近日，國內(nèi)首個(gè)風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地落戶于汕頭市濠江區(qū)海上風(fēng)電創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園。該基地首臺(tái)海上風(fēng)電并網(wǎng)測試機(jī)組已通過國家認(rèn)證，正式投入市場使用。該基地還將建設(shè)最大可承載“24兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組”的測試機(jī)位，單機(jī)最大測試容量居世界前列，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，補(bǔ)足中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈“短板”。這是汕頭風(fēng)能產(chǎn)業(yè)從“陸上”加速向“海上”邁進(jìn)的縮影。
積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，能源是主戰(zhàn)場，可再生能源是天然綠色清潔能源，是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的先鋒隊(duì)、主力軍。隨著海上風(fēng)電開發(fā)越來越受到重視，“向海爭風(fēng)”正成為東部沿海地區(qū)綠色低碳發(fā)展的“藍(lán)色動(dòng)力”。
汕頭海上風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)容量占全省53％，是廣東發(fā)展海上風(fēng)電的“主戰(zhàn)場”。圖為南澳勒門海域海上風(fēng)電機(jī)組。 受訪者供圖
“十四五”時(shí)期既是汕頭推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展、加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的戰(zhàn)略機(jī)遇期，也是汕頭構(gòu)建能源發(fā)展新格局、加速培育能源產(chǎn)業(yè)的重要時(shí)期。2021年3月，廣東省委、省政府正式發(fā)布了支持汕頭建設(shè)新時(shí)代中國特色社會(huì)主義現(xiàn)代化活力經(jīng)濟(jì)特區(qū)的意見，支持汕頭“構(gòu)建海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈，打造千萬千瓦級(jí)海上風(fēng)電基地”，并列為“十四五”規(guī)劃重要任務(wù);省第十三次黨代會(huì)報(bào)告提出，支持汕頭國際風(fēng)電創(chuàng)新港的建設(shè)，為汕頭海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。
目前，汕頭正堅(jiān)定不移地走好走實(shí)“工業(yè)立市、產(chǎn)業(yè)強(qiáng)市”之路，依托粵東千萬千瓦級(jí)海上風(fēng)電基地建設(shè)，集中打造2000億元新能源產(chǎn)業(yè)集群，加快形成“1+3+3”海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)體系，舉全市之力高起點(diǎn)、高水平建設(shè)汕頭國際風(fēng)電創(chuàng)新港。風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地的“加持”，讓“風(fēng)從海上來、風(fēng)能變綠電”成為汕頭推動(dòng)廣東加快實(shí)現(xiàn)“3060”碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的生動(dòng)寫照。
“十四五”時(shí)期，全省能源消費(fèi)總量將繼續(xù)保持穩(wěn)步增長態(tài)勢，大力發(fā)展海上風(fēng)電是全省新增電源的重要抓手，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的必然選擇。
擁有218公里大陸海岸線和167公里海島岸線的汕頭，風(fēng)力資源豐富，有天然發(fā)展陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電的優(yōu)勢。早在1988年，汕頭就在南澳縣啟動(dòng)了風(fēng)力發(fā)電示范場項(xiàng)目，被海內(nèi)外譽(yù)為“中國風(fēng)電開發(fā)的先鋒”。2010年，國內(nèi)最大型風(fēng)電柔性直流輸電工程落戶南澳島，再次為我國新能源開發(fā)發(fā)揮了重要示范作用。
從容量看，根據(jù)《廣東省海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃(2017—2030年)(修編)》，汕頭市近海淺水區(qū)規(guī)劃風(fēng)電場址6個(gè)，總裝機(jī)185萬千瓦，近海深水區(qū)規(guī)劃風(fēng)電場址4個(gè)，總裝機(jī)3350萬千瓦，汕頭海上風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)容量占全省海上風(fēng)電總裝機(jī)容量的比例高達(dá)53%，是廣東發(fā)展海上風(fēng)電的“主戰(zhàn)場”。
從發(fā)電效率看，海上風(fēng)電發(fā)電效率比陸上風(fēng)電高出20%—40%、利用小時(shí)數(shù)更高、更節(jié)約水資源和土地資源——海上風(fēng)電的優(yōu)勢日益凸顯，其開發(fā)也越來越受到重視。
近年來，南方電網(wǎng)廣東汕頭供電局全力推進(jìn)現(xiàn)代供電服務(wù)全面融入以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，持續(xù)加快海上風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)施及并網(wǎng)系統(tǒng)工程建設(shè)，助力汕頭搭建海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈體系，汕頭風(fēng)能產(chǎn)業(yè)從“陸上”加速向“海上”邁進(jìn)。
2019年8月和2021年9月，上海電氣風(fēng)電集團(tuán)(以下簡稱“電氣風(fēng)電”)8兆瓦和11兆瓦海上風(fēng)機(jī)在汕頭完成總裝下線，兩次刷新國內(nèi)海上風(fēng)機(jī)最大容量紀(jì)錄;2021年底，汕頭首個(gè)海上風(fēng)電——大唐南澳勒門I海上風(fēng)電項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)全容量投產(chǎn);今年8月，亞洲首臺(tái)11兆瓦海上風(fēng)機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，汕頭海上風(fēng)電又邁上新的臺(tái)階。
如今，在汕頭南澳勒門海域，35臺(tái)風(fēng)電機(jī)組正迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)出的海上“綠電”由12公里之外的220千伏疏港變電站并入電網(wǎng)，照亮城市每個(gè)角落。據(jù)汕頭供電局基建部負(fù)責(zé)人介紹，該工程將全力保障汕頭海上風(fēng)電的并網(wǎng)消納，在緩解濠江區(qū)供電壓力的同時(shí)，為汕頭海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈體系建成奠定基礎(chǔ)。
大局上謀事，關(guān)鍵處落子。今年以來，汕頭供電局主動(dòng)落實(shí)屬地責(zé)任，協(xié)助汕頭市政府和廣東電網(wǎng)公司聯(lián)合編制完成汕頭海上風(fēng)電統(tǒng)一輸電規(guī)劃專題研究報(bào)告并結(jié)合評(píng)審意見進(jìn)一步優(yōu)化完善，全力做好海上風(fēng)電規(guī)劃和陸上輸電規(guī)劃的統(tǒng)籌銜接，配合市委、市政府科學(xué)謀劃統(tǒng)籌布局海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈，加快推進(jìn)勒門Ⅰ擴(kuò)建項(xiàng)目和勒門Ⅱ項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)，進(jìn)一步提升海上風(fēng)電裝機(jī)容量，打造粵東千萬千瓦級(jí)海上風(fēng)電基地，賦能汕頭市經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色發(fā)展。
自2011年1月1日起，國家能源局要求所有并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組必須通過低電壓穿越等功能的檢測。風(fēng)機(jī)并網(wǎng)檢測由此登上我國歷史舞臺(tái)。
常規(guī)而言，風(fēng)電機(jī)組檢測由兩大部分組成，并網(wǎng)檢測是其中之一，檢測的是風(fēng)電機(jī)組是否對(duì)“電網(wǎng)友好”。另一部分則是對(duì)風(fēng)電機(jī)組性能進(jìn)行型式試驗(yàn)，這是風(fēng)電機(jī)組開發(fā)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，能夠檢驗(yàn)機(jī)組的運(yùn)行狀況和設(shè)計(jì)指標(biāo)是否吻合，從而保證機(jī)組設(shè)備的質(zhì)量。2015年，我國開始“實(shí)施風(fēng)電設(shè)備型式認(rèn)證、無認(rèn)證不得參與招標(biāo)”的政策。
從海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈來看，認(rèn)證雖然只是其中一個(gè)相對(duì)較小的環(huán)節(jié)，但起到的作用非常關(guān)鍵，能夠檢驗(yàn)和保障風(fēng)電機(jī)組在不同場地和工況下的運(yùn)行狀態(tài)，因此新型海上風(fēng)電機(jī)組在正式投產(chǎn)前需要進(jìn)行檢測試驗(yàn)。“建設(shè)風(fēng)電機(jī)組專門的檢測場所，開展并網(wǎng)前各項(xiàng)試驗(yàn)檢測，對(duì)保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定具有重要意義。”南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心副總經(jīng)理李力表示。
此處不得不提幾組廣東海上風(fēng)電數(shù)據(jù)：隨著我國海上風(fēng)電進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展期，風(fēng)機(jī)研發(fā)制造水平不斷提升，廣東風(fēng)電并網(wǎng)機(jī)組的最大單機(jī)容量從2020年的5.5兆瓦躍升至2021年的8.3兆瓦，計(jì)劃于2022年至2023年間并網(wǎng)的機(jī)組單機(jī)容量將達(dá)13兆瓦，而16兆瓦容量的風(fēng)機(jī)也已進(jìn)入研發(fā)階段，預(yù)計(jì)于2025年投產(chǎn)。
風(fēng)電機(jī)組更新迭代速度加快、容量遞增的現(xiàn)狀，亦對(duì)風(fēng)電機(jī)組檢測能力提出挑戰(zhàn)。一個(gè)形象的比喻——如果把臨海試驗(yàn)比作新型風(fēng)機(jī)的“高考”，那么，試驗(yàn)基地就好比是“考場”，只有“過關(guān)”的風(fēng)機(jī)，才能應(yīng)用于工程實(shí)踐中，從而確保海上風(fēng)電工程的安全。
事實(shí)上，國內(nèi)已建成的海上風(fēng)電測試場最大測試容量為8至10兆瓦，世界上最大的臨海風(fēng)電試驗(yàn)場也只可支持15兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)檢測。要想滿足大容量海上風(fēng)電新機(jī)型的集中檢測需求，打造大型海上風(fēng)電試驗(yàn)基地的必要性和緊迫性不言而喻。對(duì)于正在大力發(fā)展海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈的汕頭來說，亦是同理。
今年以來，南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)公司在廣東省能源局的指導(dǎo)下，于汕頭規(guī)劃建設(shè)國內(nèi)首個(gè)風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地，打造海上風(fēng)電大容量機(jī)組“認(rèn)證檢測服務(wù)平臺(tái)”與“公共試驗(yàn)平臺(tái)”。
經(jīng)過多輪勘察，基地的位置選擇建設(shè)在汕頭的濠江地區(qū)。為何是濠江?據(jù)廣東電網(wǎng)新能源服務(wù)中心并網(wǎng)管理組長李博介紹，傳統(tǒng)的海上風(fēng)電試驗(yàn)場所大多建在海上，所有的風(fēng)電安裝和檢測作業(yè)都需要依靠專門的船只來開展，存在風(fēng)險(xiǎn)大、周期長、成本高等弊端。
國內(nèi)首個(gè)風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地落戶濠江區(qū)。 受訪者供圖
他進(jìn)一步介紹，廣東是全國臺(tái)風(fēng)登陸次數(shù)最多的省份，在海上開展試驗(yàn)，容易受到臺(tái)風(fēng)、暴雨等極端天氣影響，甚至引發(fā)人身和設(shè)備安全事故。在臨海風(fēng)資源優(yōu)異的陸地開展海上風(fēng)電機(jī)組試驗(yàn)檢測，是國際發(fā)展趨勢，試驗(yàn)成本僅是海上風(fēng)電試驗(yàn)成本的1/3左右。
選址濠江，背后有幾大優(yōu)勢。得益于海峽“狹管效應(yīng)”，濠江區(qū)風(fēng)力非常強(qiáng)勁，擁有得天獨(dú)厚的風(fēng)電測試條件，其風(fēng)振頻率、空氣腐蝕情況與海上情況相似，便于得到與海上相近的測試數(shù)據(jù)。同時(shí)，濠江區(qū)作為汕頭市發(fā)展海上風(fēng)電的主陣地，近年來高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)謀劃推進(jìn)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，打造全產(chǎn)業(yè)鏈海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群，加快建設(shè)海上風(fēng)電創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園，已有一定的規(guī)模實(shí)力。風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地落戶濠江，可謂是“錦上添花”。
筆者了解到，電氣風(fēng)電全力支持濠江區(qū)建設(shè)廣東省風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地。該基地共規(guī)劃建設(shè)4個(gè)試驗(yàn)機(jī)位，分成兩期建設(shè)，其中一期2個(gè)試驗(yàn)機(jī)位由廣東電網(wǎng)與電氣風(fēng)電合作共建，可滿足風(fēng)機(jī)并網(wǎng)前所需的系列整機(jī)檢測項(xiàng)目條件要求，待二期建成后，單機(jī)最大檢測容量可達(dá)24兆瓦，將成為全國乃至世界單機(jī)測試容量最大的陸上試驗(yàn)基地，可滿足“十四五”期間國內(nèi)研發(fā)應(yīng)用機(jī)型的最大需求。中國質(zhì)量認(rèn)證中心風(fēng)能部部長趙玉表示，廣東風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地建成后，風(fēng)機(jī)檢測能力將一舉達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
當(dāng)前，汕頭市海上風(fēng)電開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展專班多次協(xié)調(diào)相關(guān)部門加快推進(jìn)國內(nèi)首個(gè)風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地的建設(shè)工作。11月17日，廣東省風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地現(xiàn)場一派繁忙景象，隨著二次灌漿和場地回填的完成，可滿足20兆瓦級(jí)海上風(fēng)電機(jī)型檢測需求的第2個(gè)機(jī)位宣告竣工、即將投入使用。
“我們?cè)谧龊靡咔榉揽毓ぷ鞯耐瑫r(shí)科學(xué)組織施工，搶抓時(shí)間穩(wěn)推進(jìn)度，第2個(gè)機(jī)位改造最高峰有近60名工人同時(shí)作業(yè)，確保項(xiàng)目如期建成。”項(xiàng)目經(jīng)理李景湖說。
筆者了解到，針對(duì)該基地地基復(fù)雜、土層分布不均等特點(diǎn)，中國能建廣東院技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用多種有限元軟件模擬大體積混凝土受力情況，在對(duì)地基土層進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出了大體積基礎(chǔ)平臺(tái)底板設(shè)計(jì)方案，既安全可靠，也更便于施工。為滿足不同機(jī)型的測試需求，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還充分考慮了測試風(fēng)機(jī)與機(jī)位基礎(chǔ)的適配性，在與各大主機(jī)廠商進(jìn)行深入溝通交流的基礎(chǔ)上，開展風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，可適應(yīng)當(dāng)前及未來一段時(shí)間的主流機(jī)型。
“在同類陸上試驗(yàn)場當(dāng)中，該試驗(yàn)基地具有單機(jī)測試容量最大、試驗(yàn)項(xiàng)目最齊全、兼容性最好、接入系統(tǒng)方案最全、示范效應(yīng)顯著等特點(diǎn)。而與海上試驗(yàn)場相比，其安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、開放共享、可持續(xù)的優(yōu)點(diǎn)也更加顯著。”汕頭供電局計(jì)劃發(fā)展部總經(jīng)理謝小偉介紹。
目前，基地規(guī)劃第3、第4個(gè)機(jī)位正在有序推進(jìn)前期工作，并爭取于近期開工建設(shè)。同時(shí)，基地配套建設(shè)的試驗(yàn)樓，將瞄準(zhǔn)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)，高水平打造科研創(chuàng)新平臺(tái)。建成后，將補(bǔ)足行業(yè)內(nèi)大容量風(fēng)機(jī)檢測認(rèn)證的場地“缺口”，帶動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新和做大做強(qiáng)，推動(dòng)新能源的安全高效并網(wǎng)和高質(zhì)量發(fā)展。
工作人員進(jìn)行試驗(yàn)基地機(jī)位建設(shè)。 受訪者供圖
汕頭供電局項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹道，廣東省風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地建成將進(jìn)一步補(bǔ)齊汕頭海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈認(rèn)證檢測環(huán)節(jié)，助力汕頭市完善“1+3+3”海上風(fēng)電生態(tài)體系和國際風(fēng)電創(chuàng)新港建設(shè)，服務(wù)海上風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展。目前，廣東電網(wǎng)汕頭供電局正在全力推進(jìn)試驗(yàn)基地新機(jī)位及附屬設(shè)施的落地建設(shè)，推動(dòng)基地早日具備更大檢測試驗(yàn)?zāi)芰Γ瑸榇蛟靽H領(lǐng)先的海上風(fēng)電試驗(yàn)基地貢獻(xiàn)力量，助力汕頭市走好“工業(yè)立市、產(chǎn)業(yè)強(qiáng)市”之路。
隨著新機(jī)位的陸續(xù)建成，基地將迎來新一批前來接受“考核”的新型風(fēng)機(jī)。近期，基地的首臺(tái)海上風(fēng)電并網(wǎng)測試機(jī)組已通過國家認(rèn)證，正式投入市場使用。事實(shí)上，2022年9月，該試驗(yàn)基地就已順利完成首臺(tái)大容量海上風(fēng)電機(jī)組的型式認(rèn)證試驗(yàn)。檢測的機(jī)型為應(yīng)用于揭陽神泉二350兆瓦海上風(fēng)電增容項(xiàng)目、電氣風(fēng)電全新生產(chǎn)的11兆瓦新型機(jī)組。型式認(rèn)證的完成，將有力護(hù)航該大容量海上風(fēng)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)安全并網(wǎng)。
據(jù)電氣風(fēng)電相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，作為國內(nèi)已測試的最大單機(jī)容量機(jī)組，該檢測開創(chuàng)性地在國內(nèi)采用兩個(gè)6MW測試設(shè)備并聯(lián)方式進(jìn)行電網(wǎng)適應(yīng)性檢測，在試驗(yàn)基地10KV的接入電壓下兩個(gè)月便完成了并網(wǎng)相關(guān)的5個(gè)測試認(rèn)證。測試期間，其單日最高發(fā)電量達(dá)到了232000度電，單日等效滿發(fā)小時(shí)數(shù)達(dá)到了21小時(shí)，充分驗(yàn)證了機(jī)組優(yōu)異的發(fā)電性能。
“‘在測試言測試’是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。站在局部看全局，測試是階段性的可靠性驗(yàn)證的終點(diǎn)，更是全流程、全生命周期解決方案不斷升級(jí)迭代的起點(diǎn)。”該負(fù)責(zé)人認(rèn)為，對(duì)電氣風(fēng)電而言，測試驗(yàn)證可以反哺設(shè)計(jì)、倒逼設(shè)計(jì)迭代，乃至反哺各流程、各環(huán)節(jié)的優(yōu)化提升。
以上述提及的11兆瓦新型機(jī)組測試為例，機(jī)組測試驗(yàn)證十分嚴(yán)苛，除常規(guī)型式測試，還額外進(jìn)行了40多項(xiàng)的特殊驗(yàn)證項(xiàng)目。通過機(jī)組安裝的100多個(gè)傳感器進(jìn)行信號(hào)輸入，驗(yàn)證機(jī)組整機(jī)及部件的設(shè)計(jì)性能，包括整機(jī)的冷卻系統(tǒng)、變流器控制系統(tǒng)、臺(tái)風(fēng)模式下的臺(tái)風(fēng)策略等，保障機(jī)組在極端惡劣工況下也能可靠運(yùn)行。
測試完成后，在完成既定目標(biāo)的基礎(chǔ)上持續(xù)優(yōu)化方案，開展其它專題研究以優(yōu)化提升整機(jī)性能，電氣風(fēng)電額外列出了20多個(gè)專題，每周定期進(jìn)行專題分析和方案推進(jìn)。“這也意味著，每一次測試，都是風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的再出發(fā)，在不斷迭代中，最終達(dá)到可靠性和成本最佳平衡點(diǎn)的設(shè)計(jì)閾值。”電氣風(fēng)電相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，測試驗(yàn)證是一個(gè)長期積累、不斷投入的浩大工程，短期內(nèi)無法驗(yàn)證產(chǎn)出，只有完善提升這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，才能推動(dòng)海上風(fēng)電技術(shù)的更快提升和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
目前，試驗(yàn)基地所在的海上風(fēng)電創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園已有包括生產(chǎn)機(jī)艙罩、塔筒、柔性直流設(shè)備等在內(nèi)的多家海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)入駐。據(jù)悉，該基地遠(yuǎn)期還規(guī)劃融入柔性直流輸電、風(fēng)儲(chǔ)協(xié)同控制等科技創(chuàng)新元素，支撐風(fēng)電新技術(shù)和新裝備研發(fā)。廣東電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)基地的投資建設(shè)和運(yùn)營管理，風(fēng)機(jī)制造企業(yè)可申請(qǐng)機(jī)位開展相關(guān)檢測，在一個(gè)園區(qū)內(nèi)就能完成風(fēng)機(jī)“生產(chǎn)—組裝—認(rèn)證”的愿景將成為現(xiàn)實(shí)。
