20 ～30 m 水深區(qū)域。青洲海上風電升壓站則讓工程的用料與復雜度再上一個臺階，單根基礎樁直徑即達4.3米，長94~97米，最重達570噸，為目前國內(nèi)海上風電重量最重、根開最大、工程樁長最長的升壓站，導管架基礎其體積重量超過此前任何一個海上風電場項目。
正在出運的青洲海上風電升壓站基礎導管架鋼管樁
在水下沉樁基礎的施工中，青洲海上風電升壓站采用直徑4.3米，長度40.5米的送樁器來進行基礎樁施工，打破了水下施工液壓打樁錘的限制；
巨大的體積讓導管架水下施工時的精度控制“難上加難”，為完成海上升壓站基礎沉樁施工，施工方反復校對運輸船舶進行穩(wěn)定計算、沉樁分析、吊裝姿態(tài)等各項技術支撐數(shù)據(jù)，先后調(diào)動包括國內(nèi)首艘“起重+運輸”一體化深遠海風電施工船在內(nèi)的多條施工船舶參與基礎沉樁施工，使樁沉樁垂直度偏差不大于3‰，兩樁平面距離相對誤差不超過50毫米，也為青洲海上風電升壓站后續(xù)施工打下堅實基礎。
工程人員為穩(wěn)樁平臺測量水平度
三、最重升壓站如何安穩(wěn)“落座”
作為我國當前單體最大、重量最重的交流海上升壓站，這個大塊頭長60米、寬50米、高25.7米，相當于9層居民樓的高度，總重約6450噸。
為有效縮短海上風電項目建設工期，青洲海上風電升壓站即采用整體式安裝結(jié)構(gòu)，是將整個升壓站上部結(jié)構(gòu)作為一個整體，在陸上組裝廠完成整個升壓站的制造、設備安裝和調(diào)試，然后整體運至現(xiàn)場，最后采用大型起重船將海上升壓站上部組塊與海上導管架精準對接完成安裝。
裝船過程共配置8列自行式模塊運輸車在碼頭滾裝上船
尺寸大、重量大要求在裝卸途中，船與碼頭平面在滾裝期間的高差需精確到厘米，對作業(yè)船舶、潮流潮水等都提出更高要求。
在毫厘必爭的裝卸標準要求下，負責的施工企業(yè)配置了8列自行式模塊運輸車在碼頭滾裝上船，并由運輸托架上綁扎固定到國內(nèi)最大的、具有船舶動力定位系統(tǒng)的海洋工程大件運輸船“中宇188”上，最終從江蘇南通發(fā)船駛向約1020海里外的廣東陽江附近海域。
裝運駛發(fā)的“中宇188”
要順利完成后續(xù)施工，青洲海上風電升壓站還需要采用大型海上運輸、安裝和起吊船舶。任務交給了吊裝能力全球第一的“海上重器振華30”輪，它曾承擔過港珠澳大橋最終接頭吊裝與安裝的海上施工船的肩上。該船長297.55米、寬58米、甲板面積足有兩個半足球場大小，型深達到28.8米；裝卸能力單臂最大吊裝重量達12000噸，360°全回轉(zhuǎn)吊裝可達7000噸。對于這位已吊裝過我國多座海上風電場升壓站的海上大力士而言，此次青洲海上風電升壓站的安裝工作自然是輕車熟路。
挑燈夜戰(zhàn)的“振華30”輪
四、海上風電施工如何應對“不測風云”
盡管“振華30”體量巨大、抗風浪能力強，即使海上7—8級大風也能平穩(wěn)作業(yè)，但是所處南海海域時常受臺風、風暴潮等影響，進入到6月更是南海“土臺風”的高發(fā)季，突發(fā)性強、來去無蹤，對施工安全有潛在隱患。
1、“靠天吃飯”變?yōu)?ldquo;知天而作”
為盡可能避免海洋環(huán)境因素對施工的影響，青洲海上風電項目團隊聯(lián)合氣象局在距離海岸線約55公里處建成氣象觀測站氣象觀測站，是國內(nèi)首批、廣州首個近海深水區(qū)海上風電氣象觀測站,把防災減災的前線向前推進數(shù)十公里——利用太陽能供電和“4G+北斗”數(shù)據(jù)通訊的氣象監(jiān)測技術，開啟海上氣象的“24小時直播”，逐小時、逐公里對氣象災害提前3小時以上進行預報、最長氣象預報時效接近一周，使海上升壓站施工作業(yè)建設由“靠天吃飯”變?yōu)?ldquo;知天而作”。
毗鄰青洲海上風電場的海上氣象觀測站
2、為減少臺風影響，開啟提速模式
施工團隊根據(jù)歷史時期的“土臺風”資料制定精細化施工節(jié)點計劃，從2小時細化到半小時內(nèi)。從6月23日起僅用24小時高效完成原計劃需48小時臂架背弓系固作業(yè)；又在36小時內(nèi)完成了“振華30”與上部組塊運輸船的精確定位及上部組塊解綁，而從起吊升壓站整體模塊到模塊完全脫離運輸船更是僅用15分鐘時間。這座國內(nèi)最大海上升壓站吊裝成功也讓整個海上風電項目初具雛形。
“振華30”輪成功吊裝國內(nèi)最大的海上升壓站
結(jié)語
了不起的中國制造
從3月第一根基礎樁發(fā)船出海到6月底整體吊裝合攏的百日中，陽江青洲海上升壓站的建設幾乎以“起步即是沖刺”的態(tài)勢“一路狂飆”。它的成功標志著我國海上風電施工水平又躍上一個新的臺階！
