漂浮式海上風(fēng)電“破壁人”

文｜李曉雨 范 可

近日，粵西海岸傳來令人激動(dòng)的信息。隨著帶著三葉片的輪轂與機(jī)艙在高空穩(wěn)穩(wěn)對接，“中國三峽”的風(fēng)電機(jī)組塔筒高高矗立在南海之濱，向世界宣告：中國首臺(tái)漂浮式海上風(fēng)電試驗(yàn)樣機(jī)——“三峽引領(lǐng)號(hào)”正式完成風(fēng)電機(jī)組吊裝。此刻起，“溯洄從之”，不再“道阻且長”。于浩瀚無垠的深遠(yuǎn)海托起機(jī)組的漂浮式基礎(chǔ)，被刷成了象征勝利的金黃色，它是目前國際上機(jī)位水深最淺、抗臺(tái)風(fēng)等級最高、所受風(fēng)電機(jī)組載荷最大、設(shè)計(jì)難度最大的漂浮式海上風(fēng)電平臺(tái)結(jié)構(gòu)，由三峽集團(tuán)設(shè)計(jì)開發(fā)，享有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)。每一項(xiàng)世界第一，都意味著要解決一系列世界性難題。

我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)指出，綠色、低碳是中國能源的發(fā)展方向。而隨著陸地風(fēng)電場不斷開辟，剩余陸地風(fēng)資源日益減少，風(fēng)電場向海上擴(kuò)展成為必然。隨著近岸資源的開發(fā)趨于飽和，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)逐步走向深、遠(yuǎn)海，水深也隨之增加——傳統(tǒng)的固定式基礎(chǔ)已到了升級換代的重要關(guān)頭，將風(fēng)力機(jī)安裝在漂浮式平臺(tái)的漂浮式基礎(chǔ)是解決這一問題的最佳選擇。由陸向海、由淺到深、由固定基礎(chǔ)向漂浮式平臺(tái),成為未來風(fēng)電場建設(shè)的必然趨勢。我國海上能源儲(chǔ)量大，5-50 米水深70 米高度的海上風(fēng)電，預(yù)計(jì)可開發(fā)資源達(dá)到5 億千瓦，漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)在我國具有廣闊的市場前景。

三峽集團(tuán)時(shí)刻牢記勇當(dāng)原創(chuàng)技術(shù)“策源地”、現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈“鏈長”的使命，自2015 年起，就將敏銳的觸角探向了漂浮式海上風(fēng)電研究，成為我國首個(gè)開展以工程為背景的漂浮式海上風(fēng)電研究的機(jī)構(gòu)。2018 年，三峽集團(tuán)中標(biāo)“浮式海上風(fēng)電平臺(tái)全耦合動(dòng)態(tài)分析及其裝置研發(fā)”項(xiàng)目。項(xiàng)目依托三峽能源集團(tuán)陽江三期海上風(fēng)電場開展，要在2021 年下半年，完成一臺(tái)5.5 兆瓦漂浮式海上風(fēng)電試驗(yàn)樣機(jī)，開發(fā)符合我國南海海洋環(huán)境條件、經(jīng)濟(jì)適用的新型浮式風(fēng)機(jī)與基礎(chǔ)，最終需形成從設(shè)計(jì)到施工以及裝備的成套技術(shù)。

當(dāng)時(shí)，我國在漂浮式海上風(fēng)電領(lǐng)域，并沒有任何成熟經(jīng)驗(yàn)，而國外經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重“水土不服”。關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的，得把“卡脖子”問題自主消化。三峽集團(tuán)上海院新能源設(shè)計(jì)研究院漂浮式海上風(fēng)電研發(fā)團(tuán)隊(duì)接下了這個(gè)任務(wù)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目海上風(fēng)電機(jī)組平臺(tái)及系泊系統(tǒng)的相關(guān)研發(fā)及勘測設(shè)計(jì)。在接到項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)很多人心中并沒有完全成功的把握。原因是與國際上已投產(chǎn)的相關(guān)項(xiàng)目相比，此次項(xiàng)目水深淺（水深越淺，漂浮式設(shè)計(jì)越難），工程海域海洋環(huán)境惡劣、臺(tái)風(fēng)頻發(fā)……國內(nèi)并無成熟先例，即使是漂浮式技術(shù)相對成熟的歐美，經(jīng)驗(yàn)也不適用于我國浮式海上基礎(chǔ)平臺(tái)設(shè)計(jì)。

然而，平均年齡還不到33 歲的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，帶著一股開拓創(chuàng)新、永不服輸?shù)钠磩牛瑸樽龊眉夹g(shù)儲(chǔ)備，開始了勇闖“無人區(qū)”之旅。針對“疑難雜癥”，在沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可供借鑒的情況下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展多次調(diào)研，與國內(nèi)外相關(guān)設(shè)計(jì)、施工、軟件開發(fā)單位進(jìn)行大量溝通，有針對性地對漂浮式海上風(fēng)電平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)展開研究。成員們從零開始，大膽假設(shè)、小心求證，鉆研理論、調(diào)試程序，反復(fù)實(shí)踐、一絲不茍，歷經(jīng)三年鏖戰(zhàn)，終于克服研發(fā)設(shè)計(jì)及施工條件限制的諸多難題，在國內(nèi)首次應(yīng)用“漂浮式風(fēng)電機(jī)組－基礎(chǔ)平臺(tái)－系泊系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)電纜一體化分析”技術(shù)，突破淺水效應(yīng)下的漂浮式風(fēng)機(jī)機(jī)組系泊系統(tǒng)，及動(dòng)態(tài)電纜設(shè)計(jì)研究關(guān)鍵技術(shù)，完成了漂浮式風(fēng)電機(jī)組平臺(tái)及系泊系統(tǒng)的相關(guān)研發(fā)及勘測設(shè)計(jì)，開發(fā)出了符合我國南海海洋環(huán)境條件的新型抗臺(tái)風(fēng)型浮式基礎(chǔ)。同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還結(jié)合我國海洋環(huán)境實(shí)際及建設(shè)條件，開展了國內(nèi)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的研究及編制，形成了一批科技成果，將有效促進(jìn)前沿技術(shù)裂變，加速沿海地區(qū)能源轉(zhuǎn)型。

國之大者，鑄國之利器，國家賴之以強(qiáng)，企業(yè)賴之以贏，人民生活賴之以好。從在遼寧莊河海上風(fēng)電場突破“抗冰錐”結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)難題，到在廣東陽江探索深遠(yuǎn)海漂浮式基礎(chǔ)，三峽清潔能源走廊為國家提供源源不斷綠色動(dòng)力的同時(shí)，也用智慧賦能中國技術(shù)全面出海，為服務(wù)國家新能源開發(fā)戰(zhàn)略提供了有力支撐。