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近日，国内首个风电临海试验基地落户于汕头市濠江区海上风电创新产业园。该基地首台海上风电并网测试机组已通过国家认证，正式投入市场使用。该基地还将建设最大可承载“24兆瓦海上风电机组”的测试机位，单机最大测试容量居世界前列，达到国际领先水平，补足中国风电产业链“短板”。这是汕头风能产业从“陆上”加速向“海上”迈进的缩影。
积极稳妥推进碳达峰碳中和，能源是主战场，可再生能源是天然绿色清洁能源，是实现“双碳”目标的先锋队、主力军。随着海上风电开发越来越受到重视，“向海争风”正成为东部沿海地区绿色低碳发展的“蓝色动力”。
汕头海上风电规划装机容量占全省53％，是广东发展海上风电的“主战场”。图为南澳勒门海域海上风电机组。 受访者供图
“十四五”时期既是汕头推动经济社会高质量发展、加快产业转型升级的战略机遇期，也是汕头构建能源发展新格局、加速培育能源产业的重要时期。2021年3月，广东省委、省政府正式发布了支持汕头建设新时代中国特色社会主义现代化活力经济特区的意见，支持汕头“构建海上风电全产业链，打造千万千瓦级海上风电基地”，并列为“十四五”规划重要任务;省第十三次党代会报告提出，支持汕头国际风电创新港的建设，为汕头海上风电产业发展指明了方向。
目前，汕头正坚定不移地走好走实“工业立市、产业强市”之路，依托粤东千万千瓦级海上风电基地建设，集中打造2000亿元新能源产业集群，加快形成“1+3+3”海上风电全产业链生态体系，举全市之力高起点、高水平建设汕头国际风电创新港。风电临海试验基地的“加持”，让“风从海上来、风能变绿电”成为汕头推动广东加快实现“3060”碳达峰碳中和目标的生动写照。
“十四五”时期，全省能源消费总量将继续保持稳步增长态势，大力发展海上风电是全省新增电源的重要抓手，是实现碳达峰、碳中和目标的必然选择。
拥有218公里大陆海岸线和167公里海岛岸线的汕头，风力资源丰富，有天然发展陆上风电、海上风电的优势。早在1988年，汕头就在南澳县启动了风力发电示范场项目，被海内外誉为“中国风电开发的先锋”。2010年，国内最大型风电柔性直流输电工程落户南澳岛，再次为我国新能源开发发挥了重要示范作用。
从容量看，根据《广东省海上风电发展规划(2017—2030年)(修编)》，汕头市近海浅水区规划风电场址6个，总装机185万千瓦，近海深水区规划风电场址4个，总装机3350万千瓦，汕头海上风电规划装机容量占全省海上风电总装机容量的比例高达53%，是广东发展海上风电的“主战场”。
从发电效率看，海上风电发电效率比陆上风电高出20%—40%、利用小时数更高、更节约水资源和土地资源——海上风电的优势日益凸显，其开发也越来越受到重视。
近年来，南方电网广东汕头供电局全力推进现代供电服务全面融入以新能源为主体的新型电力系统建设，持续加快海上风电基础设施及并网系统工程建设，助力汕头搭建海上风电全产业链体系，汕头风能产业从“陆上”加速向“海上”迈进。
2019年8月和2021年9月，上海电气风电集团(以下简称“电气风电”)8兆瓦和11兆瓦海上风机在汕头完成总装下线，两次刷新国内海上风机最大容量纪录;2021年底，汕头首个海上风电——大唐南澳勒门I海上风电项目成功实现全容量投产;今年8月，亚洲首台11兆瓦海上风机并网发电，汕头海上风电又迈上新的台阶。
如今，在汕头南澳勒门海域，35台风电机组正迎风转动，发出的海上“绿电”由12公里之外的220千伏疏港变电站并入电网，照亮城市每个角落。据汕头供电局基建部负责人介绍，该工程将全力保障汕头海上风电的并网消纳，在缓解濠江区供电压力的同时，为汕头海上风电全产业链体系建成奠定基础。
大局上谋事，关键处落子。今年以来，汕头供电局主动落实属地责任，协助汕头市政府和广东电网公司联合编制完成汕头海上风电统一输电规划专题研究报告并结合评审意见进一步优化完善，全力做好海上风电规划和陆上输电规划的统筹衔接，配合市委、市政府科学谋划统筹布局海上风电全产业链，加快推进勒门Ⅰ扩建项目和勒门Ⅱ项目的开发建设，进一步提升海上风电装机容量，打造粤东千万千瓦级海上风电基地，赋能汕头市经济社会绿色发展。
自2011年1月1日起，国家能源局要求所有并网风电机组必须通过低电压穿越等功能的检测。风机并网检测由此登上我国历史舞台。
常规而言，风电机组检测由两大部分组成，并网检测是其中之一，检测的是风电机组是否对“电网友好”。另一部分则是对风电机组性能进行型式试验，这是风电机组开发的最后一个环节，能够检验机组的运行状况和设计指标是否吻合，从而保证机组设备的质量。2015年，我国开始“实施风电设备型式认证、无认证不得参与招标”的政策。
从海上风电产业链来看，认证虽然只是其中一个相对较小的环节，但起到的作用非常关键，能够检验和保障风电机组在不同场地和工况下的运行状态，因此新型海上风电机组在正式投产前需要进行检测试验。“建设风电机组专门的检测场所，开展并网前各项试验检测，对保障电网安全稳定具有重要意义。”南方电网广东电网电力调度控制中心副总经理李力表示。
此处不得不提几组广东海上风电数据：随着我国海上风电进入规模化发展期，风机研发制造水平不断提升，广东风电并网机组的最大单机容量从2020年的5.5兆瓦跃升至2021年的8.3兆瓦，计划于2022年至2023年间并网的机组单机容量将达13兆瓦，而16兆瓦容量的风机也已进入研发阶段，预计于2025年投产。
风电机组更新迭代速度加快、容量递增的现状，亦对风电机组检测能力提出挑战。一个形象的比喻——如果把临海试验比作新型风机的“高考”，那么，试验基地就好比是“考场”，只有“过关”的风机，才能应用于工程实践中，从而确保海上风电工程的安全。
事实上，国内已建成的海上风电测试场最大测试容量为8至10兆瓦，世界上最大的临海风电试验场也只可支持15兆瓦级风机检测。要想满足大容量海上风电新机型的集中检测需求，打造大型海上风电试验基地的必要性和紧迫性不言而喻。对于正在大力发展海上风电全产业链的汕头来说，亦是同理。
今年以来，南方电网广东电网公司在广东省能源局的指导下，于汕头规划建设国内首个风电临海试验基地，打造海上风电大容量机组“认证检测服务平台”与“公共试验平台”。
经过多轮勘察，基地的位置选择建设在汕头的濠江地区。为何是濠江?据广东电网新能源服务中心并网管理组长李博介绍，传统的海上风电试验场所大多建在海上，所有的风电安装和检测作业都需要依靠专门的船只来开展，存在风险大、周期长、成本高等弊端。
国内首个风电临海试验基地落户濠江区。 受访者供图
他进一步介绍，广东是全国台风登陆次数最多的省份，在海上开展试验，容易受到台风、暴雨等极端天气影响，甚至引发人身和设备安全事故。在临海风资源优异的陆地开展海上风电机组试验检测，是国际发展趋势，试验成本仅是海上风电试验成本的1/3左右。
选址濠江，背后有几大优势。得益于海峡“狭管效应”，濠江区风力非常强劲，拥有得天独厚的风电测试条件，其风振频率、空气腐蚀情况与海上情况相似，便于得到与海上相近的测试数据。同时，濠江区作为汕头市发展海上风电的主阵地，近年来高起点、高标准谋划推进海上风电产业发展，打造全产业链海上风电产业集群，加快建设海上风电创新产业园，已有一定的规模实力。风电临海试验基地落户濠江，可谓是“锦上添花”。
笔者了解到，电气风电全力支持濠江区建设广东省风电临海试验基地。该基地共规划建设4个试验机位，分成两期建设，其中一期2个试验机位由广东电网与电气风电合作共建，可满足风机并网前所需的系列整机检测项目条件要求，待二期建成后，单机最大检测容量可达24兆瓦，将成为全国乃至世界单机测试容量最大的陆上试验基地，可满足“十四五”期间国内研发应用机型的最大需求。中国质量认证中心风能部部长赵玉表示，广东风电临海试验基地建成后，风机检测能力将一举达到国际领先水平。
当前，汕头市海上风电开发和产业发展专班多次协调相关部门加快推进国内首个风电临海试验基地的建设工作。11月17日，广东省风电临海试验基地现场一派繁忙景象，随着二次灌浆和场地回填的完成，可满足20兆瓦级海上风电机型检测需求的第2个机位宣告竣工、即将投入使用。
“我们在做好疫情防控工作的同时科学组织施工，抢抓时间稳推进度，第2个机位改造最高峰有近60名工人同时作业，确保项目如期建成。”项目经理李景湖说。
笔者了解到，针对该基地地基复杂、土层分布不均等特点，中国能建广东院技术团队采用多种有限元软件模拟大体积混凝土受力情况，在对地基土层进行深入分析的基础上，创新提出了大体积基础平台底板设计方案，既安全可靠，也更便于施工。为满足不同机型的测试需求，技术团队还充分考虑了测试风机与机位基础的适配性，在与各大主机厂商进行深入沟通交流的基础上，开展风机基础设计，可适应当前及未来一段时间的主流机型。
“在同类陆上试验场当中，该试验基地具有单机测试容量最大、试验项目最齐全、兼容性最好、接入系统方案最全、示范效应显著等特点。而与海上试验场相比，其安全可靠、经济高效、开放共享、可持续的优点也更加显著。”汕头供电局计划发展部总经理谢小伟介绍。
目前，基地规划第3、第4个机位正在有序推进前期工作，并争取于近期开工建设。同时，基地配套建设的试验楼，将瞄准国家级实验室标准，高水平打造科研创新平台。建成后，将补足行业内大容量风机检测认证的场地“缺口”，带动风电产业自主创新和做大做强，推动新能源的安全高效并网和高质量发展。
工作人员进行试验基地机位建设。 受访者供图
汕头供电局项目负责人介绍道，广东省风电临海试验基地建成将进一步补齐汕头海上风电全产业链认证检测环节，助力汕头市完善“1+3+3”海上风电生态体系和国际风电创新港建设，服务海上风电高质量发展。目前，广东电网汕头供电局正在全力推进试验基地新机位及附属设施的落地建设，推动基地早日具备更大检测试验能力，为打造国际领先的海上风电试验基地贡献力量，助力汕头市走好“工业立市、产业强市”之路。
随着新机位的陆续建成，基地将迎来新一批前来接受“考核”的新型风机。近期，基地的首台海上风电并网测试机组已通过国家认证，正式投入市场使用。事实上，2022年9月，该试验基地就已顺利完成首台大容量海上风电机组的型式认证试验。检测的机型为应用于揭阳神泉二350兆瓦海上风电增容项目、电气风电全新生产的11兆瓦新型机组。型式认证的完成，将有力护航该大容量海上风电机组实现安全并网。
据电气风电相关负责人介绍，作为国内已测试的最大单机容量机组，该检测开创性地在国内采用两个6MW测试设备并联方式进行电网适应性检测，在试验基地10KV的接入电压下两个月便完成了并网相关的5个测试认证。测试期间，其单日最高发电量达到了232000度电，单日等效满发小时数达到了21小时，充分验证了机组优异的发电性能。
“‘在测试言测试’是远远不够的。站在局部看全局，测试是阶段性的可靠性验证的终点，更是全流程、全生命周期解决方案不断升级迭代的起点。”该负责人认为，对电气风电而言，测试验证可以反哺设计、倒逼设计迭代，乃至反哺各流程、各环节的优化提升。
以上述提及的11兆瓦新型机组测试为例，机组测试验证十分严苛，除常规型式测试，还额外进行了40多项的特殊验证项目。通过机组安装的100多个传感器进行信号输入，验证机组整机及部件的设计性能，包括整机的冷却系统、变流器控制系统、台风模式下的台风策略等，保障机组在极端恶劣工况下也能可靠运行。
测试完成后，在完成既定目标的基础上持续优化方案，开展其它专题研究以优化提升整机性能，电气风电额外列出了20多个专题，每周定期进行专题分析和方案推进。“这也意味着，每一次测试，都是风机设计的再出发，在不断迭代中，最终达到可靠性和成本最佳平衡点的设计阈值。”电气风电相关负责人表示，测试验证是一个长期积累、不断投入的浩大工程，短期内无法验证产出，只有完善提升这一关键环节，才能推动海上风电技术的更快提升和风电产业的高质量发展。
目前，试验基地所在的海上风电创新产业园已有包括生产机舱罩、塔筒、柔性直流设备等在内的多家海上风电产业链上下游企业入驻。据悉，该基地远期还规划融入柔性直流输电、风储协同控制等科技创新元素，支撑风电新技术和新装备研发。广东电网公司负责基地的投资建设和运营管理，风机制造企业可申请机位开展相关检测，在一个园区内就能完成风机“生产—组装—认证”的愿景将成为现实。
