國家能源集團建成全球首個漂浮式風漁融合平臺
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時間：2024-04-28 11:36
——國家能源集團“大風車”遇到“藍色糧倉”
林啟鑫
東海之濱，清風拂綠，春和景明。
福建莆田南日島國家級海洋牧場海域，晴空下的萬頃碧波中，一排排海上風機御風而立，葉片迎風轉(zhuǎn)動，源源不斷地輸送著綠色電能。風機中間，佇立著引人注目的“國能共享號”——國家能源集團龍源電力開發(fā)建設的全球首個漂浮式風漁融合平臺。
4月2日，首批1萬尾大黃魚魚苗成功入住“國能共享號”，標志著該項目漁業(yè)養(yǎng)殖方案正式落地實施，開啟了新時代“新能源+”立體化開發(fā)的新篇章，推動形成“海上發(fā)電、海下養(yǎng)魚”的融合發(fā)展新模式。
建成投產(chǎn)后，“國能共享號”一天可發(fā)電9.6萬千瓦時，約能滿足4.2萬人一天的生活用電需求，此外，一個養(yǎng)殖周期的魚品收入就能達到數(shù)百萬元，實現(xiàn)新能源發(fā)展與傳統(tǒng)海洋經(jīng)濟共享共進、互促共贏。
融合，勾勒新發(fā)展藍圖
南日島的潔白風車如林矗立，風車轉(zhuǎn)動，將原本穿島而過的風變成了清潔能源。這里是福建省唯一一個國家級海洋牧場示范區(qū)，海水養(yǎng)殖面積超4500公頃。
由于需要統(tǒng)籌規(guī)劃海上風電和漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)域，并預留一定的間隔空間，南日島逐漸面臨海上風機和海上牧場的“飽和”狀態(tài)。如何進一步發(fā)展海洋經(jīng)濟，成了龍源電力福建公司高質(zhì)量發(fā)展的突出問題。
要提高海洋經(jīng)濟開發(fā)能力，就要走綜合利用海洋的新思路，推動海上風電與深遠海養(yǎng)殖之間的融合。在此背景下，“國能共享號”應運而生。
“國能共享號”是全球首個深遠海浮式風電與養(yǎng)殖一體化設計結(jié)合的項目，建于福建莆田南日島國家級海洋牧場示范區(qū)，水深約35米，采用三立柱半潛式平臺，立柱邊長約70米、平臺總高24米、設計吃水14米，總重量達4900噸，相當于3000余輛小汽車的重量。平臺中間取正六邊形作為養(yǎng)殖區(qū)域，養(yǎng)殖水體約10000立方米，相當于5個標準游泳池的大小。
“國能共享號”開創(chuàng)性地將海上風力發(fā)電和深海養(yǎng)殖平臺合為一體，實現(xiàn)海洋經(jīng)濟的跨產(chǎn)業(yè)融合。針對傳統(tǒng)海洋牧場普遍存在“供電不足、供電不穩(wěn)定”的情況，導致大型現(xiàn)代化牧場增養(yǎng)殖設備、資源環(huán)境監(jiān)測設施等無法使用，增養(yǎng)殖效率低、危險系數(shù)高等綜合性難題，“國能共享號”平臺上安裝一臺4兆瓦海上風電機組以及輕質(zhì)柔性光伏組件，利用風機、光伏等綠色電力為養(yǎng)殖投喂設備、養(yǎng)殖監(jiān)控設備、洗網(wǎng)設備、漁網(wǎng)絞車等養(yǎng)殖設施供電，達到“自發(fā)自用”的目的。
同一海域中，既能利用風力發(fā)電，又能進行漁業(yè)養(yǎng)殖，實現(xiàn)海洋資源的集約、高效、環(huán)保利用和“立體式”開發(fā)，是“國能共享號”的最大特點。
“國能共享號”一經(jīng)推出，就獲得了不少漁業(yè)養(yǎng)殖企業(yè)的關(guān)注。秀嶼區(qū)南日鎮(zhèn)后葉村村民楊文發(fā)靠海為生，有著15年漁業(yè)養(yǎng)殖經(jīng)驗，對“國能共享號”的投用充滿期待：“既能發(fā)電、又能養(yǎng)魚，科技感滿滿。平臺周邊投放餌料也會引來更多魚類，增加我們的捕撈收入?！?/p>
創(chuàng)新，賦能新質(zhì)生產(chǎn)力
“作為全球首個漂浮式風漁融合項目，從項目設計到項目建造，再到項目首批魚苗成功投放，每一步都充滿了未知的挑戰(zhàn)。我們堅持守正創(chuàng)新，融合發(fā)展，通過‘國能共享號’引領(lǐng)海上風電向深遠海挺進?！饼堅措娏Ω＝ü军h委委員、副總經(jīng)理，“國能共享號”項目負責人陳勇說。
作為深遠海漂浮式風電與漁業(yè)養(yǎng)殖一體化設計概念在世界范圍內(nèi)的首次創(chuàng)新實踐，“國能共享號”是國家能源集團2020年度十大重點科技項目之一，入選2021年度“中國科協(xié)十大產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題”，列入福建省2022年度科技重大專項計劃。
面對無先例參考、跨行業(yè)融合等多重因素疊加，在項目初始設計建造階段，龍源電力深入開展能源電力、風機制造、海洋工程、漁業(yè)養(yǎng)殖等跨領(lǐng)域、跨學科技術(shù)融合研究，全力攻克漂浮式風電基礎設計、風電機組適應性改造、動態(tài)海纜及錨泊系統(tǒng)設計等技術(shù)，完成總體性能、結(jié)構(gòu)、系泊、機械、電氣、養(yǎng)殖等14個專業(yè)設計，實現(xiàn)“平臺結(jié)構(gòu)、海洋空間、運營功能”多空間多層次共用。
“我們還開發(fā)出了適用于漂浮式風機的控制算法及使用平臺穩(wěn)定控制策略，完成了10余項關(guān)鍵設計升級，保證浮式風機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，多項技術(shù)實現(xiàn)從‘0’到‘1’的突破，填補了技術(shù)空白領(lǐng)域，解決我國深遠海海上風電開發(fā)的技術(shù)難題?！绷譄稣f道。
在養(yǎng)殖方面，“國能共享號”養(yǎng)殖網(wǎng)箱網(wǎng)衣選用了低碳低蠕變的超高分子量聚乙烯纖維材料編織，采用分片式結(jié)構(gòu)，可承受50年一遇極端海況荷載，設計壽命長達5年，為國內(nèi)海洋養(yǎng)殖行業(yè)最高標準。同時，項目搭載了完善的信息化、現(xiàn)代化、智能化的深遠海養(yǎng)殖設備，包括網(wǎng)衣清洗機器人系統(tǒng)、自動投喂系統(tǒng)、海洋環(huán)境監(jiān)測和魚體監(jiān)測系統(tǒng)等，并同步搭建了在線監(jiān)測水質(zhì)環(huán)境和水文數(shù)據(jù)的傳感器，可對水體溫度等關(guān)鍵參數(shù)進行監(jiān)控，遠程觀察評估魚的生長狀態(tài)和尺寸重量，有效防控風險，提高養(yǎng)殖收益率。
此外，龍源電力還將在“國能共享號”上線應用一體化監(jiān)控系統(tǒng)，實時采集平臺風機、箱變、海纜、光伏、養(yǎng)殖、消防等10余類設備的全量數(shù)據(jù)，并在常規(guī)風電、光伏監(jiān)控基礎上，創(chuàng)新融合了基礎平臺傾仰角度、橫蕩、系泊錨鏈拉力等漂浮式平臺指標監(jiān)測，實現(xiàn)了“漂浮式風電+深海養(yǎng)殖”的多元一體化監(jiān)控，多維度實時監(jiān)視和設備故障報警，為深遠海風能資源開發(fā)與漁業(yè)養(yǎng)殖融合發(fā)展提供數(shù)字化監(jiān)控貢獻了“國能智慧”。
“‘國能共享號’一方面解決了海上風電向深遠海發(fā)展的技術(shù)瓶頸，另一方面推動了海水養(yǎng)殖向深遠海發(fā)展。兩者結(jié)合將有效降低綜合成本，有利于引導我國風電開發(fā)邁入深遠海?！标愑卤硎?。
實干，篤行不怠創(chuàng)一流
受益于臺灣海峽“狹管效應”影響，南日島區(qū)域被稱為“海上風電明珠”，全年4級風以上時間達300天以上。風大、水深、浪高等地理環(huán)境特點，是“國能共享號”項目落地必須要啃下來的“硬骨頭”。
“國能共享號”主要施工工序有浮式平臺建造、吸力錨建造、吸力筒施工、浮體拖航、風機安裝、整體拖航、錨鏈回接等，點多、面廣，無法形成長時間的連貫性作業(yè)。“我們必須轉(zhuǎn)變思路，化整為零，碎片化作業(yè)，高起點謀劃、高質(zhì)量推進，向海圖強打造‘一流工程’?！饼堅措娏Ω＝ü竟こ探ㄔO部負責人林燊說道。
漂浮式基礎設計建造是“國能共享號”平臺建設的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，上承浮式風機、下托養(yǎng)殖網(wǎng)箱。龍源電力堅持產(chǎn)學研一體化推進，聯(lián)合高校、科研院所等單位，針對東南沿海夏季多臺風等惡劣天氣環(huán)境，綜合分析適用海域、水動力性能、結(jié)構(gòu)性能、設計建造安裝等因素，經(jīng)過多輪仿真模擬和設計優(yōu)化，探索形成了一種適合我國海域的漂浮式基礎型式。
“在仿真計算過程中，我們前后進行了4輪迭代計算，每輪計算僅風機的工況就超過5萬個。不僅如此，我們還通過水池實驗模擬了數(shù)百個極端工況，全面檢驗關(guān)鍵性能參數(shù)的準確性?！绷譄鼋榻B。該平臺設計已獲得中國船級社原則性批準（AIP）證書，設計成果通過中國船級社、挪威船級社等業(yè)內(nèi)專業(yè)機構(gòu)審查驗證。
萬事俱備，只“欠”東風。2023年9月，“國能共享號”浮式平臺拖航抵達福建平潭金井碼頭，開展浮式風機吊裝。彼時的福建即將進入“盛風期”，施工窗口期進一步縮減，風機吊裝任務更加艱巨。受風況影響，尚未下錨的漂浮式平臺在海上不斷搖擺，使浮式風機葉片與塔筒的對接始終處于不穩(wěn)定狀態(tài)，給吊裝作業(yè)帶來了許多不確定因素。面對“不可能”的任務，林燊24小時蹲點現(xiàn)場，按照“人停設備不?！钡牡拱喙ぷ鳈C制，以分保時、以時保天，緊抓每一個窗口期，在確保安全的前提下，組織施工單位爭分奪秒地進行吊裝。經(jīng)過3天4夜的奮戰(zhàn)，浮式風機安裝工作成功完成，創(chuàng)造了行業(yè)內(nèi)漂浮式風機最短安裝工期紀錄。
“‘國能共享號’屆時整體拖航至預定海域后，將通過錨鏈和吸力錨筒與海床連接固定。吸力錨的施工，相當于海上風機基礎施工?！饼堅措娏Ｉ鲜聵I(yè)部海工專責、項目現(xiàn)場負責人趙樂川介紹。
南日島海域海底溝壑縱橫、暗礁交錯，巖體復雜多變，給錨的型式及位置選擇帶來很大挑戰(zhàn)。該公司充分借鑒莆田南日島海上風電場一期項目施工經(jīng)驗，與各單位充分研討分析后，確定采用吸力錨方案，并對機位附近采取淺地層剖面物探法分析巖石埋深情況，首次在漂浮式風電領(lǐng)域應用船體端部連接張緊器，集導向、止鏈、張緊功能于一體，顯著提高海上錨鏈回接效率，降低作業(yè)風險，最終順利完成項目9個吸力錨沉貫工作，為打牢“浮式基礎”奠定了基礎。
“國能共享號”的建成投產(chǎn)是龍源電力堅持多元化、快速化、規(guī)?；?、效益化、科學化發(fā)展新能源的實踐，今后，龍源電力將不斷探索“新能源+”融合發(fā)展自然經(jīng)濟模式，為推動綠色低碳發(fā)展、建設美麗中國貢獻力量。
責任編輯：閆弘旭
