江苏省南通市如东县，位于长江三角洲北翼，东面北面濒临南黄海。这里四季分明，光照充足,季风明显，温和湿润，以良好的气候条件闻名全国。随着我国最大海上风电项目——龙源江苏如东海上风电项目在这里成功运营，龙源电力成为我国“海上风电先行者”。
近日，龙源电力“潮间带风机新型单桩基础设计与施工关键技术、装备研发和工程应用”荣获2013年度中国电力科学技术一等奖，标志着公司海上风电开发技术达到一流水平。该项目在海上风机基础设计以及施工设备研发应用方面作出的领先探索，正在产生积极的示范效应，在全国乃至世界风电行业内持续发酵。
一流技术夯实单桩基础
海上风电开发的真正掣肘、‘最难啃的硬骨头’是风机基础即打桩技术。只有掌握了单桩沉桩的核心技术，才具备大规模开发海上风电的实力。
“海上风电相当于在海上建造一块用来树立风机的‘陆地’，这块‘陆地’需要一个坚实而稳定的桩，而在海上打桩，相当于要在豆腐上钻个眼儿”，龙源海上公司总经理张钢的比喻形象生动，充分说明了在海上打桩的难度。
国际上多倾向采用单桩基础。为保证单桩基础的的垂直度，国外采用带过渡段的单桩结构形式，以调整打桩带来的偏差，过渡段与单桩之间通过高强灌浆料进行连接。这种施工方法不仅增加了施工成本和施工周期，而且国外已经出现了大量单桩基础灌浆料连接部分发生微裂纹，导致过渡段滑移。考虑到国内目前无法生产高强度的灌浆料，同时进口灌浆料成本高，龙源海上公司技术人员对单桩基础进行了技术创新，取消了传统单桩中的过渡段。
“取消过渡段对单桩基础的垂直度提出了高精度的要求，为此我们优化了顶法兰结构，研制了大型扶正导向架，通过沉桩垂直度实行监测与校正成套施工工艺技术，实现了打桩过程中单桩的有效导向和纠偏，垂直度误差控制在2‰，远低于国际要求的4‰”，龙源海上公司副总经理高宏飙耐心地向记者解释打桩过程的精细度，“50多米长、5米直径、几百吨重的单桩基础打入海底40多米的位置，最终垂直度误差率控制在千分之二以内，这不是在办公室简单说说就能办到的。”
高宏飙表示，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。省去过渡段不仅每台节约40-60吨重的钢材，省去每台浆料成本近70万元，而且使施工功效大幅度提高，从至少需要8天时间减少到平均仅需半天时间。
“我们现在开发的是试验或示范风电场，所以成本还包括实验和前期联合研发的费用等，如果不计取这部分成本，该项目成本为1.6万元／千瓦。而欧洲海上风电项目造价一般在2.5万元／千瓦至3万元／千瓦”龙源电力规划发展部范子超说。
中国电机工程学会技术鉴定专家则认为，该技术促进了海上风电单桩基础设计与施工技术的进步，经济效益与社会效益显著，具有良好的实用价值和推广应用前景。技术成果在整体上处于国际先进水平，其中潮间带沉桩控制技术与装备达到国际领先水平。这种在国内外首次采用并成功实践无过渡段大直径单桩基础形式，让国外同行刮目相看，为将来后续大规模开发海上风电提供了示范和参考。
新型单桩制作工艺也是一项重要的技术创新点，单桩基础露出滩面的那一段是整个基础最敏感的部分，随着海水潮涨潮退，这部分时而暴露在空气，时而被海水淹没，因此最容易被腐蚀。为此，龙源人特意为风机穿了一间橘黄色的“雨靴”，这就是龙源独创、国内首次在海上风机基础应用的“金属热喷涂+海工油漆涂层+牺牲阳极”防腐蚀方案，大大减少了海水对风机基础的腐蚀。
“不要小看这么一个简单的应用，这对保护风机基础至关重要。”龙源海上公司安全监督部主任江建军表示，地基、基础、塔架、机舱、轮毂、叶片这些元素构成了风机正常运行所需要的系统，它是把上述元素安全有效捏合在一起的重要保障。
一流装备引领开发热潮
潮间带地区海水面仅有5米，这就要求施工船的自重不能太重，否则会压断船的龙骨；其次，处理钢结构多角架、大直径单桩风机基础，重达四百多吨的单桩以及直径达百米的风机叶片，它自身的力气也不能小。“稳稳站在滩涂里作业的大力士”是龙源海上员工对龙源振华号1号的亲切称呼。
在海上潮间带施工过程中，风机基础是关键技术难点，而施工设备则是实现技术的保障。海上潮间带滩涂地质松软，重型机械在滩面上无法立足，仅有几米的水深让常规施工船舶施展不开。这是制约潮间带风电大规模开发建设的重要瓶颈。如果从国外购买该项服务，不仅价格昂贵，而且还要看他人的脸色。
“拥有该装备的国外企业都牛的狠，不仅收费高，等待他们的服务还要排队，往往要等半年时间”，跟国外相关服务公司打过交道的龙源振华副总经理张乐平无奈地说道。
为此，龙源电力与上海振华重工（集团）股份有限公司联合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，一并定制了敷缆船、起锚艇、吊装船、运输船等20多艘专用船只。2011年5月18日，首艘海上风电800吨全回转起重船——龙源振华1号交付使用，使海上风电造价降低约25%。已经下水的龙源振华2号是适用于近海风力发电的自升式平台，是国内第一艘齿轮齿条式海上风电安装船，拥有12级风暴自存能力，国内目前仅有3艘，双钩最大起重能力达800吨，不仅起重能力最大，功能也最先进，适用于离岸更远的近海风电开发需要。以目前拥有的施工装备，龙源电力可以同时开工3个海上施工作业面，年施工能力可达30万-35万千瓦。至此，龙源电力已经具备了潮间带和近海风电规模化施工能力。
目前，龙源电力已经取得了“海上潮间带风电施工设备”、“钢管装打桩施工设备”等多项海上风电施工专利。连最初持质疑态度的专家，也不得不竖起大拇指，称赞龙源电力“敢为天下先”的魄力。
“龙源江苏如东海上风电示范项目意义非凡，研发制造了可适用于潮间带以及近海海上风电开发、具有自主知识产权的新型无过渡段风机单桩基础技术兵开发了配套施工工艺以及专用配套设备，在江苏如东潮间带海上风电场进行了应用。近百台海上潮间带风机所积累的开发、施工、运营、维护经验，对全国海上风电开发做出了积极的探索，可推广至全国其他潮间带和近海风电场建设工程”，张钢自豪地说道。