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迎風弄潮唱新歌
——寫在龍源江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場全部投產發電之際

  龍源電力建成全國最大海上風電場 

  11月23日,隨著龍源江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場二期50mw工程竣工,龍源江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場全部投產發電,加上2010年9月底投產的江蘇如東32mw(潮間帶)試驗風電場,龍源電力在如東縣建成全國規模最大的海上風電場,總裝機容量達到182mw,繼續保持公司在國內海上風電開發領域的領先地位。

  龍源江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場建成後,年上網電量約3.75 億千瓦時,可利用小時數超過2500小時,電價為0.778元/千瓦時,經濟效益可觀;與常規火電相比,每年可節約標煤約11萬噸,減少二氧化碳排放24.7萬噸,社會效益、環保效益顯著。

  龍源江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場是國內首個海上風電場示範項目,於2010年12月6日獲得國家發改委的核準。該項目位於如東縣環港外灘,風機基礎采用單樁和多樁導管架二種基礎形式。其中一期100mw工程選用17台華銳3mw風機和21台西門子2.38mw風機,2011年6月21日工程正式開工建設,同年年底投產發電。二期50mw工程選用20台金風科技2.5mw風機,經過4個月的建設,於11月23日投產發電。

  近年來,在中國國電集團公司“以大力發展新能源引領企業轉型”戰略的指導下,龍源電力大力發展風電產業,同時積極推動海上風電的發展並率先進軍海上風電市場,對海上風電的開發進行了富有成效的探索。

  龍源電力總經理謝長軍表示,龍源江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場的開發建設,對我國開發海上風電場風資源評估選址、規劃設計、施工建設、運行維護具有積極的指導示範意義,為國產海上風電機組走向成熟提供了試驗平台,為國家海上風電規模化開發建設積累了寶貴的經驗。

  排除萬難搶工期

  今年七八月間,三個台風紮堆“光臨”了如東,而這段時間正是龍源江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場二期50mw工程的最佳施工期,原本想利用8月初的潮位吊裝2台風機的計劃也因此落空,施工進度一下子落後了半個月。這突如其來的變故讓現場施工人員倍感壓力。

  潮汐是受月亮影響的,每天漲落兩次,第二天比第一天推遲一個小時左右,15天為一個周期。因為要在漲潮時移船運輸,落潮時坐灘施工,所以施工人員作息和工作的時間要根據潮位變化不斷調整。另外,施工船體龐大、移動緩慢,潮汐又處於不斷變化中,因而施工時間被拆散了,有效時間短而且零碎。所以,工作必須環環相扣,每一分鍾都很重要。有可能就差那麼幾分鍾,就要等到下一個潮位,工程進度就要耽擱一天。眼看著因為自然因素而要耽誤半個月的時間,施工團隊每個人都感受到了嚴峻的挑戰。

  在這個關鍵時刻,龍源人迸發出了新的智慧火花。施工團隊不斷探索調整單樁沉樁和吊裝的施工工藝,加快了施工進度,降低了施工成本,提高了工程質量。

  在基礎方麵,施工團隊利用吊裝船移船的空隙進行單管樁輔件的安裝,“移船”和“輔件安裝”兩道工序同時進行,大幅降低打樁時間。在效率提高的同時,公司施工團隊沉樁技術也越來越成熟,目前單管樁基礎的垂直度控製已由一期工程的平均2‰以內,達到二期工程的平均1‰以內,單樁沉樁技術繼續保持世界先進水平。目前,國外海上風電單樁基礎普遍采用“單樁+過渡段”的方案。為降低施工成本,施工團隊摸索出一套無過渡段單樁工藝,僅因取消過渡段節省灌漿料一項,每台機組就可節約成本40多萬元,僅二期工程建設成本可節省約800萬元,經濟效益明顯。

  在吊裝方麵,施工團隊利用吊裝船移船的時間,在甲板上將電氣設備裝入底節塔筒完成預安裝,同時利用專用吊具,在甲板上就完成機艙的組裝,然後在施工船移至基礎樁時,一次性完成機艙的吊裝,大大節省了吊裝時間。8月20日當天,施工團隊利用大潮位吊裝船可施工時間長的優勢,現場完成了金風#1和#20兩個機位的單管樁沉樁,當月就完成10個機位的單管樁基礎建設。

  公司利用沉樁和吊裝工藝革新,創造了“一天打一根樁,兩天吊裝一台機組”的“龍源海上風電建設速度”。

  開拓進取累經驗

  建設龍源江蘇如東32mw海上(潮間帶)試驗風電場,龍源電力用了16個月,相當於每月單作業麵完成2mw;建設龍源江蘇如東海上(潮間帶)150mw示範風電場一期100mw工程,施工團隊利用三個作業麵用了5個月,每月單作業麵完成6.3mw;而建設龍源江蘇如東海上(潮間帶)150mw示範風電場二期50mw工程,施工團隊在利用1個作業麵的前提下隻用了4個月,每月單作業麵完成12.5mw,建設速度比開始進軍海上風電時提高了6倍多。但這樣的成績並不是一蹴而就的。事實上,龍源電力作為第一個“吃螃蟹”的人,經曆了長久的探索和積累。

  2009年6月,江蘇如東32mw海上(潮間帶)試驗風電場開工建設。該項目是龍源電力開發建設的第一個海上風電項目。當時,這個試驗項目也成了整個行業的焦點,它的開發結果對於我國能否打開海上風電的大門有著舉足輕重的意義。

  那時候,龍源電力還沒有現在的大型施工船,也沒有任何經驗可以借鑒。施工人員幾乎天天都下海,就是為了能盡快掌握海上水文特點,探索一套良好的施工工藝。日複一日,龍源電力的施工人員不斷往返於岸邊和潮間帶,對灘麵情況進行實地考察,最終確定了海纜路徑、施工方案以及風機主設備運輸方案。就這樣,龍源電力掌握了首套潮間帶風電施工工藝,摸索了一條符合中國國情,適應中國沿海水文、地質和海岸特點的海上風電建設道路。2010年9月28日,試驗風電場項目全部竣工投產。

  能夠實現全球海上潮間帶風電場零的突破固然令人欣喜,但是施工技術不過硬,建設工期漫長,以這樣的方式進行大規模海上風電開發是根本不可能的。在潮間帶建設一個風機基礎,混凝土基礎要20天,多管樁基礎要10天,而單管樁基礎則會大大提高施工效率。於是,龍源電力決定在建設江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場一期100mw工程時,大規模應用單樁沉樁技術。

  作為第一個吃螃蟹的人,龍源電力並無國內外先進經驗可循,前兩次單樁沉樁垂直度誤差率都遠超過行業標準,無法滿足風機正常運行的技術要求。當時有外國專家認定,以目前的技術根本無法將誤差率控製在千分之六以內。但是龍源電力經過反複研究後認為,隻要調整到基礎樁在自然狀態下垂直,沉樁必然成功。於是,在專家質疑的目光中,龍源電力開始了第三次單樁沉樁。

  2011年8月13日,經過兩個多小時、三千多下液壓衝擊錘的敲擊,施工團隊將50多米長、5米直徑、幾百噸重的單樁基礎打入了地下40多米的位置,最終將垂直度誤差率控製在了千分之二以內,第一次完成符合行業標準的單樁基礎沉樁工作,也標誌著龍源電力掌握了大規模開發海上風電的核心技術。

  從此,公司夜以繼日,根據潮汐的漲落規律不斷推進工程建設進度。為了保證工程進度,龍源電力施工人員長時間吃在船上,住在船上,在大海與陸地的交界地帶縱橫馳騁。在三個作業麵進場的緊張施工下,2011年底公司成功投產一期100mw工程,保持了龍源海上風電在行業內的領先優勢,為行業開辟了大規模開發海上風電的技術之路。

  龍源江蘇如東150mw海上(潮間帶)示範風電場共辦理了75個機位的海域使用權,在項目建設過程中,公司通過合理規劃,僅用58台風機就完成了150mw容量。公司經過論證,決定充分利用已取得海域使用權的剩餘17個機位安裝海上風機,在不增加用海麵積的前提下,增加投產容量,充分體現了“集約科學用海、提高海域使用率”的開發原則,大大提高了單位海域麵積的風能開發效率。

  技術創新樹品牌

  通過不懈的探索和成功實踐,龍源電力在海風電領域的施工建設中取得多項技術突破,“海上潮間帶風電施工設備”、“鋼管樁打樁施工設備”、“鋼管樁沉樁施工工藝”等22項發明及實用新型專利已通過國家知識產權局授權,“海上(潮間帶)風電場工程建設關鍵技術研究”項目,填補了國內在海上(潮間帶)領域開發風電的技術空白。除此以外,在海上風電領域,龍源電力還獲得中國電力科學技術二等獎、中國施工企業管理協會科學技術一等獎、中國水運建設行業協會科學技術三等獎、中國電力建設科學技術成果一等獎,全國電力行業企業管理創新成果一二等獎各1項、中國電力建設工法1項。

  一次次獎項的獲得,一次次榮譽的表彰,都不斷鞭策著龍源電力積極樹立海上風電的品牌,成為整個行業海上風電開發的標杆。

  探索海上風電開發之路,“最難啃的骨頭”是技術。在試圖突破單管樁技術時,龍源電力麵臨著兩道現實難題:此前世界上對灘塗風電一直處於理論研究階段,從未進入過實際操作領域;潮間帶風電施工需要大量專用施工裝備,但潮間帶灘塗地質鬆軟,用腳在灘麵上輕輕踩幾下,本來“堅硬”的灘麵就會液化成“漿糊狀”,因此潮間帶被俗稱為“鐵板沙”。在“鐵板沙”上,重型機械毫無立足之地,隻有幾米的水深也讓常規施工船舶施展不開,這也是製約潮間帶風電大規模建設的重要瓶頸。核心技術和專業設備,一個都不能少。但作為第一個吃螃蟹的人,龍源電力一無所有,隻有摸著石頭過河。

  根據潮間帶每天潮水漲落、水位不斷變化、有效施工時間零碎的特點,經過兩年多的研究和反複試驗,龍源電力確定了“漲潮時用船運輸設備及施工船隻移場,落潮時坐灘施工”的方案,研製了專門用於潮間帶風電施工的淺吃水可坐灘平底駁船,使潮間帶風電施工由不可能成為可能,從而填補了世界潮間帶風電開發的技術空白。同時,公司創新施工組織方式,加強施工協調,有效銜接打樁、吊裝、運輸、調試等各個工序,提高海上作業施工效率,降低施工成本。

  除了施工方式,攻克風機基礎施工難題迫在眉睫。龍源電力一麵在理論上探討單樁沉樁的可行性,一麵研究專業設備製造與使用方式。為此,龍源電力與上海振華重工(集團)股份有限公司共同投資組建了專門承擔海上風電施工的專業性公司——江蘇龍源振華海洋工程有限公司,並從荷蘭ihc公司購入s-800大型液壓衝擊錘。此外,龍源電力還定製了敷纜船、起錨艇、吊裝船、運輸船等二十多艘專用船隻。2011年5月18日,江蘇龍源振華海洋工程有限公司擁有的首艘海上風電800噸全回轉起重船正式交付使用,該船裝備了800噸全回轉海工吊機和荷蘭ihc公司生產的s-800液壓打樁錘,按照國內沿海水文條件特別訂製,可廣泛適用於我國潮間帶、淺海區域施工作業,是目前國內起重量最大、打樁能力最強的潮間帶海域作業專用船舶。大型專用裝備的投入使用,使得海上風電造價降低約25%。目前公司擁有的施工裝備可以同時開工3個海上施工作業麵,年施工能力可達20萬-25萬千瓦,具備了大規模開發海上風電的能力。

  經過一期100mw工程的積累,現在龍源電力海上風電施工團隊對單樁沉樁技術的掌握已經駕輕就熟,每一錘用多大的力,如何根據地質情況精確計算和調整垂直度,早已經是他們團隊掌握的核心技術了。8月31日上午8點28分,隨著第6#樁沉樁施工最後一聲錘響,龍源電力又一次刷新了自己保持的沉樁垂直度世界記錄,達到了0.12‰!而取得這一成績距離第一次嚐試沉樁,僅僅過去了一年。迄今為止,龍源電力仍然是全國唯一一家掌握並大規模應用單樁沉樁技術的風電運營商。

  經過幾年的探索,龍源電力逐步掌握了我國潮間帶海洋、水文地質及氣象特點,摸清了包括近海風電在內的海上風電建設難點、風險、技術要求及解決的途徑,形成了一套完整的施工工藝,推動了海上風電開發流程進一步規範,積累了海上風電開發的人才、技術、裝備、經驗等優勢,摸索出一條既符合中國國情又較好地適應中國沿海水文、地質和海岸特點的海上風電建設道路。

  謝長軍表示,目前龍源電力在單樁沉樁上掌握的技術水平已經達到國際先進水平。單樁沉樁技術和大型專業施工設備的運用,使得潮間帶風電工程造價大幅降低,原來的“貴族產業”現在已經成為“平民產業”了。

  勇於開拓促發展

  海上風電是未來風電發展的一個重要方向。龍源電力率先涉足海上風電領域,經過幾年艱苦努力,實現了全球潮間帶風電場零的突破,同時探索積累了豐富的海上風電建設管理經驗,鍛煉出了一支團結合作、敢打硬仗的員工隊伍,為後續大規模開發海上風電打下了堅實的基礎。

  由於海上風電具有資源豐富、發電利用小時數高、不占用土地、不消耗水資源和適宜大規模開發的特點,近幾年歐盟、美國等國家開始把風電開發的重點轉向海上風電,許多大型風電開發企業、設備製造企業正積極探索海上風電發展之路。截至2010年底,全球已建成43個海上風電場,總裝機容量367萬千瓦,僅2010年一年新增裝機就達到144萬千瓦。

  我國海上風電資源十分豐富,近海淺水海域資源可開發量約2億千瓦。近年來,我國正在積極推進海上風電發展,雖然起步時間稍晚於歐洲,但發展速度比較快,目前無論是在政策還是技術層麵,都具備了較好的基礎和條件。國家已經提出海上風電發展目標,2015年建成500萬千瓦,2020年建成3000萬千瓦。

  線路送出難、地區經濟發展不平衡等因素已經成為製約陸上風電開發的巨大瓶頸。我國沿海地區經濟發達,電網接納風電能力較強,不存在電量消納問題,這也為海上風電的開發提供了便利的條件。今後,海上風電將成為我國風電產業的重要領域。

  國家能源局提出,“十二五”時期,在海上風電示範項目取得初步成果的基礎上,促進海上風電規模化發展。重點開發上海、江蘇、河北、山東海上風電,加快推進浙江、福建、廣東、廣西和海南、遼寧等沿海地區海上風電的規劃和項目建設。

  謝長軍表示,公司將以此為新的起點,抓住機遇,繼續加快海上風電的發展步伐,並逐步把“大力開發海上風電”發展思路由江蘇推廣到我國各個海上風電資源大省,為行業和國家探索出一條大規模開發海上風電之路。

  今後,龍源電力將按照公司“積極穩妥、統籌規劃、有序開發、降低成本”的原則,在積累開發建設經驗、降低海上風電成本與投資風險的前提下,加快開發近海風能資源,為公司的可持續發展提供不竭的動力。

 

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