海中“扎马步” 化风为电能

　　近日，中国广东核电集团宣布我国首个“双十”标准海上风电项目——中广核如东海上风电项目已取得电力业务许可证，标志着中广核自主开发建设的江苏如东15万千瓦海上风电示范项目（以下简称“如东项目”）全场投入商业运行，也标志着我国海上风电发展实现了重大突破。
　　
　　1 要克服强风、腐蚀等影响
　　
　　海上风电是风电技术的前沿领地，也是近年来国际风电产业发展的重点领域。2011年7月，国家能源局和国家海洋局联合发布了《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》，对海上风电建设的“双十”标准做出了明确规定，即海上风电场原则上应在离岸距离不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时海域水深不得少于10米的海域布局。国家风电发展“十二五”规划也明确指出，鼓励在水深超过10米、离岸10公里以外的海域开发建设海上风电项目。
　　
　　“如东项目”位于江苏省南通市如东县黄海海域，2015年5月8日正式开工建设，共安装38台风电机组，总装机容量为15.2万千瓦。
　　
　　据中广核新闻发言人黄晓飞介绍，“如东项目”是我国首个全场投运的离岸距离最远、装机容量最大的海上风电项目。“如东项目”距离海岸约25公里，海底高程在-8米至-14.6米之间，也是我国首个真正意义符合“双十”标准上的海上风电项目。
　　
　　黄晓飞表示，如东项目的建成投运，标志着我国掌握了海上风电建设的核心技术，也让我国成为继德国、英国等国家后，少数几个具备海上风电建设核心能力的国家之一。
　　
　　与潮间带风电相比，海上风电技术难度更大、要求更高，需要克服海上施工、抗海水和盐雾腐蚀、电缆远距离铺设等多个技术难题，有些甚至是世界级的难题。中广核新能源副总裁李亦伦表示，作为我国首个“双十”标准海上风电项目，“如东项目”实现了国内外的多项技术创新。
　　
　　海上风力发电系统的结构组成与陆地相似，包括风能捕获、能量转换、能量传输和控制系统部分。但海上风电场要克服强风载荷、腐蚀和波浪冲击等特殊环境的影响，因此不能直接采用陆地风电技术。在风机设计装配、系统冷却、风场基础建设、并网以及系统监测维护等方面，海上风电场的技术难度更高，面临的挑战更大。
　　
　　2 单桩式结构撑起大型发电机
　　
　　在离岸25公里的海域，如何能保证这个大型的发电装置能稳如泰山般地“站”在海里？相比于陆上风电，海上风电机组结构尺寸更大，承受荷载的大小和形式更加多样，其塔架必须能承受设计规范规定的各种工况载荷，除满足静力学要求外，尤其要关注动力学要求。
　　
　　为承受海上强风载荷、海水腐蚀、海浪冲击等，海上风力机组基础结构建设远比陆上复杂。根据不同的海床条件、水深、风机和环境情况，海上风场的基础结构主要有5种：重力式、单桩式、吸力式、三脚架式以及漂浮式。
　　
　　重力式为钢筋和混凝土结构，依靠自身重力使风机保持竖直，成本最低，稳定性最高，但体积和重量大，不方便运输，只能应用于20米左右的浅海海域。
　　
　　单桩式结构简单，安装方便，将钢结构通过钻孔植入海床一定深度，靠海床的侧向压力来维持竖直平衡，是海上风电场应用最多的一种结构形式，适用于水深25米左右海床坚硬的浅海海域。
　　
　　吸力式是一种钢桶沉箱结构，通过抽空筒体中气体形成的真空压力及筒内外水压力差，将筒体插入海床来固定整个风机系统，可以克服海床底部安装基础结构受水深限制的缺点，适合于深海和浅海中海底为沙性或黏土性的海域。
　　
　　三脚架式支撑结构由3根插入海床的圆柱钢管组成，支撑结构和中心柱共同组成一体式结构，增加了刚度和强度，适合于深海水域。
　　
　　漂浮式支撑结构是由海洋采油平台改造而来，由漂浮在海面上的盒式箱体构成，是当前深海海域安装风机最为有效的解决方案，能够克服在海床底部安装基础结构受水深影响的缺点，使海上风电场的建设可以向深海水域发展。
　　
　　李亦伦对记者表示，在建设过程中，“如东项目”创新性地采用了可拆卸式稳桩平台浮吊吊打沉桩等施工工艺，实现了首个深水区无过渡段单桩、稳桩平台工艺，成功解决了单桩垂直度需控制在千分之三以内的世界难题。
　　
　　3 每年可节约标煤13.1万吨
　　
　　在“如东项目”中，铺设了国内最长的两根110千伏三芯海底电缆，单根海缆长达28.5公里。比如，“如东项目”建成的亚洲首座海上升压站，采用陆上模块化建造、海上整体吊装的施工方案，不仅减少了海上施工作业时间，而且保证了海上升压站的产品质量。
　　
　　据了解，“如东项目”预计年上网电量可达4亿千瓦时，与燃煤电厂相比，该项目每年可节约标煤13.1万吨，减少二氧化碳排放量26.7万吨、灰渣4.9万吨、烟尘1.3万吨。
　　
　　黄晓飞表示，作为国家示范项目，“如东项目”投运后，也将为我国海上风电发展的行业标准制定、上网电价确定等提供重要参考。
　　
　　记者了解到，海上风电具有风速较高、风频稳定、切变小、资源丰富、不占土地、适宜大规模开发等特点，且海上风电靠近经济发达地区，距离电力负荷中心近，电力消纳能力强，不存在接入和限电问题。基于以上特点，海上风电是可再生能源发展的重要领域。可以说，加快海上风电项目建设，对于促进我国沿海地区治理大气中的雾霾，调整能源结构和转变经济发展都有重要意义。
　　
　　数 据
　　
　　“如东项目”预计年上网电量可达4亿千瓦时，与燃煤电厂相比，该项目每年可节约标煤13.1万吨，减少二氧化碳排放量26.7万吨、灰渣4.9万吨、烟尘1.3万吨。
　　
　　结 构
　　
　　单桩基础由过渡段、单桩、工作平台、爬梯等组成。单桩直径一般为4m—6m的钢管桩，灌入水泥浆，过渡段连接平台和单桩，单桩贯穿到海床一定深度。桩的直径根据载荷的大小、振动频率而定，插入海床的深度与土壤强度有关，可由液压锤或震动锤贯入海床，或者在海床上钻孔，一般应用于水深不超过30米的区域。