全球首座！海上风电装上6450吨“大心脏”

　　导语

　　

　　了不起的中国制造

　　

　　6月27日在广东阳江的海面上，“振华30”轮成功完成国内单体规模最大，重量最重的海上升压站吊装，这标志着中国历史上规模最大的海上风电项目施工已进入冲刺阶段，海上升压站如同心脏般汇聚着风电场的电能并“加压”输送到彼岸千家万户的各个角落。

　　

　　正文内容如下

成功完成吊装的青洲海上升压站。   图源：广东省国资委官网

　　

　　

　　相较陆上风电，海上风电运行效率更高、输电距离短、容易就地消纳。如东部沿海省份，在离岸数十公里区域均可开发本地海上风能，规避远距离输送的容量限制与损耗。如果海上电缆是电力的“血管”，那海上升压站就是它的“心脏”。

　　

　　作为海上风电项目的重要设施，升压站的作用是用来升高输电电压，以保证长距离输电电压的稳定，同时还能在电网之间协调电压和频率。

　　

　　海上“大风车”所产生690V的绿电经由35kV集电海底电缆接入汇集于海上升压站，将其升压至220kV，再经海底电缆将电能输送至陆上计量站，输送给千家万户。

　　

　　作为国内有史以来规模最大的深远海风力发电项目，此次落成的全球首座500千伏超高压的阳江青洲（四期）海上风电场项目海上升压站（以下简称青洲海上风电升压站），一年即可提供清洁电能36亿千瓦时，相当于2022年1/4个广州番禺的社会用电总量。

图注：林立的海上风电站

　　

　　由于海洋气候多变，地质复杂，升压站设备的海上施工安装方法、施工装备、施工时机掌握是三大难题。为了能让这座国内电压等级最高、单体最大、重量最重的交流海上升压站早日并网输电，近2000名施工人员正日夜奋战在青洲海上风电施工现场，15艘主施工船、40多艘辅助船、50多艘交通运输船参与其间。

　　

　　

　　海上升压站的设备平台施工首先需要一个基础来支撑体积巨大的上部结构，而导管架正是海上升压站平台的“地基”。

图注：正在验收的青洲海上风电升压站。  图源：福建东南造船

　　

　　根据导管架与桩的连接方式的不同，又分为水下裙桩导管架以及常规的桩腿打入式导管架。

　　

　　在此前，我国海上风电项目的导管架大多采用桩腿打入式导管架。但此次施工的青洲海上风电升压站位于国内开工建设离岸最远、水深最深海上风电场：离岸约75km,水深在41-46米间，而水下淤泥层最大深度高达17米。

　　

　　在复杂的水文和地质环境下，传统的导管架需要使用较大的桩径和斜撑来抵御海底较厚的淤泥层，以确保升压站具有稳固的基础。然而，这样做会增加导管架的材料成本，并增加安装制作的难度。为了解决这个问题，青洲海上风电升压站选择采用了过去常用于深海石油钻探平台的裙桩导管架作为水下基础平台。

常规导管架基础（左）与裙桩导管架基础（右）示意图

　　

　　不同于从常规导管架直接插入海底岩层固定的“简单粗暴”，裙桩导管架则复杂许多：它需打一圈桩子到海底，然后把导管和桩用混凝土凝在一起，形成整个桩管一体结构。

　　

　　国内外只有少部分风场采用这种裙桩导管架基础，但大部分处在20 ～30 m 水深区域。青洲海上风电升压站则让工程的用料与复杂度再上一个台阶，单根基础桩直径即达4.3米，长94~97米，最重达570吨，为目前国内海上风电重量最重、根开最大、工程桩长最长的升压站，导管架基础其体积重量超过此前任何一个海上风电场项目。

正在出运的青洲海上风电升压站基础导管架钢管桩

　　

　　在水下沉桩基础的施工中，青洲海上风电升压站采用直径4.3米，长度40.5米的送桩器来进行基础桩施工，打破了水下施工液压打桩锤的限制；

　　

　　巨大的体积让导管架水下施工时的精度控制“难上加难”，为完成海上升压站基础沉桩施工，施工方反复校对运输船舶进行稳定计算、沉桩分析、吊装姿态等各项技术支撑数据，先后调动包括国内首艘“起重+运输”一体化深远海风电施工船在内的多条施工船舶参与基础沉桩施工，使桩沉桩垂直度偏差不大于3‰，两桩平面距离相对误差不超过50毫米，也为青洲海上风电升压站后续施工打下坚实基础。

工程人员为稳桩平台测量水平度

　　

　　

　　作为我国当前单体最大、重量最重的交流海上升压站，这个大块头长60米、宽50米、高25.7米，相当于9层居民楼的高度，总重约6450吨。

　　

　　为有效缩短海上风电项目建设工期，青洲海上风电升压站即采用整体式安装结构，是将整个升压站上部结构作为一个整体，在陆上组装厂完成整个升压站的制造、设备安装和调试，然后整体运至现场，最后采用大型起重船将海上升压站上部组块与海上导管架精准对接完成安装。

装船过程共配置8列自行式模块运输车在码头滚装上船

　　

　　尺寸大、重量大要求在装卸途中，船与码头平面在滚装期间的高差需精确到厘米，对作业船舶、潮流潮水等都提出更高要求。

　　

　　在毫厘必争的装卸标准要求下，负责的施工企业配置了8列自行式模块运输车在码头滚装上船，并由运输托架上绑扎固定到国内最大的、具有船舶动力定位系统的海洋工程大件运输船“中宇188”上，最终从江苏南通发船驶向约1020海里外的广东阳江附近海域。

装运驶发的“中宇188”

　　

　　要顺利完成后续施工，青洲海上风电升压站还需要采用大型海上运输、安装和起吊船舶。任务交给了吊装能力全球第一的“海上重器振华30”轮，它曾承担过港珠澳大桥最终接头吊装与安装的海上施工船的肩上。该船长297.55米、宽58米、甲板面积足有两个半足球场大小，型深达到28.8米；装卸能力单臂最大吊装重量达12000吨，360°全回转吊装可达7000吨。对于这位已吊装过我国多座海上风电场升压站的海上大力士而言，此次青洲海上风电升压站的安装工作自然是轻车熟路。

挑灯夜战的“振华30”轮

　　

　　

　　尽管“振华30”体量巨大、抗风浪能力强，即使海上7—8级大风也能平稳作业，但是所处南海海域时常受台风、风暴潮等影响，进入到6月更是南海“土台风”的高发季，突发性强、来去无踪，对施工安全有潜在隐患。

　　

　　

　　为尽可能避免海洋环境因素对施工的影响，青洲海上风电项目团队联合气象局在距离海岸线约55公里处建成气象观测站气象观测站，是国内首批、广州首个近海深水区海上风电气象观测站,把防灾减灾的前线向前推进数十公里——利用太阳能供电和“4G+北斗”数据通讯的气象监测技术，开启海上气象的“24小时直播”，逐小时、逐公里对气象灾害提前3小时以上进行预报、最长气象预报时效接近一周，使海上升压站施工作业建设由“靠天吃饭”变为“知天而作”。

毗邻青洲海上风电场的海上气象观测站

　　

　　

　　施工团队根据历史时期的“土台风”资料制定精细化施工节点计划，从2小时细化到半小时内。从6月23日起仅用24小时高效完成原计划需48小时臂架背弓系固作业；又在36小时内完成了“振华30”与上部组块运输船的精确定位及上部组块解绑，而从起吊升压站整体模块到模块完全脱离运输船更是仅用15分钟时间。这座国内最大海上升压站吊装成功也让整个海上风电项目初具雏形。

“振华30”轮成功吊装国内最大的海上升压站

　　

　　

　　了不起的中国制造

　　

　　从3月第一根基础桩发船出海到6月底整体吊装合拢的百日中，阳江青洲海上升压站的建设几乎以“起步即是冲刺”的态势“一路狂飙”。它的成功标志着我国海上风电施工水平又跃上一个新的台阶！