世界屋脊上的“超大風(fēng)車”
探訪我國首個超高海拔風(fēng)電場
圖①：藍天白云下的西藏措美哲古風(fēng)電場（局部）。
圖②：風(fēng)機塔筒吊裝現(xiàn)場。
圖③：工作人員正在固定第一節(jié)塔筒螺栓。
圖④：工作人員正在對電氣設(shè)備進行巡檢。
圖⑤：風(fēng)機葉片在運輸途中。中國長江三峽集團有限公司 供圖
喜馬拉雅山北麓，西藏自治區(qū)措美縣哲古鎮(zhèn)。一座座風(fēng)電塔筒巍然挺立，一排排“超大風(fēng)車”隨風(fēng)而舞……在海拔5050米的西藏措美哲古風(fēng)電場，隨著首批5臺單機容量3.6兆瓦的風(fēng)機接入電網(wǎng)，喜馬拉雅的風(fēng)點亮了青藏高原的燈。
這是我國海拔最高的風(fēng)電場，此次并網(wǎng)的單機容量3.6兆瓦風(fēng)機，也是目前我國超高海拔地區(qū)已投產(chǎn)容量最大的風(fēng)電機組。
記者了解到，在風(fēng)電項目中，一般將海拔3500米至5500米稱為超高海拔地區(qū)。作為我國首個超高海拔風(fēng)電開發(fā)技術(shù)研究和科技示范項目，中國三峽集團西藏措美哲古風(fēng)電場也是首個并入西藏主電網(wǎng)的風(fēng)電項目，其風(fēng)機建設(shè)在海拔5000米至5200米之間，總裝機72.6兆瓦。項目全部投產(chǎn)后，年發(fā)電量將超過2億千瓦時，可滿足當(dāng)?shù)亟?4萬個家庭一年的用電量。
為何要在“世界屋脊”建設(shè)風(fēng)電場？建設(shè)過程中，需要攻克哪些難題、取得哪些重大突破？記者帶您一起探訪我國海拔最高的風(fēng)電場。
勇闖高寒缺氧、冰雪覆蓋、大風(fēng)肆虐等難關(guān)
一個個看似“不可能”都變成了“可能”
位于喜馬拉雅山北麓的措美縣，最高海拔6777米，最低海拔3266米，海拔落差較大，蘊藏著豐富的風(fēng)能資源。
然而，在海拔如此高的地方建風(fēng)電場，對建設(shè)者們來說，卻是一場史無前例的“大考”。用建設(shè)者們的話說，“每一道關(guān)口，都險象環(huán)生、困難重重”。
“進場后遇到的第一個難題就是高反，人不適應(yīng)。”三峽集團西藏措美哲古風(fēng)電項目部現(xiàn)場負責(zé)人王洋至今仍對當(dāng)時的情況歷歷在目，“呼吸困難、心慌、頭痛，后來通過一些藥物，不適感才逐漸得到緩解。”
除此之外，還有強紫外線、大雪風(fēng)沙冰雹等惡劣環(huán)境的侵擾。“全靠一股‘馭風(fēng)者’的動力來支撐。”王洋感慨道。
缺氧不缺動力，艱苦不怕吃苦。不只是王洋，哲古風(fēng)電項目部的每一個人都是一邊努力克服身體不適，一邊緊張投入工作，一道關(guān)口一道關(guān)口地闖，一個難題一個難題地攻。
內(nèi)行人知道，風(fēng)機基礎(chǔ)的澆筑質(zhì)量是風(fēng)電場建設(shè)的基石。而在高寒高海拔地區(qū)，混凝土施工也遇到了“高原反應(yīng)”。“難就難在高海拔空氣密度低、溫差變化大，混凝土澆筑質(zhì)量控制壓力大，一旦控制不好很容易產(chǎn)生裂縫。”王洋介紹，風(fēng)機基礎(chǔ)澆筑不僅要保持溫控，而且必須一次性澆筑成功。
對此，項目團隊多次邀請專家，組織召開安全技術(shù)論證會，對混凝土配合比、澆筑質(zhì)量控制手段、澆筑后養(yǎng)護手段、混凝土供應(yīng)保障手段等進行科學(xué)論證。最終通過改進混凝土原材料、配合比，以及加蓋保溫棚、鋪設(shè)電熱毯等措施，解決了風(fēng)機基礎(chǔ)澆筑難題。
風(fēng)機的運輸和吊裝，也極具挑戰(zhàn)。
哲古風(fēng)電項目部大件運輸負責(zé)人陳家明介紹，重達三四百噸的風(fēng)機，從機組制造地出發(fā)，需開啟2700公里的漫長“旅途”，方可抵達目的地，其間還需穿越可可西里無人區(qū)。
記者了解到，3.6兆瓦的風(fēng)機輪轂距地面高度超90米，單個葉片長度接近80米。因其大，所以更顯艱難。機艙、輪轂、發(fā)電機、槳葉、塔筒……運輸這些大部件總共需要130多輛大型運輸車。對此，項目團隊提前進行了詳細路勘，并針對制約點進行改造等處理，制定完善運輸計劃，確保每一次運送安全順利。
“風(fēng)機設(shè)備吊裝受風(fēng)的影響較大，而施工現(xiàn)場常年大風(fēng)，吊裝難度很高。”哲古風(fēng)電項目部青年工程師李威說，根據(jù)以往的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，風(fēng)機吊裝施工的窗口期是6月至9月，但即便是在窗口期，每天的風(fēng)速變化也很大，風(fēng)速突然變大導(dǎo)致吊裝暫停也是常有的事。因此，在吊裝設(shè)備選擇、風(fēng)速預(yù)測等方面，項目團隊慎之又慎，利用預(yù)測系統(tǒng)及時預(yù)測風(fēng)速，精準(zhǔn)安排吊裝計劃。
“每一次突破、每一次成功，大家都歡呼雀躍。”從人員進場到基礎(chǔ)澆筑，從設(shè)備運輸?shù)斤L(fēng)機吊裝，在哲古風(fēng)電項目負責(zé)人王亮看來，一個個看似“不可能的任務(wù)”都變成了“可能”。
超高海拔風(fēng)電機組自主研發(fā)技術(shù)取得重大突破
打破高原風(fēng)能“有氣無力、不具有開發(fā)價值”的認知誤區(qū)
高海拔地區(qū)的風(fēng)“有氣無力”，這是行業(yè)內(nèi)多年以來的普遍認知。因為風(fēng)能大小與空氣密度成正比，在高原之上空氣密度低，導(dǎo)致在同等風(fēng)速下，風(fēng)機轉(zhuǎn)速減緩，發(fā)電功率下降。也就是說，風(fēng)大，但帶不動。
沒有經(jīng)驗可循，更沒有技術(shù)可鑒，怎么辦？依靠技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)計優(yōu)化，措美哲古風(fēng)電場項目成功實現(xiàn)超高海拔地區(qū)高效率發(fā)電，標(biāo)志著我國超高海拔風(fēng)電機組自主研發(fā)技術(shù)取得重大突破，創(chuàng)造了世界高原風(fēng)電建設(shè)的奇跡。
“我們這次采用的3.6兆瓦風(fēng)機葉輪直徑達160米，與其他地區(qū)同等功率機組相比，增加了20米左右，使其掃風(fēng)面積增加了近30%，相當(dāng)于多出11個籃球場的面積。”哲古風(fēng)電項目部電力生產(chǎn)負責(zé)人尹舒展介紹，針對高海拔環(huán)境，風(fēng)電場的機組選擇葉片長度更長的風(fēng)電產(chǎn)品，加大掃風(fēng)面積，增強捕風(fēng)能力，打破高原風(fēng)能“有氣無力、不具有開發(fā)價值”的認知誤區(qū)。
王亮打了一個比方：“如果說平原地區(qū)的風(fēng)是一碗米飯，那么高原地區(qū)的風(fēng)就是一碗稀飯，我們就是通過把碗變大來‘喂飽’風(fēng)機。”
風(fēng)速的劇烈變化導(dǎo)致風(fēng)機功率波動較大，不僅有損機組的核心器部件，還會影響發(fā)電穩(wěn)定性。與此同時，氣壓低的高海拔地區(qū)散熱條件差，容易導(dǎo)致風(fēng)機軸承過熱，降低機組使用壽命。加之紫外線強度高、高低溫變化劇烈、風(fēng)沙雨雪沖刷頻繁等，都對風(fēng)機葉片性能提出了更高要求。
因此，除了增加葉片長度外，針對風(fēng)機種種“高原反應(yīng)”，項目團隊在葉片表面采用高耐候性、高耐磨性、高彈性的膠衣及面漆涂層，以延緩葉片老化；優(yōu)化了葉片氣動外形設(shè)計，提高葉片對氣流的適應(yīng)性，從而穩(wěn)定機組的功率輸出。
“與低海拔地區(qū)機組葉片相比，這樣的技術(shù)設(shè)計，同時具有高海拔適應(yīng)性、防紫外線、防雷、耐低溫等技術(shù)特點，能最大程度地保護葉片，抵御惡劣環(huán)境，保證在嚴酷的自然環(huán)境下長期穩(wěn)定運行。”尹舒展說，高海拔地區(qū)的風(fēng)機壽命一般要比平原風(fēng)機的壽命短，通過技術(shù)革新，哲古風(fēng)電場的高原風(fēng)機壽命可達20年以上，與平原風(fēng)機壽命持平。
不僅如此，哲古風(fēng)電場還是一個“智慧風(fēng)場”，項目團隊利用數(shù)字化和智能化技術(shù)，可實時監(jiān)控現(xiàn)場天氣情況和機組運行情況，實現(xiàn)潛在故障提前預(yù)警，最終在無人值守或少人值班的前提下，降低了故障率，提升了發(fā)電量和經(jīng)濟效益。
“就像人的大腦一樣，智能系統(tǒng)打通風(fēng)機運行、后臺監(jiān)控、運營維護單元節(jié)點，讓風(fēng)場自己‘思考’、自我‘管理’。”尹舒展形象地比喻道。
哲古風(fēng)電場超高海拔風(fēng)電機組自主研發(fā)技術(shù)的成功應(yīng)用，對探索解決高海拔風(fēng)能資源特性、地理特性、氣候特性具有重要意義，為超高海拔地區(qū)風(fēng)電場選址、測風(fēng)、設(shè)計、開發(fā)建設(shè)、運營管理等提供重要借鑒。
“項目成功并網(wǎng)發(fā)電，填補了超高海拔地區(qū)風(fēng)力發(fā)電開發(fā)建設(shè)的行業(yè)空白，形成超高海拔風(fēng)電場開發(fā)建設(shè)一攬子解決方案，為后續(xù)超高海拔地區(qū)實現(xiàn)‘基地化、規(guī)模化、集中連片’風(fēng)電開發(fā)奠定了良好基礎(chǔ)。”王亮說。
堅持保護生態(tài)與惠及民生并重
為鄉(xiāng)村振興和經(jīng)濟發(fā)展注入新動能
走進措美縣哲古鎮(zhèn)，美麗的草原、潔白的雪山、清澈的湖泊、璀璨的夜景……一幅雪域高原風(fēng)光畫卷在眼前徐徐展開。
“壯美！震撼！”王亮這樣形容這片雪域高原給他的初印象。但項目團隊也深知，壯美景色背后的“脆弱”。“高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境比較脆弱，因此生態(tài)環(huán)境保護貫穿項目論證、設(shè)計到施工的每一個環(huán)節(jié)。”
在用地上，項目團隊原本規(guī)劃設(shè)計22臺機組，后來通過設(shè)計改造，改成15臺機組，節(jié)約了建設(shè)用地。
在風(fēng)機選點上，盡可能在山脊線上布點，以減少對當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活的影響。同時，為了保護場地的表土，專門設(shè)置了表土堆放區(qū)，工程完工以后，再把表土回填，恢復(fù)原貌。
“在節(jié)約投資和生態(tài)保護博弈面前，我們始終堅持生態(tài)優(yōu)先、主動讓路。”王亮介紹，建設(shè)現(xiàn)場原來有一段直線穿過的集電線路，剛好遇到一塊保護得很好的牧場，他們寧可“繞路”，也堅決不破壞那一塊草地。
諸如這樣的細節(jié)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民看在眼里、喜在心間。生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的建設(shè)理念之下帶來的穩(wěn)定電力保障，也讓當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民看到了新的希望，為鄉(xiāng)村振興和經(jīng)濟發(fā)展注入了新動能。
白瑪曲尼是措美縣人，也是哲古風(fēng)電場的建設(shè)者之一。她坦言，在風(fēng)電場工作不僅能學(xué)到技術(shù)，而且方便照顧家人，“這在過去想都不敢想”。
不敢想的背后，源于哲古風(fēng)電場的建設(shè)為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造的大量就業(yè)機會。據(jù)了解，當(dāng)?shù)赜袛?shù)百人參與哲古風(fēng)電場項目建設(shè)。
不僅如此，哲古風(fēng)電場帶來的穩(wěn)定電力供應(yīng)，也改變了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活。
在哲古鎮(zhèn)中心經(jīng)營一家小商店的索朗旦增談起今昔變化，臉上洋溢著燦爛的笑容。他告訴記者，以前時不時會遇到停電問題，影響商店生意，如今電力供應(yīng)穩(wěn)定了，生意也跟著好轉(zhuǎn)起來。
“風(fēng)電場的并網(wǎng)發(fā)電，不僅為我們提供了穩(wěn)定可靠的電力保障，有力助推了鄉(xiāng)村振興進程，而且逐步實現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)牧業(yè)向現(xiàn)代清潔能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，推動鄉(xiāng)村經(jīng)濟的多元化發(fā)展。”措美縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局相關(guān)負責(zé)人表示。
