6月28日，全球首座風漁融合浮式平臺——國家能源集團龍源電力“國能共享號”正式投產(chǎn)，在浮式海上風電領(lǐng)域開創(chuàng)“水下養(yǎng)魚、水上發(fā)電”新場景，風漁融合的海洋經(jīng)濟開發(fā)新模式照進現(xiàn)實。
這種“綠色能源”和“藍色糧倉”的創(chuàng)新結(jié)合有哪些技術(shù)亮點？它為海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了哪些經(jīng)驗？本報記者去項目現(xiàn)場作了探訪。
“水下養(yǎng)魚、水上發(fā)電”，實現(xiàn)海洋資源集約高效開發(fā)利用
在福建莆田南日鎮(zhèn)海上風電場，一座座白色風機葉輪隨風轉(zhuǎn)動。蔚藍海面的連片風機中，一臺坐落于明黃色三角形鋼鐵底座上的風機格外醒目，它就是全球首座風漁融合浮式平臺——國家能源集團龍源電力“國能共享號”。
乘船接近，拾級而上，記者來到這座漂浮式海上風電平臺。抬頭望，一座高聳的風機佇立在這個三角形平臺邊角；往里走，平臺正中間有一處穿著網(wǎng)衣的正六邊形養(yǎng)殖區(qū)；平臺上，4根自動灑料機分散在養(yǎng)殖區(qū)域四周。正值投喂時間，只見其中一座約2米高的立柱開始自動投食，不出幾秒，海面游來一群小魚爭奪餌料。
“‘國能共享號’位于莆田南日島國家級海洋牧場示范區(qū)，這里也是福建省首個國家級海洋牧場示范區(qū)。”國家能源集團龍源電力福建公司風漁融合項目部主任林燊告訴記者，該項目在海面上架有一座漂浮式風機，底下設(shè)計養(yǎng)殖網(wǎng)箱，養(yǎng)殖水體約1萬立方米，相當于5個標準游泳池大小。這種海上風力發(fā)電結(jié)合深海養(yǎng)殖的模式，在全球范圍內(nèi)還是第一次。
在平臺上，記者看見兩名頭戴安全帽的工作人員拽住一根長繩，將一臺白色機器從海里緩緩撈出。“這是自動巡檢機器人，可以在海下檢查網(wǎng)衣破損、清潔情況，如果發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖網(wǎng)需要修整，把清洗機器人放入養(yǎng)殖區(qū)域內(nèi)就能自動完成清理。”林燊說。
“水下養(yǎng)魚、水上發(fā)電”實現(xiàn)了海上“綠色能源”和“藍色糧倉”的集約化開發(fā)利用，但是否也意味著需要更多人工投入？“實際上，‘國能共享號’大大節(jié)省了人工成本，項目搭載信息化、智能化的深遠海養(yǎng)殖設(shè)備，還搭建了在線監(jiān)測水質(zhì)環(huán)境和水文數(shù)據(jù)的傳感器，可以對水體溫度等參數(shù)進行監(jiān)控。技術(shù)人員坐在位于南日島的中控室內(nèi)，就能通過遠程監(jiān)控查看平臺的運行情況，還能遠程完成餌料投喂等操作，一個月上平臺巡檢一次即可，有效提高了養(yǎng)殖收益率。”林燊介紹。今年4月初，首批1萬尾大黃魚魚苗歡暢入水，一個養(yǎng)殖周期后，魚品收入預計可達百萬元。平臺上的風機投產(chǎn)后，一天可以發(fā)電9.6萬千瓦時，約能滿足4.2萬人一天的生活用電，真正實現(xiàn)海洋資源集約高效開發(fā)利用。
跨界合作，自主創(chuàng)新，完成“從0到1”的技術(shù)革新
“國能共享號”雖是海上漂浮式平臺，置身其上卻幾乎感受不到一絲晃動。這樣一個龐然大物是如何搬運到海上“扎牢”并固定的？
“固定平臺靠的是吸力錨和錨鏈。”國家能源集團龍源電力科技信息部副主任范曉旭告訴記者，“國能共享號”分為水上設(shè)備和水下基礎(chǔ)兩部分。水上的漂浮式平臺先在浙江舟山進行整體搭建，平臺為立柱半潛式結(jié)構(gòu)，每根立柱高24米、間距70米，設(shè)計吃水14米，總重量有4900噸，相當于3000多輛小汽車的重量。漂浮式平臺搭建完成后，從浙江舟山拖航至福建平潭金井碼頭，在該碼頭安裝好風電機組，便完成了水上設(shè)備的建造。
“水下的部分主要是在南日島海上風電場水域安裝吸力錨和錨鏈，海下9條錨鏈共有300多個配重塊，總重量超過千噸。完成水下安裝后，我們把裝好風電機組的漂浮式平臺拖航至南日島海上風電場水域，利用錨鏈和吸力錨筒與海床連接固定，海水的阻力也進一步保障了平臺穩(wěn)定性。”范曉旭說。
海上風電并非新鮮事物，“水下養(yǎng)魚、水上發(fā)電”的概念設(shè)想也早已有之，但將項目從構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實，“國能共享號”是第一個，在建設(shè)過程中，更是完成了不少“從0到1”的創(chuàng)新。
“項目初始設(shè)計階段，我們就開展了能源電力、風機制造、海洋工程、漁業(yè)養(yǎng)殖等跨領(lǐng)域融合研究，攻克了漂浮式風電基礎(chǔ)設(shè)計、風電機組適應性改造、動態(tài)海纜和錨泊系統(tǒng)設(shè)計等技術(shù)，完成了總體性能、結(jié)構(gòu)、機械、電氣、養(yǎng)殖等14個專業(yè)設(shè)計。”林燊說，“我們還開發(fā)了適用于漂浮式風機的控制算法和使用平臺穩(wěn)定控制策略，完成了10多項關(guān)鍵技術(shù)升級，全力保證浮式風機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，填補了行業(yè)的技術(shù)空白。”
在“國能共享號”上轉(zhuǎn)一圈，記者發(fā)現(xiàn)有不少暗藏玄機的巧妙設(shè)計——
平臺一側(cè)機房屋頂，一排光伏板排列齊整，不同于傳統(tǒng)屋頂光伏靠支架支撐，這些緊貼屋頂?shù)墓夥骞庹彰娣e更大，也避免了海水侵蝕支架的風險。
再仔細觀察平臺模型，記者發(fā)現(xiàn)三根關(guān)鍵立柱并非圓柱體，上半截設(shè)計有些許傾斜弧度，為何這樣設(shè)計？“是為了避免海浪沖上平臺。”范曉旭解釋，南日島常見臺風天氣，為了保障安全，平臺三立柱在關(guān)鍵水位做了斜面設(shè)計，即便海浪拍打，也較難“爬”上平臺，能有效規(guī)避自然災害帶來的風險。“我們在設(shè)計階段就聯(lián)合科研院所，針對東南沿海夏季多臺風等惡劣天氣環(huán)境，綜合分析了適用海域、水動力性能等因素，經(jīng)過多輪仿真模擬和設(shè)計優(yōu)化，最終探索形成了這個適合我國海域的漂浮式基礎(chǔ)型式，能有效應對海上極端氣候挑戰(zhàn)。”范曉旭說。
資源豐富，技術(shù)完備，深遠海風電產(chǎn)業(yè)前景可期
6月28日，隨著直徑130米的巨大葉輪開始緩緩轉(zhuǎn)動，“國能共享號”正式并網(wǎng)投產(chǎn)，為千家萬戶帶來源源不斷的綠色電能。數(shù)據(jù)顯示，目前莆田域內(nèi)平海灣、興化灣海上風電場裝機總規(guī)模已達140.4萬千瓦，每年可提供清潔電能約61億千瓦時。
中國擁有豐富的海上風能資源，全國有1.8萬公里的海岸線，近海水深在5至50米范圍內(nèi)，風能資源技術(shù)開發(fā)量約5億千瓦，而深遠海風能資源可開發(fā)量約為近海的3到4倍。再看風能利用情況，根據(jù)國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)，今年一季度，全國風電新增并網(wǎng)容量1550萬千瓦，其中海上風電69萬千瓦。截至3月底，全國風電累計并網(wǎng)容量達到4.57億千瓦，其中海上風電3803萬千瓦，裝機規(guī)模穩(wěn)居全球首位。一季度，全國風電發(fā)電量2636億千瓦時，同比增長16%。這意味著，風力發(fā)電正成為中國推進能源低碳轉(zhuǎn)型進程中的關(guān)鍵力量。
大自然賜予的“風光”無限，但伴隨海上風電快速發(fā)展及近海場址資源趨緊，適用于深遠海域風能利用的海上漂浮風電，將成為未來中國海上風電發(fā)展的主要方向。從這個角度看，以“國能共享號”為代表的浮式海上風電的順利投產(chǎn)，對于促進行業(yè)發(fā)展具有重要意義。
“‘國能共享號’開創(chuàng)性地將海上風力發(fā)電和深海養(yǎng)殖平臺合為一體，實現(xiàn)了海洋經(jīng)濟的跨產(chǎn)業(yè)融合。項目引入光伏、風電等設(shè)備，填補了傳統(tǒng)海洋牧場普遍存在的供電不足、不穩(wěn)定等情況，平臺設(shè)備發(fā)出的電力可用于養(yǎng)殖投喂設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、洗網(wǎng)設(shè)備等，實現(xiàn)電力‘自發(fā)自用’，兼具經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。”范曉旭說。
放眼全國，多地海上風電項目建設(shè)正酣。6月27日，國內(nèi)首個批量化應用單機容量16兆瓦海上風電項目——三峽集團福建漳浦六鰲海上風電場二期項目實現(xiàn)全容量并網(wǎng)，對于推動中國海上風電大型國產(chǎn)裝備高質(zhì)量發(fā)展意義重大。2019年至2024年，福建三峽海上風電國際產(chǎn)業(yè)園相繼下線中國自主研發(fā)的6.7兆瓦、8兆瓦、10兆瓦、13兆瓦、13.6兆瓦、16兆瓦、18兆瓦海上風電機組，形成具有全球競爭力、水平領(lǐng)先的風電產(chǎn)業(yè)鏈和供應鏈。6月26日，東方電氣集團自主研制的18兆瓦半直驅(qū)海上風電機組在廣東汕頭風電臨海試驗基地順利并網(wǎng)發(fā)電，刷新已并網(wǎng)風電機組單機容量最大的世界紀錄。該機組部件級國產(chǎn)化率達100%，每年平均發(fā)電量約7200萬千瓦時，可滿足約4萬戶家庭一年的用電量。
國家能源局有關(guān)負責人表示，中國可再生能源行業(yè)始終堅持走技術(shù)創(chuàng)新道路，以技術(shù)產(chǎn)品的加速迭代，滿足不斷變化的市場需求。目前，中國風電領(lǐng)域在機組大型化、漂浮式風電等方面均達到國際先進水平。接下來，將統(tǒng)籌優(yōu)化海上風電布局，推動海上風電基地建設(shè)，穩(wěn)妥有序推動海上風電向深水遠岸發(fā)展。