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迎风弄潮唱新歌
——写在龙源江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场全部投产发电之际

  龙源电力建成全国最大海上风电场 

  11月23日,随着龙源江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场二期50mw工程竣工,龙源江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场全部投产发电,加上2010年9月底投产的江苏如东32mw(潮间带)试验风电场,龙源电力在如东县建成全国规模最大的海上风电场,总装机容量达到182mw,继续保持公司在国内海上风电开发领域的领先地位。

  龙源江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场建成后,年上网电量约3.75 亿千瓦时,可利用小时数超过2500小时,电价为0.778元/千瓦时,经济效益可观;与常规火电相比,每年可节约标煤约11万吨,减少二氧化碳排放24.7万吨,社会效益、环保效益显著。

  龙源江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场是国内首个海上风电场示范项目,于2010年12月6日获得国家发改委的核准。该项目位于如东县环港外滩,风机基础采用单桩和多桩导管架二种基础形式。其中一期100mw工程选用17台华锐3mw风机和21台西门子2.38mw风机,2011年6月21日工程正式开工建设,同年年底投产发电。二期50mw工程选用20台金风科技2.5mw风机,经过4个月的建设,于11月23日投产发电。

  近年来,在中国国电集团公司“以大力发展新能源引领企业转型”战略的指导下,龙源电力大力发展风电产业,同时积极推动海上风电的发展并率先进军海上风电市场,对海上风电的开发进行了富有成效的探索。

  龙源电力总经理谢长军表示,龙源江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场的开发建设,对我国开发海上风电场风资源评估选址、规划设计、施工建设、运行维护具有积极的指导示范意义,为国产海上风电机组走向成熟提供了试验平台,为国家海上风电规模化开发建设积累了宝贵的经验。

  排除万难抢工期

  今年七八月间,三个台风扎堆“光临”了如东,而这段时间正是龙源江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场二期50mw工程的最佳施工期,原本想利用8月初的潮位吊装2台风机的计划也因此落空,施工进度一下子落后了半个月。这突如其来的变故让现场施工人员倍感压力。

  潮汐是受月亮影响的,每天涨落两次,第二天比第一天推迟一个小时左右,15天为一个周期。因为要在涨潮时移船运输,落潮时坐滩施工,所以施工人员作息和工作的时间要根据潮位变化不断调整。另外,施工船体庞大、移动缓慢,潮汐又处于不断变化中,因而施工时间被拆散了,有效时间短而且零碎。所以,工作必须环环相扣,每一分钟都很重要。有可能就差那么几分钟,就要等到下一个潮位,工程进度就要耽搁一天。眼看着因为自然因素而要耽误半个月的时间,施工团队每个人都感受到了严峻的挑战。

  在这个关键时刻,龙源人迸发出了新的智慧火花。施工团队不断探索调整单桩沉桩和吊装的施工工艺,加快了施工进度,降低了施工成本,提高了工程质量。

  在基础方面,施工团队利用吊装船移船的空隙进行单管桩辅件的安装,“移船”和“辅件安装”两道工序同时进行,大幅降低打桩时间。在效率提高的同时,公司施工团队沉桩技术也越来越成熟,目前单管桩基础的垂直度控制已由一期工程的平均2‰以内,达到二期工程的平均1‰以内,单桩沉桩技术继续保持世界先进水平。目前,国外海上风电单桩基础普遍采用“单桩+过渡段”的方案。为降低施工成本,施工团队摸索出一套无过渡段单桩工艺,仅因取消过渡段节省灌浆料一项,每台机组就可节约成本40多万元,仅二期工程建设成本可节省约800万元,经济效益明显。

  在吊装方面,施工团队利用吊装船移船的时间,在甲板上将电气设备装入底节塔筒完成预安装,同时利用专用吊具,在甲板上就完成机舱的组装,然后在施工船移至基础桩时,一次性完成机舱的吊装,大大节省了吊装时间。8月20日当天,施工团队利用大潮位吊装船可施工时间长的优势,现场完成了金风#1和#20两个机位的单管桩沉桩,当月就完成10个机位的单管桩基础建设。

  公司利用沉桩和吊装工艺革新,创造了“一天打一根桩,两天吊装一台机组”的“龙源海上风电建设速度”。

  开拓进取累经验

  建设龙源江苏如东32mw海上(潮间带)试验风电场,龙源电力用了16个月,相当于每月单作业面完成2mw;建设龙源江苏如东海上(潮间带)150mw示范风电场一期100mw工程,施工团队利用三个作业面用了5个月,每月单作业面完成6.3mw;而建设龙源江苏如东海上(潮间带)150mw示范风电场二期50mw工程,施工团队在利用1个作业面的前提下只用了4个月,每月单作业面完成12.5mw,建设速度比开始进军海上风电时提高了6倍多。但这样的成绩并不是一蹴而就的。事实上,龙源电力作为第一个“吃螃蟹”的人,经历了长久的探索和积累。

  2009年6月,江苏如东32mw海上(潮间带)试验风电场开工建设。该项目是龙源电力开发建设的第一个海上风电项目。当时,这个试验项目也成了整个行业的焦点,它的开发结果对于我国能否打开海上风电的大门有着举足轻重的意义。

  那时候,龙源电力还没有现在的大型施工船,也没有任何经验可以借鉴。施工人员几乎天天都下海,就是为了能尽快掌握海上水文特点,探索一套良好的施工工艺。日复一日,龙源电力的施工人员不断往返于岸边和潮间带,对滩面情况进行实地考察,最终确定了海缆路径、施工方案以及风机主设备运输方案。就这样,龙源电力掌握了首套潮间带风电施工工艺,摸索了一条符合中国国情,适应中国沿海水文、地质和海岸特点的海上风电建设道路。2010年9月28日,试验风电场项目全部竣工投产。

  能够实现全球海上潮间带风电场零的突破固然令人欣喜,但是施工技术不过硬,建设工期漫长,以这样的方式进行大规模海上风电开发是根本不可能的。在潮间带建设一个风机基础,混凝土基础要20天,多管桩基础要10天,而单管桩基础则会大大提高施工效率。于是,龙源电力决定在建设江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场一期100mw工程时,大规模应用单桩沉桩技术。

  作为第一个吃螃蟹的人,龙源电力并无国内外先进经验可循,前两次单桩沉桩垂直度误差率都远超过行业标准,无法满足风机正常运行的技术要求。当时有外国专家认定,以目前的技术根本无法将误差率控制在千分之六以内。但是龙源电力经过反复研究后认为,只要调整到基础桩在自然状态下垂直,沉桩必然成功。于是,在专家质疑的目光中,龙源电力开始了第三次单桩沉桩。

  2011年8月13日,经过两个多小时、三千多下液压冲击锤的敲击,施工团队将50多米长、5米直径、几百吨重的单桩基础打入了地下40多米的位置,最终将垂直度误差率控制在了千分之二以内,第一次完成符合行业标准的单桩基础沉桩工作,也标志着龙源电力掌握了大规模开发海上风电的核心技术。

  从此,公司夜以继日,根据潮汐的涨落规律不断推进工程建设进度。为了保证工程进度,龙源电力施工人员长时间吃在船上,住在船上,在大海与陆地的交界地带纵横驰骋。在三个作业面进场的紧张施工下,2011年底公司成功投产一期100mw工程,保持了龙源海上风电在行业内的领先优势,为行业开辟了大规模开发海上风电的技术之路。

  龙源江苏如东150mw海上(潮间带)示范风电场共办理了75个机位的海域使用权,在项目建设过程中,公司通过合理规划,仅用58台风机就完成了150mw容量。公司经过论证,决定充分利用已取得海域使用权的剩余17个机位安装海上风机,在不增加用海面积的前提下,增加投产容量,充分体现了“集约科学用海、提高海域使用率”的开发原则,大大提高了单位海域面积的风能开发效率。

  技术创新树品牌

  通过不懈的探索和成功实践,龙源电力在海风电领域的施工建设中取得多项技术突破,“海上潮间带风电施工设备”、“钢管桩打桩施工设备”、“钢管桩沉桩施工工艺”等22项发明及实用新型专利已通过国家知识产权局授权,“海上(潮间带)风电场工程建设关键技术研究”项目,填补了国内在海上(潮间带)领域开发风电的技术空白。除此以外,在海上风电领域,龙源电力还获得中国电力科学技术二等奖、中国施工企业管理协会科学技术一等奖、中国水运建设行业协会科学技术三等奖、中国电力建设科学技术成果一等奖,全国电力行业企业管理创新成果一二等奖各1项、中国电力建设工法1项。

  一次次奖项的获得,一次次荣誉的表彰,都不断鞭策着龙源电力积极树立海上风电的品牌,成为整个行业海上风电开发的标杆。

  探索海上风电开发之路,“最难啃的骨头”是技术。在试图突破单管桩技术时,龙源电力面临着两道现实难题:此前世界上对滩涂风电一直处于理论研究阶段,从未进入过实际操作领域;潮间带风电施工需要大量专用施工装备,但潮间带滩涂地质松软,用脚在滩面上轻轻踩几下,本来“坚硬”的滩面就会液化成“浆糊状”,因此潮间带被俗称为“铁板沙”。在“铁板沙”上,重型机械毫无立足之地,只有几米的水深也让常规施工船舶施展不开,这也是制约潮间带风电大规模建设的重要瓶颈。核心技术和专业设备,一个都不能少。但作为第一个吃螃蟹的人,龙源电力一无所有,只有摸着石头过河。

  根据潮间带每天潮水涨落、水位不断变化、有效施工时间零碎的特点,经过两年多的研究和反复试验,龙源电力确定了“涨潮时用船运输设备及施工船只移场,落潮时坐滩施工”的方案,研制了专门用于潮间带风电施工的浅吃水可坐滩平底驳船,使潮间带风电施工由不可能成为可能,从而填补了世界潮间带风电开发的技术空白。同时,公司创新施工组织方式,加强施工协调,有效衔接打桩、吊装、运输、调试等各个工序,提高海上作业施工效率,降低施工成本。

  除了施工方式,攻克风机基础施工难题迫在眉睫。龙源电力一面在理论上探讨单桩沉桩的可行性,一面研究专业设备制造与使用方式。为此,龙源电力与上海振华重工(集团)股份有限公司共同投资组建了专门承担海上风电施工的专业性公司——江苏龙源振华海洋工程有限公司,并从荷兰ihc公司购入s-800大型液压冲击锤。此外,龙源电力还定制了敷缆船、起锚艇、吊装船、运输船等二十多艘专用船只。2011年5月18日,江苏龙源振华海洋工程有限公司拥有的首艘海上风电800吨全回转起重船正式交付使用,该船装备了800吨全回转海工吊机和荷兰ihc公司生产的s-800液压打桩锤,按照国内沿海水文条件特别订制,可广泛适用于我国潮间带、浅海区域施工作业,是目前国内起重量最大、打桩能力最强的潮间带海域作业专用船舶。大型专用装备的投入使用,使得海上风电造价降低约25%。目前公司拥有的施工装备可以同时开工3个海上施工作业面,年施工能力可达20万-25万千瓦,具备了大规模开发海上风电的能力。

  经过一期100mw工程的积累,现在龙源电力海上风电施工团队对单桩沉桩技术的掌握已经驾轻就熟,每一锤用多大的力,如何根据地质情况精确计算和调整垂直度,早已经是他们团队掌握的核心技术了。8月31日上午8点28分,随着第6#桩沉桩施工最后一声锤响,龙源电力又一次刷新了自己保持的沉桩垂直度世界记录,达到了0.12‰!而取得这一成绩距离第一次尝试沉桩,仅仅过去了一年。迄今为止,龙源电力仍然是全国唯一一家掌握并大规模应用单桩沉桩技术的风电运营商。

  经过几年的探索,龙源电力逐步掌握了我国潮间带海洋、水文地质及气象特点,摸清了包括近海风电在内的海上风电建设难点、风险、技术要求及解决的途径,形成了一套完整的施工工艺,推动了海上风电开发流程进一步规范,积累了海上风电开发的人才、技术、装备、经验等优势,摸索出一条既符合中国国情又较好地适应中国沿海水文、地质和海岸特点的海上风电建设道路。

  谢长军表示,目前龙源电力在单桩沉桩上掌握的技术水平已经达到国际先进水平。单桩沉桩技术和大型专业施工设备的运用,使得潮间带风电工程造价大幅降低,原来的“贵族产业”现在已经成为“平民产业”了。

  勇于开拓促发展

  海上风电是未来风电发展的一个重要方向。龙源电力率先涉足海上风电领域,经过几年艰苦努力,实现了全球潮间带风电场零的突破,同时探索积累了丰富的海上风电建设管理经验,锻炼出了一支团结合作、敢打硬仗的员工队伍,为后续大规模开发海上风电打下了坚实的基础。

  由于海上风电具有资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、不消耗水资源和适宜大规模开发的特点,近几年欧盟、美国等国家开始把风电开发的重点转向海上风电,许多大型风电开发企业、设备制造企业正积极探索海上风电发展之路。截至2010年底,全球已建成43个海上风电场,总装机容量367万千瓦,仅2010年一年新增装机就达到144万千瓦。

  我国海上风电资源十分丰富,近海浅水海域资源可开发量约2亿千瓦。近年来,我国正在积极推进海上风电发展,虽然起步时间稍晚于欧洲,但发展速度比较快,目前无论是在政策还是技术层面,都具备了较好的基础和条件。国家已经提出海上风电发展目标,2015年建成500万千瓦,2020年建成3000万千瓦。

  线路送出难、地区经济发展不平衡等因素已经成为制约陆上风电开发的巨大瓶颈。我国沿海地区经济发达,电网接纳风电能力较强,不存在电量消纳问题,这也为海上风电的开发提供了便利的条件。今后,海上风电将成为我国风电产业的重要领域。

  国家能源局提出,“十二五”时期,在海上风电示范项目取得初步成果的基础上,促进海上风电规模化发展。重点开发上海、江苏、河北、山东海上风电,加快推进浙江、福建、广东、广西和海南、辽宁等沿海地区海上风电的规划和项目建设。

  谢长军表示,公司将以此为新的起点,抓住机遇,继续加快海上风电的发展步伐,并逐步把“大力开发海上风电”发展思路由江苏推广到我国各个海上风电资源大省,为行业和国家探索出一条大规模开发海上风电之路。

  今后,龙源电力将按照公司“积极稳妥、统筹规划、有序开发、降低成本”的原则,在积累开发建设经验、降低海上风电成本与投资风险的前提下,加快开发近海风能资源,为公司的可持续发展提供不竭的动力。

 

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