藍(lán)海馭長(zhǎng)風(fēng) 萬里惠千城

——“海上風(fēng)電安全高效開發(fā)成套技術(shù)和裝備及產(chǎn)業(yè)化”推動(dòng)我國(guó)海上風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展

6月24日，全國(guó)科技大會(huì)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)、兩院院士大會(huì)在京召開，由三峽集團(tuán)作為第一完成單位申報(bào)的“海上風(fēng)電安全高效開發(fā)成套技術(shù)和裝備及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目獲得2023年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這是繼“長(zhǎng)江三峽樞紐工程”榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)后，三峽集團(tuán)再一次作為第一完成單位榮膺國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

▲ 2021年的三峽能源福建興化灣海上風(fēng)電場(chǎng)，建設(shè)有當(dāng)時(shí)單機(jī)容量亞太地區(qū)最大、全球第二大的10兆瓦風(fēng)電機(jī)組 三峽能源供圖

我國(guó)海上風(fēng)能資源豐富，發(fā)展海上風(fēng)電對(duì)保障我國(guó)能源安全、推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。十多年來，中國(guó)海上風(fēng)電事業(yè)從“一片空白”走向“世界領(lǐng)先”，海上風(fēng)電裝機(jī)容量登頂世界，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。一代海上風(fēng)電人與風(fēng)為伍、踏浪而行，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展打造“藍(lán)色引擎”。

風(fēng)起東海濱

2010年，初夏的黃浦江兩岸郁郁蔥蔥。在國(guó)際社會(huì)日益關(guān)注全球氣候變化、低碳技術(shù)時(shí)，首次以“低碳世博”為理念的上海世博會(huì)如同一部百科全書，被全球7300多萬“讀者”翻閱。

距會(huì)址70公里，34臺(tái)風(fēng)機(jī)矗立于碧海之上。這座因世博會(huì)而建設(shè)的亞洲第一個(gè)大型海上風(fēng)電場(chǎng)——上海市東海大橋風(fēng)電場(chǎng)不僅為世博會(huì)送去清潔能源，更向世界彰顯著中國(guó)探索“藍(lán)色引擎”的決心。

經(jīng)略海洋、向海圖強(qiáng)，是高質(zhì)量發(fā)展的題中之義，也是全面深化改革開放的必然要求。發(fā)展海上風(fēng)電，更是我國(guó)基于地理特征、資源稟賦和發(fā)展機(jī)遇的考量。

“藍(lán)色國(guó)土”上，有資源之利。我國(guó)海域面積廣闊，發(fā)展風(fēng)電不占耕地和林地，且風(fēng)能資源集中、出力穩(wěn)定、風(fēng)功密度高，可驅(qū)動(dòng)大容量風(fēng)機(jī)。據(jù)中國(guó)氣象局評(píng)估，我國(guó)海上風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)潛力超過35億千瓦，超過迄今為止全國(guó)累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量。目前，海上風(fēng)電的實(shí)際利用率不足1%，未來開發(fā)潛力巨大。

“綠色賬本”里，有“降碳”之計(jì)。“雙碳”目標(biāo)下，海上風(fēng)電正成為我國(guó)推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。據(jù)測(cè)算，海上平均風(fēng)速比陸上高20%左右，海上風(fēng)電年平均利用小時(shí)數(shù)超過2500小時(shí)，最高可超過4000小時(shí)，平均比陸上風(fēng)電高500小時(shí)左右，同時(shí)距負(fù)荷中心較近，具有更高的能源效益。

“發(fā)展大計(jì)”中，有產(chǎn)業(yè)之重。現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系是現(xiàn)代化國(guó)家的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，海上風(fēng)電是典型的鏈條式產(chǎn)業(yè)，不僅能夠帶動(dòng)關(guān)鍵原材料及核心零部件、裝備制造、施工安裝等鏈上企業(yè)，還能聯(lián)動(dòng)重型運(yùn)輸、鋼鐵、化工等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通過產(chǎn)業(yè)配套與組合，形成規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)集群。

“安全底座”上，有民生之需。我國(guó)是世界最大的能源消費(fèi)國(guó)，能源的飯碗必須牢牢端在自己手里。然而，我國(guó)能源供應(yīng)和能源需求逆向分布特征明顯，東部地區(qū)人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源需求旺盛且增長(zhǎng)迅速，但傳統(tǒng)能源資源匱乏，能源對(duì)外依賴性強(qiáng)。我國(guó)海域面積遼闊，近海5-50米水深范圍內(nèi)，風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量約5億千瓦，深遠(yuǎn)海風(fēng)能資源可開發(fā)量是近海的3-4倍。公開報(bào)道顯示，到2030年，海上風(fēng)電發(fā)電量占東部沿海地區(qū)用電量比重預(yù)計(jì)約10%；到2060年，該比重將超過30%。海上風(fēng)電將成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和應(yīng)對(duì)氣候變化的重要支撐。

▲全球首臺(tái)16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組 攝影：韓磊

“向海之路是一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重要途徑”“海洋是高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略要地”“尤其要推進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過程中急需的核心技術(shù)和關(guān)鍵共性技術(shù)的研究開發(fā)”……習(xí)近平總書記的論述，蘊(yùn)藏著深刻的海洋情懷和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考量。

海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的具體體現(xiàn)，高端海洋裝備和前沿海洋工程技術(shù)更是全球海洋科學(xué)技術(shù)的制高點(diǎn)，推動(dòng)海上風(fēng)電安全高效規(guī)模化經(jīng)濟(jì)性開發(fā)，必須緊緊抓住創(chuàng)新“牛鼻子”。其中，除了依靠科研機(jī)構(gòu)的前沿工作，還要發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用和企業(yè)在科技創(chuàng)新中的主體地位，立足需求定方向，以方向倒逼創(chuàng)新，將困難挑戰(zhàn)化機(jī)遇，抓住機(jī)遇練本領(lǐng)，最終形成海上風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展的扎實(shí)推力。

風(fēng)貫三萬里

說到海上風(fēng)電，不能繞開兩片海。一片是海上風(fēng)電“搖籃”的歐洲北海，另一片則是“挑戰(zhàn)密布”的中國(guó)南海。

得益于歐洲北海淺水深、砂質(zhì)海床承載力高等得天獨(dú)厚的自然環(huán)境，早在1991年，世界上第一座真正意義上的海上風(fēng)電場(chǎng)誕生。

相比之下，中國(guó)南海海域地質(zhì)條件復(fù)雜、波流變化多端、氣候變幻莫測(cè)、臺(tái)風(fēng)頻發(fā)。曾有業(yè)內(nèi)人士說，若有人能在南海近海豎起風(fēng)機(jī)，那他們?cè)谌蛭宕笱蟮娜魏我黄Ｓ蚨伎梢载Q起風(fēng)機(jī)。

不出海，捕風(fēng)生電只是空談；出海，技術(shù)底子薄，連打樁都是難事。

2021年末，315臺(tái)“中國(guó)三峽”風(fēng)機(jī)颯颯列陣南海，四大類16種細(xì)分基礎(chǔ)型式匯集出海上風(fēng)電基礎(chǔ)的“博物館”，以多個(gè)“全國(guó)之最”“世界之最”為我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

“扎”下風(fēng)機(jī)的，是怎樣一支隊(duì)伍？

一支過大江、進(jìn)大山、建大壩的隊(duì)伍，一支建設(shè)運(yùn)營(yíng)著世界最大水工程的隊(duì)伍。

在十余年時(shí)間里，這支隊(duì)伍凝聚產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體數(shù)十家單位、上萬名建設(shè)者，伴隨著我國(guó)海上風(fēng)電從潮間帶、淺海向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)的腳步，在海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、施工安裝、運(yùn)行維護(hù)和電力送出方面全面實(shí)現(xiàn)國(guó)際引領(lǐng)。

為什么是這支隊(duì)伍？

讓我們將視野拉遠(yuǎn)，溯長(zhǎng)江而上尋找答案。

2010年，金秋十月。當(dāng)東海大橋風(fēng)機(jī)陣列展臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，三峽工程首次蓄水至175米正常蓄水位，世界規(guī)模最大的水利樞紐開始全面發(fā)揮綜合效益。

“三峽工程因創(chuàng)新而生，創(chuàng)新是我們刻在骨子里的基因。從水電到風(fēng)電，盡管事業(yè)不同，但創(chuàng)新精神不會(huì)斷檔。”三峽集團(tuán)科技創(chuàng)新部主任劉運(yùn)志感慨，“我們不斷錘煉‘出題者’‘答題者’和‘應(yīng)用者’能力，聚集優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)集中攻關(guān)，帶動(dòng)行業(yè)敢研敢用。一代代三峽人在清潔能源‘創(chuàng)新田’上不停撒種，從長(zhǎng)江撒向海洋。”

2010年起，三峽集團(tuán)加快海上風(fēng)電集中連片規(guī)模化開發(fā)，全面掌握海上風(fēng)電開發(fā)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模、管理、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、人才、品牌“六個(gè)引領(lǐng)”。

——設(shè)計(jì)更安全。面對(duì)海底地基復(fù)雜、臺(tái)風(fēng)強(qiáng)、浪流大等海洋環(huán)境，創(chuàng)新系列海上風(fēng)電新型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)立復(fù)雜海洋環(huán)境海上風(fēng)電設(shè)計(jì)理論方法體系。

圍繞工程項(xiàng)目開展風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型、大直徑筒型、新型嵌巖樁等筒基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究和抗冰結(jié)構(gòu)研究，讓如同“筷子插入豆腐里”的風(fēng)電樁在海底穩(wěn)穩(wěn)“扎根”，一系列新體系、新方法、新理論推動(dòng)海上風(fēng)電安全發(fā)展拾級(jí)而上。

——安裝更高質(zhì)。立足海上風(fēng)電建設(shè)窗口期短的現(xiàn)實(shí)，提出復(fù)雜海洋環(huán)境下海上風(fēng)電安全高效施工安裝成套技術(shù)，研制新型施工安裝裝備，破解不同類型基礎(chǔ)安裝難題。國(guó)內(nèi)首艘2000噸級(jí)海上風(fēng)電安裝平臺(tái)“白鶴灘”號(hào)、國(guó)內(nèi)首艘“運(yùn)輸+起重”一體化深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電施工船“烏東德”號(hào)先后亮相南海，水電與風(fēng)電大國(guó)重器“雙向奔赴”。

——發(fā)電更高效。持續(xù)推動(dòng)海上風(fēng)電機(jī)組大型化發(fā)展，解開我國(guó)海域特有環(huán)境適應(yīng)性難題，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電機(jī)組臺(tái)風(fēng)期發(fā)電功能。

推動(dòng)了4兆瓦到16兆瓦系列海上風(fēng)機(jī)的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，引領(lǐng)風(fēng)機(jī)容量進(jìn)入“兩位數(shù)時(shí)代”。投運(yùn)以來，“中國(guó)造”風(fēng)機(jī)陣列成功經(jīng)受多次超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)考驗(yàn)，化“臺(tái)風(fēng)危機(jī)”為“發(fā)電良機(jī)”。

——送電更長(zhǎng)遠(yuǎn)。勾勒集中連片規(guī)模化及深遠(yuǎn)海發(fā)展藍(lán)圖，解決了高電壓大容量海上風(fēng)電電力集中送出關(guān)鍵技術(shù)與裝備的難題。

組織不同電壓等級(jí)的海底電纜研發(fā)，推動(dòng)我國(guó)海上升壓站從無到有、從有到優(yōu)，打造全球輸送容量最大、電壓等級(jí)最高的海上風(fēng)電柔性直流輸電系統(tǒng)，為海上風(fēng)電向深遠(yuǎn)海、大規(guī)模、低成本發(fā)展帶來可能。

取得的成績(jī)得到了中國(guó)工程院院士馬洪琪等多名院士專家的高度評(píng)價(jià)：“為突破我國(guó)海上風(fēng)電高效、優(yōu)質(zhì)、低成本、規(guī)模化開發(fā)的技術(shù)瓶頸，形成自主創(chuàng)新的成套技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”“總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。

僅僅十余年，從“一片空白”到“國(guó)際領(lǐng)先”，短短四個(gè)字的變化，難以道明一路走來的艱辛。

回顧來路，“國(guó)家卓越工程師”稱號(hào)獲得者，三峽集團(tuán)所屬三峽上海院首席專業(yè)師、總工程師林毅峰談起17年前初征東海大橋風(fēng)電場(chǎng)的心情，或許這也是第一代海上風(fēng)電人對(duì)使命的回應(yīng)——

“很興奮，但也有責(zé)任重大帶來的壓力。”

風(fēng)勁潮涌時(shí)

十年征程，如投石問海，也如滾石上山。

在縱貫我國(guó)南北18000公里的“藍(lán)色走廊”上，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目創(chuàng)新成果已成功應(yīng)用于遼寧莊河、江蘇如東、福建興化灣和廣東陽江等我國(guó)70%以上海上風(fēng)電項(xiàng)目，支撐超過2400萬千瓦規(guī)模的海上風(fēng)電建設(shè)，經(jīng)濟(jì)效益超600億元，減排二氧化碳約5000萬噸。

數(shù)據(jù)所折射的，是暖心的“民生賬”——

共享發(fā)展，生活向好。對(duì)8600萬“大灣區(qū)居民”來說，藍(lán)色電能一端連接著“降碳曲線”，一端連接著“品質(zhì)生活”。世界夜景衛(wèi)星圖上，粵港澳大灣區(qū)璀璨的燈光交相輝映，三峽廣東陽江沙扒海上風(fēng)電項(xiàng)目每年可為粵港澳大灣區(qū)提供約56億千瓦時(shí)的清潔電能，相當(dāng)于減排二氧化碳480萬噸，可滿足240萬戶家庭年用電量。

綠色發(fā)展，動(dòng)力向“新”。海上風(fēng)電是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要并網(wǎng)送出、海上施工、運(yùn)行維護(hù)等配套工程技術(shù)配合，這為地方經(jīng)濟(jì)帶來綠色增長(zhǎng)極。江蘇小城如東，這個(gè)一度以化工、食品、農(nóng)業(yè)、紡織為主的縣城，在引入以風(fēng)電為主的新能源產(chǎn)業(yè)企業(yè)群進(jìn)駐后，形成集制造、施工、運(yùn)維、檢測(cè)為一體的海上風(fēng)電設(shè)備制造全產(chǎn)業(yè)鏈，蹚出了綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的新路子。10年來，如東縣經(jīng)濟(jì)總量翻了近3番，生態(tài)環(huán)境持續(xù)向好，2023年優(yōu)良天數(shù)比率全省最高。

協(xié)調(diào)發(fā)展，結(jié)構(gòu)向優(yōu)。2023年12月21日，全球首臺(tái)16兆瓦超大容量海上風(fēng)電機(jī)組在三峽集團(tuán)平潭海上風(fēng)電場(chǎng)刷新海上風(fēng)電單機(jī)日發(fā)電量世界紀(jì)錄。從平潭“一點(diǎn)”向南北“一線”縱觀，從服務(wù)東北振興戰(zhàn)略，到長(zhǎng)三角一體化戰(zhàn)略、粵港澳大灣區(qū)戰(zhàn)略，不斷延伸的“藍(lán)色走廊”正從能源“神經(jīng)末梢”變?yōu)椤皬?qiáng)筋健骨”，與“西電東送”國(guó)家戰(zhàn)略構(gòu)成時(shí)空互補(bǔ)，為我國(guó)能源安全帶來澎湃動(dòng)能。

從戰(zhàn)略目標(biāo)看，構(gòu)建海洋新質(zhì)生產(chǎn)力，重點(diǎn)在于保障國(guó)家能源安全。目前，全球70%的潛在海風(fēng)資源位于水深大于60米的深水海域。“十四五”后期，我國(guó)海上風(fēng)電將向風(fēng)速條件更好、但建設(shè)條件更嚴(yán)苛的深遠(yuǎn)海推進(jìn)。

發(fā)展海洋新質(zhì)生產(chǎn)力，需要海洋技術(shù)和海洋裝備的科學(xué)水平和新型海洋工業(yè)體系的支撐。其中，勘察設(shè)計(jì)技術(shù)、裝備技術(shù)、施工技術(shù)、輸電技術(shù)有待更多“零的突破”；海上風(fēng)電跨入平價(jià)時(shí)代，降低海上風(fēng)電運(yùn)維成本、推動(dòng)海上風(fēng)電數(shù)字化智能化技術(shù)創(chuàng)新，仍有許多“填空題”要答。

▲ 三峽廣東陽江沙扒海上風(fēng)電項(xiàng)目 三峽能源供圖

“我們已走過千山萬水，但仍需跋山涉水。”所謂戰(zhàn)略機(jī)遇不能靠坐等實(shí)現(xiàn)，而要在最有利于發(fā)展的時(shí)期，用持續(xù)的奮斗和變革，贏來有利于發(fā)展的時(shí)空因素的疊加。

迎向海上風(fēng)電發(fā)展的“黃金時(shí)代”，唯有破浪前行。

大浪淘重器，藍(lán)海起“三峽”。