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“綠色能源”牽手“藍色糧倉”

2024-07-05 09:29:30 《 人民日報海外版 》   作者: 廖睿靈  
 


在福建莆田南日鎮海上風電場,一座座風機迎風轉動。

林啟鑫攝

用于檢查海下網衣等設施狀況的巡檢機器人。

本報記者 廖睿靈攝

全球首座漂浮式風漁融合平臺“國能共享號”。

本報記者 廖睿靈攝

6月28日,全球首座風漁融合浮式平臺——國家能源集團龍源電力“國能共享號”正式投產,在浮式海上風電領域開創“水下養魚、水上發電”新場景,風漁融合的海洋經濟開發新模式照進現實。

這種“綠色能源”和“藍色糧倉”的創新結合有哪些技術亮點?它為海上風電產業發展提供了哪些經驗?本報記者去項目現場作了探訪。

“水下養魚、水上發電”,實現海洋資源集約高效開發利用

在福建莆田南日鎮海上風電場,一座座白色風機葉輪隨風轉動。蔚藍海面的連片風機中,一臺坐落于明黃色三角形鋼鐵底座上的風機格外醒目,它就是全球首座風漁融合浮式平臺——國家能源集團龍源電力“國能共享號”。

乘船接近,拾級而上,記者來到這座漂浮式海上風電平臺。抬頭望,一座高聳的風機佇立在這個三角形平臺邊角;往里走,平臺正中間有一處穿著網衣的正六邊形養殖區;平臺上,4根自動灑料機分散在養殖區域四周。正值投喂時間,只見其中一座約2米高的立柱開始自動投食,不出幾秒,海面游來一群小魚爭奪餌料。

“‘國能共享號’位于莆田南日島國家級海洋牧場示范區,這里也是福建省首個國家級海洋牧場示范區。”國家能源集團龍源電力福建公司風漁融合項目部主任林燊告訴記者,該項目在海面上架有一座漂浮式風機,底下設計養殖網箱,養殖水體約1萬立方米,相當于5個標準游泳池大小。這種海上風力發電結合深海養殖的模式,在全球范圍內還是第一次。

在平臺上,記者看見兩名頭戴安全帽的工作人員拽住一根長繩,將一臺白色機器從海里緩緩撈出。“這是自動巡檢機器人,可以在海下檢查網衣破損、清潔情況,如果發現養殖網需要修整,把清洗機器人放入養殖區域內就能自動完成清理。”林燊說。

“水下養魚、水上發電”實現了海上“綠色能源”和“藍色糧倉”的集約化開發利用,但是否也意味著需要更多人工投入?“實際上,‘國能共享號’大大節省了人工成本,項目搭載信息化、智能化的深遠海養殖設備,還搭建了在線監測水質環境和水文數據的傳感器,可以對水體溫度等參數進行監控。技術人員坐在位于南日島的中控室內,就能通過遠程監控查看平臺的運行情況,還能遠程完成餌料投喂等操作,一個月上平臺巡檢一次即可,有效提高了養殖收益率。”林燊介紹。今年4月初,首批1萬尾大黃魚魚苗歡暢入水,一個養殖周期后,魚品收入預計可達百萬元。平臺上的風機投產后,一天可以發電9.6萬千瓦時,約能滿足4.2萬人一天的生活用電,真正實現海洋資源集約高效開發利用。

跨界合作,自主創新,完成“從0到1”的技術革新

“國能共享號”雖是海上漂浮式平臺,置身其上卻幾乎感受不到一絲晃動。這樣一個龐然大物是如何搬運到海上“扎牢”并固定的?

“固定平臺靠的是吸力錨和錨鏈。”國家能源集團龍源電力科技信息部副主任范曉旭告訴記者,“國能共享號”分為水上設備和水下基礎兩部分。水上的漂浮式平臺先在浙江舟山進行整體搭建,平臺為立柱半潛式結構,每根立柱高24米、間距70米,設計吃水14米,總重量有4900噸,相當于3000多輛小汽車的重量。漂浮式平臺搭建完成后,從浙江舟山拖航至福建平潭金井碼頭,在該碼頭安裝好風電機組,便完成了水上設備的建造。

“水下的部分主要是在南日島海上風電場水域安裝吸力錨和錨鏈,海下9條錨鏈共有300多個配重塊,總重量超過千噸。完成水下安裝后,我們把裝好風電機組的漂浮式平臺拖航至南日島海上風電場水域,利用錨鏈和吸力錨筒與海床連接固定,海水的阻力也進一步保障了平臺穩定性。”范曉旭說。

海上風電并非新鮮事物,“水下養魚、水上發電”的概念設想也早已有之,但將項目從構想變為現實,“國能共享號”是第一個,在建設過程中,更是完成了不少“從0到1”的創新。

“項目初始設計階段,我們就開展了能源電力、風機制造、海洋工程、漁業養殖等跨領域融合研究,攻克了漂浮式風電基礎設計、風電機組適應性改造、動態海纜和錨泊系統設計等技術,完成了總體性能、結構、機械、電氣、養殖等14個專業設計。”林燊說,“我們還開發了適用于漂浮式風機的控制算法和使用平臺穩定控制策略,完成了10多項關鍵技術升級,全力保證浮式風機系統的穩定性,填補了行業的技術空白。”

在“國能共享號”上轉一圈,記者發現有不少暗藏玄機的巧妙設計——

平臺一側機房屋頂,一排光伏板排列齊整,不同于傳統屋頂光伏靠支架支撐,這些緊貼屋頂的光伏板光照面積更大,也避免了海水侵蝕支架的風險。

再仔細觀察平臺模型,記者發現三根關鍵立柱并非圓柱體,上半截設計有些許傾斜弧度,為何這樣設計?“是為了避免海浪沖上平臺。”范曉旭解釋,南日島常見臺風天氣,為了保障安全,平臺三立柱在關鍵水位做了斜面設計,即便海浪拍打,也較難“爬”上平臺,能有效規避自然災害帶來的風險。“我們在設計階段就聯合科研院所,針對東南沿海夏季多臺風等惡劣天氣環境,綜合分析了適用海域、水動力性能等因素,經過多輪仿真模擬和設計優化,最終探索形成了這個適合我國海域的漂浮式基礎型式,能有效應對海上極端氣候挑戰。”范曉旭說。

資源豐富,技術完備,深遠海風電產業前景可期

6月28日,隨著直徑130米的巨大葉輪開始緩緩轉動,“國能共享號”正式并網投產,為千家萬戶帶來源源不斷的綠色電能。數據顯示,目前莆田域內平海灣、興化灣海上風電場裝機總規模已達140.4萬千瓦,每年可提供清潔電能約61億千瓦時。

中國擁有豐富的海上風能資源,全國有1.8萬公里的海岸線,近海水深在5至50米范圍內,風能資源技術開發量約5億千瓦,而深遠海風能資源可開發量約為近海的3到4倍。再看風能利用情況,根據國家能源局發布的數據,今年一季度,全國風電新增并網容量1550萬千瓦,其中海上風電69萬千瓦。截至3月底,全國風電累計并網容量達到4.57億千瓦,其中海上風電3803萬千瓦,裝機規模穩居全球首位。一季度,全國風電發電量2636億千瓦時,同比增長16%。這意味著,風力發電正成為中國推進能源低碳轉型進程中的關鍵力量。

大自然賜予的“風光”無限,但伴隨海上風電快速發展及近海場址資源趨緊,適用于深遠海域風能利用的海上漂浮風電,將成為未來中國海上風電發展的主要方向。從這個角度看,以“國能共享號”為代表的浮式海上風電的順利投產,對于促進行業發展具有重要意義。

“‘國能共享號’開創性地將海上風力發電和深海養殖平臺合為一體,實現了海洋經濟的跨產業融合。項目引入光伏、風電等設備,填補了傳統海洋牧場普遍存在的供電不足、不穩定等情況,平臺設備發出的電力可用于養殖投喂設備、監控設備、洗網設備等,實現電力‘自發自用’,兼具經濟效益和環境效益。”范曉旭說。

放眼全國,多地海上風電項目建設正酣。6月27日,國內首個批量化應用單機容量16兆瓦海上風電項目——三峽集團福建漳浦六鰲海上風電場二期項目實現全容量并網,對于推動中國海上風電大型國產裝備高質量發展意義重大。2019年至2024年,福建三峽海上風電國際產業園相繼下線中國自主研發的6.7兆瓦、8兆瓦、10兆瓦、13兆瓦、13.6兆瓦、16兆瓦、18兆瓦海上風電機組,形成具有全球競爭力、水平領先的風電產業鏈和供應鏈。6月26日,東方電氣集團自主研制的18兆瓦半直驅海上風電機組在廣東汕頭風電臨海試驗基地順利并網發電,刷新已并網風電機組單機容量最大的世界紀錄。該機組部件級國產化率達100%,每年平均發電量約7200萬千瓦時,可滿足約4萬戶家庭一年的用電量。

國家能源局有關負責人表示,中國可再生能源行業始終堅持走技術創新道路,以技術產品的加速迭代,滿足不斷變化的市場需求。目前,中國風電領域在機組大型化、漂浮式風電等方面均達到國際先進水平。接下來,將統籌優化海上風電布局,推動海上風電基地建設,穩妥有序推動海上風電向深水遠岸發展。




責任編輯: 李穎

標簽:風漁融合浮式平臺,“國能共享號”

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