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一臺(tái)16兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組，有多大？

——單支葉片長123米，能夠同時(shí)容納300個(gè)成年人并肩站立，葉輪掃風(fēng)面積約5萬平方米，相當(dāng)于7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場。

一臺(tái)16兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組，能發(fā)多少電？

——滿發(fā)風(fēng)速下，每年可輸出超過6600萬千瓦時(shí)的清潔電能，能夠滿足3.6萬戶家庭一年的生活用電。

7月19日，全球首臺(tái)16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組在福建北部海域順利完成并網(wǎng)發(fā)電。這是目前全球范圍內(nèi)單機(jī)容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕的風(fēng)電機(jī)組。

協(xié)同、創(chuàng)新、突破，中國海上風(fēng)電裝備正為全球行業(yè)發(fā)展樹立新標(biāo)桿。

百米高空“穿針引線”

記者從福州長樂松下港乘船出發(fā)，經(jīng)過兩個(gè)多小時(shí)航行，寬闊蔚藍(lán)的海面上，陣陣海風(fēng)勁掠而過，一臺(tái)白色巨型風(fēng)車正在展翼“捕風(fēng)”。

據(jù)長江三峽集團(tuán)福建能源投資有限公司執(zhí)行董事、黨委書記雷增卷介紹，16兆瓦風(fēng)電機(jī)組輪轂中心高度152米，約相當(dāng)于一座52層大樓的高度；機(jī)艙、發(fā)電機(jī)組合體重達(dá)385噸，相當(dāng)于190臺(tái)越野車的重量；單只葉片重54噸，葉輪掃風(fēng)面積約5萬平方米。

這樣的龐然大物，是如何穩(wěn)穩(wěn)地立在海上的？

負(fù)責(zé)現(xiàn)場施工的中鐵大橋局平潭外海海上風(fēng)電場項(xiàng)目經(jīng)理程細(xì)平說，這里常年風(fēng)高浪急、海況惡劣，施工作業(yè)本就困難重重。再加之海上大兆瓦風(fēng)機(jī)的尺寸和重量，都遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)機(jī)，更為裝機(jī)帶來挑戰(zhàn)。

“葉片長度123米，是目前全球最長的葉片。”程細(xì)平說，在吊裝時(shí)需要將每支葉片的直徑為42毫米的176顆螺栓同時(shí)插入直徑為45毫米的螺栓孔里面，實(shí)現(xiàn)葉片與輪轂精準(zhǔn)對接，這堪稱百米高空中的“穿針引線”。

工欲善其事，必先利其器。為確保風(fēng)機(jī)安裝任務(wù)順利完成，施工方從廣東沿海調(diào)來由三峽集團(tuán)投資建造的全球首艘2000噸級海上風(fēng)電安裝平臺(tái)——“白鶴灘”號。

“穩(wěn)是在百米高空進(jìn)行吊裝作業(yè)的關(guān)鍵，任何一絲晃動(dòng)對于吊裝作業(yè)來說都有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。”三峽物資招標(biāo)公司“白鶴灘”號技術(shù)負(fù)責(zé)人王懷剛說，“白鶴灘”號海上風(fēng)電安裝平臺(tái)可將120米高的樁腿插入海底，牢牢站立在海上作業(yè)點(diǎn)，通過馬達(dá)發(fā)力將平臺(tái)升至海面上方，在施工時(shí)穩(wěn)如磐石，從而完成毫米級高精度吊裝。

為了搶抓施工窗口期，吊裝工作必須爭分奪秒。王懷剛說，從6月23日開始，“白鶴灘”號海上風(fēng)電安裝平臺(tái)上的100多位工作人員就日夜奮戰(zhàn)，采用分體式吊裝的辦法，分別安裝風(fēng)電機(jī)的塔筒、機(jī)艙、發(fā)電機(jī)、輪轂和葉片。

6月28日14時(shí)30分，經(jīng)過30多個(gè)小時(shí)不間斷的葉片安裝，16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組成功吊裝。

關(guān)鍵核心部件全面國產(chǎn)化

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，這臺(tái)由三峽集團(tuán)與金風(fēng)科技聯(lián)合研發(fā)的16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組，標(biāo)志著中國海上風(fēng)電在高端裝備制造能力、深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電施工能力上實(shí)現(xiàn)重要突破，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

“這臺(tái)機(jī)組在關(guān)鍵核心部件上實(shí)現(xiàn)了全面的國產(chǎn)化。”雷增卷說，長期以來，我國海上風(fēng)電裝備國產(chǎn)化水平較低，尤其是核心部件主軸承、超長葉片長期對外依賴。此次在風(fēng)機(jī)主軸承、葉片和傳動(dòng)鏈等方面實(shí)現(xiàn)重大突破。

“主軸軸承是風(fēng)電機(jī)組核心部件，素有風(fēng)電機(jī)組心臟之稱。”三峽集團(tuán)福建公司工程管理部負(fù)責(zé)人周興政說，此前由于主軸軸承技術(shù)壁壘高，風(fēng)機(jī)主軸軸承主要依賴進(jìn)口。此次金風(fēng)科技聯(lián)合洛陽軸承協(xié)同創(chuàng)新，歷時(shí)9個(gè)多月，外徑可達(dá)3.2米的主軸軸承順利下線交付，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)替代。

周興政說，為保證軸承符合工藝要求，研發(fā)團(tuán)隊(duì)冒著高溫全程跟蹤軸承的熱處理過程，順利實(shí)現(xiàn)軸承裝配一次成功，軸承尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到P5級較高精度，為主軸軸承的國產(chǎn)化積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

葉片研發(fā)、生產(chǎn)，也是一個(gè)重要的突破點(diǎn)。牽頭葉片研發(fā)的金風(fēng)科技研發(fā)中心工程師袁淵說，對于123米長的這樣一個(gè)“巨無霸”，既能抗彎，還要足夠輕質(zhì)、可靠性好，這對葉片的材料、設(shè)計(jì)和加工工藝等提出了更高要求。

在葉片加長的基礎(chǔ)上，如何減重？袁淵介紹說，超長的葉片使得以往的玻纖和樹脂材料無法滿足需求，經(jīng)過多次試驗(yàn)后，葉片的內(nèi)部主梁結(jié)構(gòu)首次采用碳纖維材料，重量減輕了20%。

一次次試驗(yàn)、一項(xiàng)項(xiàng)對比……歷時(shí)一年多技術(shù)攻關(guān)，16兆瓦海上風(fēng)機(jī)葉片終于成形，通過測試。

大塊頭更有大智慧。“機(jī)組全面實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和智能化。”袁淵說，遍布整機(jī)的數(shù)百個(gè)傳感器和機(jī)艙上的激光雷達(dá)可以感知溫度、濕度、風(fēng)速等信息，數(shù)字化跟蹤機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，在惡劣氣象條件下，還能通過機(jī)組自身的智慧“大腦”，進(jìn)行風(fēng)機(jī)角度、功率的調(diào)節(jié)。

“大兆瓦機(jī)組可以有效減少同等裝機(jī)規(guī)模的風(fēng)機(jī)數(shù)量，節(jié)約海域使用面積，是當(dāng)前海上風(fēng)電降本增效的重要途徑。”雷增卷說，16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的安裝推廣，將有效降低海上風(fēng)電項(xiàng)目度電成本、提高項(xiàng)目收益率，具有顯著的行業(yè)引領(lǐng)示范作用。

“海上風(fēng)電是典型的鏈條式產(chǎn)業(yè)。16兆瓦風(fēng)電機(jī)組擁有上萬個(gè)零部件，這離不開上下游產(chǎn)業(yè)鏈的支撐。”金風(fēng)科技股份有限公司總裁曹志剛說，這充分展現(xiàn)了中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、供應(yīng)鏈協(xié)同、工程能力、實(shí)驗(yàn)測試等方面的綜合實(shí)力，為全球海上風(fēng)電發(fā)展樹立了全新的標(biāo)桿。

海上風(fēng)電挺進(jìn)深遠(yuǎn)海

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，16兆瓦機(jī)組的成功應(yīng)用，標(biāo)志著我國風(fēng)電裝備產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”到“并跑”再到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。

“過去國內(nèi)海上風(fēng)電開發(fā)由于起步晚，在人才、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等各方面都與國外存在很大差距。”雷增卷說，依靠強(qiáng)大的自主創(chuàng)新，中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)突破和海上風(fēng)電裝備制造的產(chǎn)業(yè)化、國產(chǎn)化。

“中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈從小到大、從弱到強(qiáng)。”曹志剛說，上下游互相交織的開放性合作，不僅推動(dòng)全行業(yè)向大兆瓦海上風(fēng)機(jī)升級，還讓創(chuàng)新技術(shù)在更多的下游實(shí)踐應(yīng)用中不斷地完善，讓中國風(fēng)電整機(jī)和配套供應(yīng)鏈產(chǎn)品在全球風(fēng)電市場上具有更強(qiáng)的競爭力和吸引力。

當(dāng)前我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模已穩(wěn)居世界首位，風(fēng)電早已成為我國重要的電力來源。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，隨著我國大容量海上風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)進(jìn)步和商業(yè)化進(jìn)程，我國海上風(fēng)電前景廣闊，已經(jīng)從淺海向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)。

“當(dāng)前，深遠(yuǎn)海已成為海上風(fēng)電布局的新方向，技術(shù)創(chuàng)新助推海上風(fēng)機(jī)進(jìn)入‘大’時(shí)代。”中國能源研究會(huì)特邀副理事長鐘俊表示，隨著海上風(fēng)電從探索期、培育期進(jìn)入到高速的發(fā)展期，海上風(fēng)電布局也從近淺海逐步向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)，在關(guān)鍵技術(shù)和制造能力及應(yīng)用領(lǐng)域等方面不斷進(jìn)步。

在“雙碳”目標(biāo)指引下，全球能源結(jié)構(gòu)重塑，海上風(fēng)電成為我國推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。

“海上風(fēng)電具有產(chǎn)業(yè)鏈長、技術(shù)含量高、產(chǎn)業(yè)規(guī)模大等特點(diǎn)。我國擁有豐富的海上風(fēng)能資源，海上風(fēng)電作為我國實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的重要支撐，具有良好的發(fā)展前景。”中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)秘書長秦海巖說，在新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換和經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展中，綠色、便宜的風(fēng)電將發(fā)揮越來越重要的基礎(chǔ)支撐作用。

風(fēng)從海上來，潮起正揚(yáng)帆。今天，中國的海上風(fēng)機(jī)在更廣闊的海域安家落戶，繼續(xù)著變海風(fēng)為能源的努力。 

原標(biāo)題：御風(fēng)而行逐深藍(lán)——全球首臺(tái)16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的背后