本刊記者 薛辰

龍源海上風(fēng)電:試驗看未來

本刊記者 薛辰

龍源如東潮間帶試驗風(fēng)電場的價值在于，它為海上示范風(fēng)電場建設(shè)建立起了一個產(chǎn)業(yè)鏈條，使中國海上風(fēng)電規(guī)?；_發(fā)成為可能。

多年后，回望中國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，龍源如東潮間帶試驗風(fēng)電場是值得人們記住的里程碑事件。這是記者2014年1月13日身處這片試驗風(fēng)電場時的真實所想。

值得一提的是，除了9款機型在試驗風(fēng)電場正常運行以外，又不斷有大容量機型在此相繼并網(wǎng)發(fā)電。這是龍源加碼試驗海上風(fēng)電的重要一步，最終目的是借助試驗成果，讓龍源海上風(fēng)電能夠由潮間帶向深海擴展，也讓中國海上風(fēng)電擁有一條健康的產(chǎn)業(yè)鏈條，以及可以看得見的商業(yè)未來。

回看試驗歷程，需要提到一個重要事件：2010年9月28日，在如東環(huán)港外灘海堤外側(cè)潮間帶區(qū)域，30兆瓦潮間帶試驗風(fēng)電場建成投產(chǎn)。這是具有標(biāo)志性的產(chǎn)業(yè)鏈節(jié)點試驗，它促進了中國潮間帶風(fēng)電施工裝備、作業(yè)方式、基礎(chǔ)形式、機組運維等環(huán)節(jié)的建立、優(yōu)化和改進，大幅降低了風(fēng)電場千瓦造價成本。

這一事件讓人想到實施試驗項目的組織者。早在2008年5月，龍源就在江蘇組建海上風(fēng)電項目籌建處，2010年3月成立江蘇海上龍源公司，專門推進如東潮間帶試驗風(fēng)電場項目建設(shè)。

可問題是，在潮間帶建設(shè)風(fēng)電場全球尚無先例，沒有現(xiàn)成的施工技術(shù)可以借鑒。潮間帶漲潮受淹、退潮見灘，在此區(qū)域建設(shè)風(fēng)電場，常規(guī)的陸上和水上裝備幾乎沒有使用價值。從一臺風(fēng)電機組立在潮間帶的工作流來看，施工裝備、施工設(shè)計是其中的核心要素，而這兩點恰恰是全球風(fēng)電行業(yè)欠缺的。江蘇海上龍源公司副總經(jīng)理高宏飆告訴記者，“在試驗項目推進之初，我們有一個基本的判斷，潮間帶風(fēng)電場項目就是一個施工決定設(shè)計、裝備決定施工的

項目，也就是說設(shè)計再好，施工做不到也白瞎；施工方式再好，裝備不給力也沒價值”。

正是基于這樣的判斷和建立產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展思路，就有了后來龍源和三一的合作，造出了水陸兩棲專業(yè)裝備，以及再后來龍源和振華聯(lián)合成立江蘇龍源振華海洋工程有限公司，期望以更強的施工裝備推進潮間帶風(fēng)電施工技術(shù)進步。

盡管有了專用施工裝備，但施工技術(shù)試驗卻很不順利。

在如東環(huán)港風(fēng)電場升壓站，江蘇海上龍源公司總經(jīng)理張鋼在和記者談起機組基礎(chǔ)施工時，用“心力憔悴”表達了他當(dāng)時的心情和壓力。

先來看混凝土承臺基礎(chǔ)，它是潮間帶試驗風(fēng)電場最先嘗試的基礎(chǔ)。當(dāng)時的裝備條件，也只能采取這種基礎(chǔ)形式。簡單說，這種基礎(chǔ)是通過圍堰把海水擋在外側(cè)，也就是在潮間帶營造陸域工況，這顯然要付出比陸上更高的成本。僅從“做成”的角度看，這種形式的基礎(chǔ)算是成功的，但從立一臺機組花費了約800萬人民幣的施工成本看，顯然很不經(jīng)濟，而且做好這樣一個基礎(chǔ)至少需要44天的施工時間，效率讓人難以接受。

也正因此，“我們嘗試多樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)，這是一個填補國內(nèi)風(fēng)電施工技術(shù)空白的做法。”高宏飆回憶說，當(dāng)時遇到兩個難題：一個是在“一會兒是海水一會兒是陸地”的環(huán)境中，如何對鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)進行防腐？另一個是如何計算風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)給基礎(chǔ)角架節(jié)點造成的疲勞？這種形式的基礎(chǔ)節(jié)點很多，一旦節(jié)點出現(xiàn)裂紋，海水向里滲透，會產(chǎn)生越腐蝕越疲勞的惡性循環(huán)。“在解決關(guān)鍵技術(shù)細節(jié)問題的過程中，我們的團隊特別注重整合全球的技術(shù)資源，最終讓這些問

題得以解決?！?高宏飆說。

這種基礎(chǔ)帶來的改變是，大量的現(xiàn)場工作轉(zhuǎn)為陸上進行，減少了海上作業(yè)量，也就減少了海上施工裝備的使用費用，13天便可使基礎(chǔ)具備機組安裝的條件，比混凝土承臺基礎(chǔ)少用21天。在試驗風(fēng)電場安裝的16臺機組中，有9臺機組采用了多樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)。

就在試驗風(fēng)電場建設(shè)緊鑼密鼓之時，江蘇海上龍源嘗試把歐洲海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)技術(shù)引入到試驗項目中來，并于2010年8月13日試樁成功。值得說明的是，盡管這種“有過渡段”單樁基礎(chǔ)沒有得到推廣，但卻引發(fā)了龍源海上風(fēng)電施工技術(shù)創(chuàng)新。

高宏飆解釋，歐洲單樁基礎(chǔ)大多采用過渡段，即由“鋼管樁+過渡段+高強灌漿料連接”組成。必須考慮的風(fēng)險是，這種單樁基礎(chǔ)在2010年批量出現(xiàn)過渡段灌漿連接失效，每基修復(fù)費用約為12萬歐元。還有一點是，如果推廣這種單樁基礎(chǔ)，就要從歐洲進口灌漿材料，每基單樁的材料費用在70萬元人民幣左右。

正是考慮到有過渡段單樁基礎(chǔ)的技術(shù)風(fēng)險和成本，“由龍源電力、江蘇海上龍源、江蘇龍源振華、華東勘測設(shè)計院組成的技術(shù)團隊，開始研究海上風(fēng)電無過渡段單樁基礎(chǔ)的設(shè)計和制造技術(shù)，與其配套的大型扶正導(dǎo)向架、多功能一體化淺吃水可坐底潮間帶風(fēng)電施工船等相關(guān)施工裝備也在加緊研制中。” 高宏飆這樣告訴記者。

實際上，30兆瓦潮間帶試驗風(fēng)電場項目建成投產(chǎn)，就已彰顯潮間帶風(fēng)電施工技術(shù)上的示范性。此后，風(fēng)電機組運行和維護就成為這座試驗風(fēng)電場的一個重要試驗任務(wù)。

2009年 10月20日是值得記憶的一天，首批2臺明陽1.5MW機組（MY1.5-82/65 雙饋異步電機）并網(wǎng)發(fā)電。此后，2臺遠景1.5MW（海上型EN1.5-82 雙饋異步電機）、2臺聯(lián)合動力1.5MW機組（UP82雙饋異步電機）、2臺上海電氣2.0MW機組（W2000 雙饋異步電機）、2臺三一電氣2.0MW機組（SE9320III-S3繞線轉(zhuǎn)子三相異步發(fā)電機）、2臺海裝2.0MW機組（H93CN-2.0MW異步、雙饋繞線式電機）、1臺金風(fēng)2.5MW機組（GW109/2500直驅(qū)永磁同步發(fā)電機）、2臺華銳3.0MW機組（SL3000 6極雙饋感應(yīng)電機）、1臺明陽緊湊型2.5MW機組（SCD2.5/100半直驅(qū)永磁同步電機）先后并網(wǎng)發(fā)電，也就是說如東潮間帶試驗風(fēng)電場項目安裝了8個廠家的9款機型、16臺風(fēng)電機組，實際裝機容量32兆瓦。

在閱讀“風(fēng)電機組情況”資料時記者注意到，9款機型“型號”表述中惟有遠景能源機型強調(diào)了“海上型”。其實，參與如東潮間帶試驗風(fēng)電場項目的8個廠家無不是為了爭奪海上市場而來。“如果開發(fā)商同行來這兒了解機組運行和維護情況，即便我們有最看好的機型，也不會只推薦這一家的機組，相對好的機組也會推薦，但也不會害人家。”在如東環(huán)港風(fēng)電場升壓站，江蘇龍源海上公司總經(jīng)理助理陳強這樣告訴記者，“在所有機型中，遠景能源的海上機型發(fā)電小時數(shù)比較高，而且連續(xù)3年都比較穩(wěn)定。還有一點是，遠景機型可靠性比較高，至今沒有更換過大部件，實現(xiàn)了無人值守?？梢哉f，在機組免維護方面，遠景走在了前邊?！?/p>

陳強稱如東潮間帶試驗風(fēng)電場的試驗情況“對外公開”，但實際上，這9款機型的運行和維護數(shù)據(jù)并沒有對外公開發(fā)布。從機組20年的生命歷程看，3年的運行時間還算不上“路遙”，但能看出這些機型的“馬力”。

數(shù)據(jù)顯示，從等效滿發(fā)小時數(shù)看，2013年遠景1.5MW機型年等效發(fā)電小時數(shù)為2830小時，比第二名機型高出12%，比末名機型高出30%。值得一提的是，遠景機型2011至2013年連續(xù)3年發(fā)電小時排名第一。從機型利用率看，在3年中，受大部件更換或其他故障影響，有8款機型可利用率年度排名發(fā)生過前后名次的變化，而遠景機型可利用率在過去的3年時間年年位居第一。

再看機組出質(zhì)保的情況，截至2014年3月17日，除了遠景機組已在2013年9月出質(zhì)保外，其他7個廠家的機組還未出質(zhì)保。按照現(xiàn)場人員的說法，是“質(zhì)保期延長了”。在高宏飆看來，機組出質(zhì)保是考量機組發(fā)電性能的重

要指標(biāo)，更是如東潮間帶試驗風(fēng)電場運維管理的試驗內(nèi)容，其中的知識和經(jīng)驗會應(yīng)用到2012年11月23日投產(chǎn)的如東150兆瓦潮間帶示范風(fēng)電場中。

回首看，如東30兆瓦潮間帶試驗風(fēng)電場給龍源海上風(fēng)電發(fā)展帶來了積極效應(yīng)。2010年12月6日，國家發(fā)改委核準(zhǔn)了龍源如東150兆瓦海上（潮間帶）示范風(fēng)電場項目。這項工程分兩期實施，一期工程100兆瓦，選用21臺西門子2.38MW機組和17臺華銳3MW機組，2011年6月21日開工建設(shè)，同年年底投產(chǎn)發(fā)電；二期工程50兆瓦，選用20臺金風(fēng)2.5MW機組，2012年11月23日投產(chǎn)發(fā)電。

值得回味的是，在一期工程開工前，西門子在復(fù)核其機組基礎(chǔ)參數(shù)時發(fā)現(xiàn)“疲勞參數(shù)”有問題，于是向江蘇海上龍源提出質(zhì)疑，接下來雙方深度研討，還請了來了第三方機構(gòu)參與論證，結(jié)果表明是西門子的基礎(chǔ)“疲勞參數(shù)”有點水土不服。西門子方面認(rèn)可了江蘇海上龍源的基礎(chǔ)“疲勞參數(shù)”，并稱機組立在如東潮間帶的多樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)上令人放心。

尤其值得一提的是，江蘇海上龍源公司在示范風(fēng)電場選擇機位進行新型單樁基礎(chǔ)（無過渡段單樁）沉樁試驗，歷經(jīng)兩次失敗后，終于在2011年8月31日試樁成功，鋼管樁垂直度偏差為1.3‰，滿足垂直誤差小于4‰的設(shè)計要求，令人驚喜和振奮。

新型單樁基礎(chǔ)沉樁成功，與配套施工設(shè)備能力的提升密切相關(guān)。高宏飆舉例，“大型扶正導(dǎo)向架，這是龍源振華研制的配套施工設(shè)備，它可以實時監(jiān)測與校正沉樁垂直度，以實現(xiàn)打樁過程中單樁的有效導(dǎo)向和糾偏，可以做到垂直度誤差小于2‰?！痹趪L試新型單樁基礎(chǔ)時，“我們已經(jīng)有了荷蘭IHC公司生產(chǎn)的S-800液壓沖擊錘，以及‘龍源振華1#’新型多功能安裝船等施工配套裝備。”高宏飆補充說。

但這并非新型單樁基礎(chǔ)施工的核心技術(shù)。高宏飆告訴記者，“新型單樁沉樁技術(shù)在于用錘的力度，每一錘的用力與地質(zhì)情況和鋼管的垂直度有關(guān)，也就是有一個相關(guān)性技術(shù)模型?！?/p>

新型單樁基礎(chǔ)的成功為潮間帶風(fēng)電場建設(shè)多了一種選擇。2011年9月開始，上海同濟大學(xué)對如東潮間帶56臺單樁機組進行持續(xù)性傾斜監(jiān)測，結(jié)果表明新型單樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全可靠，完全滿足設(shè)計要求。

與歐洲常規(guī)單樁基礎(chǔ)相比，龍源新型單樁基礎(chǔ)施工功效更高，前者需要8.2天才能使基礎(chǔ)具備機組安裝條件，而后者僅僅需要0.5天。新型單樁基礎(chǔ)的優(yōu)勢還在于，除了節(jié)省過渡段的灌漿材料、鋼材，還減少船舶、起重設(shè)備臺班費。 “綜合測算下來，每基節(jié)省工程造價約190萬?！备吆觑j表示，如東潮間帶示范風(fēng)電場56臺機組采用了新型單樁基礎(chǔ)，節(jié)約工程造價10640萬元，相當(dāng)于增加利潤10640萬元。

由此，不難理解為什么龍源海上風(fēng)電獲得了“海上潮間帶風(fēng)電施工設(shè)備”、“鋼管樁打樁施工設(shè)備”、“鋼管樁沉樁施工工藝”等多項國家專利。

比專利更有說服力的是數(shù)據(jù)。據(jù)透露，2013年1至9月，已完整投運的如東潮間帶風(fēng)電場等效利用小時數(shù)比相鄰陸上環(huán)港風(fēng)電場利用小時數(shù)高出14個百分點。需要說明的是，這14個百分點是在如東潮間帶風(fēng)電場機組可利用率比相鄰陸上環(huán)港風(fēng)電場機組可利用率低3.5個百分點的情況下的數(shù)據(jù)。這表明海上風(fēng)能資源優(yōu)勢明顯，發(fā)電效益更為顯著。

值得關(guān)注的是，在如東潮間帶，龍源潮間帶風(fēng)電試驗仍在繼續(xù)。如果說2009年6月開工建設(shè)的30兆瓦試驗項目不算經(jīng)濟賬的話，2012年9月開工建設(shè)的50兆瓦試驗風(fēng)電場項目在運作模式上有了改變：試驗樣機機位由江蘇海上龍源公司提供，而基礎(chǔ)施工、樣機吊裝、海纜鋪設(shè)等一切費用則由廠商先期墊資，待試驗樣機通過一定時間運行以后，再由龍源視情確定是否進行收購。

截至2014年1月16日，2臺海裝5MW樣機、1臺東汽5MW樣機、1臺遠景4MW樣機都已并網(wǎng)運行，1臺明陽6MW緊湊型樣機也將在此參與試驗。與此前試驗不同的是，已在此裝機的廠商都不急于通過江蘇海上龍源公司的“240”運行節(jié)點，而是積極進行各自的測試，為未來匹配更好的產(chǎn)品做準(zhǔn)備。

龍源再次為廠商提供了“商演”舞臺，至于誰的樣機能受到海上風(fēng)電市場的青睞，時間會給出最好的答案。