經(jīng)過數(shù)年的培育，我國海上風(fēng)電步入了規(guī)模化發(fā)展的快車道，被視為新能源開發(fā)的下一個(gè)“風(fēng)口”，成為各地布局的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)。在這方面，擁有106 千米海岸線、風(fēng)能資源豐富的江蘇如東縣無疑走在全國的前列，建成一批對我國海上風(fēng)電發(fā)展進(jìn)程產(chǎn)生過重要影響的項(xiàng)目。由中國海裝與華能聯(lián)手打造的如東八仙角海上風(fēng)電場（下稱“八仙角海上風(fēng)電場”），就是其中的典型代表。
自投運(yùn)以來，在不足7m/s 的年平均風(fēng)速下，這個(gè)風(fēng)電場的全部機(jī)組保持著穩(wěn)定運(yùn)行，20 臺“海裝造”更是領(lǐng)跑全場，創(chuàng)造了接近4000 小時(shí)的三類海上風(fēng)能資源區(qū)單臺機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)紀(jì)錄。
日前，本刊記者走進(jìn)位于黃海之濱的八仙角海上風(fēng)電場，實(shí)地探尋它的成功之道。
海上風(fēng)電的黃埔軍校
八仙角海上風(fēng)電場是由華能江蘇清潔能源分公司投資建設(shè)，總裝機(jī)容量為30 萬千瓦，共安裝了3 個(gè)廠家的70 臺海上風(fēng)電機(jī)組，于2017 年9 月全部并網(wǎng)發(fā)電。
投運(yùn)以來，全場運(yùn)行表現(xiàn)大大超出預(yù)期。2018 年，在6.7m/s 的年平均風(fēng)速下，年發(fā)電量突破9 億千瓦時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)超過3000 小時(shí)。2019 年，面對年平均風(fēng)速為5.96m/s 的條件，年發(fā)電量達(dá)到6.6 億千瓦時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)超過2200 小時(shí)。
在良好的經(jīng)濟(jì)效益之外，八仙角海上風(fēng)電場開發(fā)產(chǎn)生的更廣泛價(jià)值在于，各個(gè)參與方從中汲取了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為他們加快進(jìn)軍海上風(fēng)電市場鋪平道路。
“這是華能集團(tuán)首個(gè)投產(chǎn)的海上風(fēng)電場，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)在海上風(fēng)電開發(fā)方面從零到一、從無到有的突破。”華能江蘇清潔能源分公司相關(guān)負(fù)責(zé)人此前在接受本刊記者采訪時(shí)表示，“讓我們在海上風(fēng)電項(xiàng)目施工建設(shè)、海洋生態(tài)環(huán)境修復(fù)、運(yùn)維計(jì)劃制定和資源調(diào)配等方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)?！?/p>
作為關(guān)鍵的整體解決方案提供商，在中國海裝的海上風(fēng)電業(yè)務(wù)發(fā)展歷程中，八仙角海上風(fēng)電場同樣占據(jù)著特殊的地位。
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中國海裝海上運(yùn)維中心副總經(jīng)理溫樹森認(rèn)為，這個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)，標(biāo)志著中國海裝在推進(jìn)海上風(fēng)電業(yè)務(wù)上取得重要突破：首個(gè)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的海上風(fēng)電機(jī)組從樣機(jī)運(yùn)行，進(jìn)入批量化裝機(jī)階段；項(xiàng)目運(yùn)營上，從前期在潮間帶時(shí)，只能通過坐拖拉機(jī)、小船等，根據(jù)潮位來進(jìn)行運(yùn)維，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫I(yè)化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化為特征的近海風(fēng)電運(yùn)維模式。
“幾年來，我們學(xué)到了很多，比如說機(jī)組的設(shè)計(jì)優(yōu)化，因?yàn)榕炕b機(jī)后，會發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計(jì)上需要逐步改進(jìn)的地方?！彼榻B道，“基于實(shí)際運(yùn)維中發(fā)現(xiàn)的問題，我們開發(fā)了智能運(yùn)維系統(tǒng)，建立起標(biāo)準(zhǔn)化的海上運(yùn)維服務(wù)體系，并打造出一支敢打敢拼的服務(wù)團(tuán)隊(duì)，為后續(xù)訂單的獲取提供堅(jiān)實(shí)支撐?！?/p>
有意思的是，依托于該項(xiàng)目，中國海裝在如東成立了江蘇海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司，集整機(jī)制造、運(yùn)維培訓(xùn)于一體，這也使得八仙角海上風(fēng)電場在這家企業(yè)的內(nèi)部有了海上風(fēng)電工程師的“黃埔軍?！敝Q。新員工入職后，通常會在這里接受培訓(xùn)，內(nèi)容覆蓋安全認(rèn)知、制造流程、運(yùn)維實(shí)操等。
目前，江蘇海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司能夠年生產(chǎn)風(fēng)電整機(jī)超過50 萬千瓦，同時(shí)具備大部件的售后服務(wù)和風(fēng)電項(xiàng)目的EPC能力，主要輻射華南、華中、華東地區(qū)和海外市場。
5年打磨的拳頭產(chǎn)品
八仙角海上風(fēng)電場廣受關(guān)注的一個(gè)原因是，項(xiàng)目安裝了中國海裝的19 臺H151-5MW 機(jī)組以及1 臺H171-5MW 機(jī)組，開創(chuàng)國內(nèi)批量化應(yīng)用5 兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的先河。
3 年來，20 臺機(jī)組運(yùn)行表現(xiàn)搶眼，2018 年共計(jì)發(fā)電3.2351 億千瓦時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)為3235 小時(shí)，可利用率達(dá)到98.8%，在全場對標(biāo)中排名第一。2019 年，這一良好勢頭得以延續(xù)，全年發(fā)電量達(dá)到2.42 億千瓦時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)為2420 小時(shí)，可利用率超過99.49%。
能取得如此成績，首先得益于設(shè)計(jì)上的多重保障。
溫樹森舉例說，傳感器采用冗余設(shè)計(jì)，確保機(jī)組可以保持可靠運(yùn)行；發(fā)電系統(tǒng)采用雙繞組設(shè)計(jì)，當(dāng)一套繞組或一個(gè)變頻器失效時(shí)，能夠讓機(jī)組限功率運(yùn)行，最大限度降低停機(jī)造成的損失。
此外，為了提高可靠性，中國海裝還對5MW 機(jī)組進(jìn)行了長時(shí)間驗(yàn)證以及持續(xù)優(yōu)化。
據(jù)悉， 早在2010 年， 中國海裝即啟動5MW 機(jī)組的設(shè)計(jì)。2012 年，2 臺樣機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，而到八仙角海上風(fēng)電場投運(yùn)，已經(jīng)歷時(shí)5 年。期間，根據(jù)樣機(jī)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題，技術(shù)人員對該機(jī)型的齒輪箱、扭纜、狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)（CMS）等開展過多項(xiàng)技改。
“只有我們認(rèn)為一款產(chǎn)品已經(jīng)成熟，部件性能非常穩(wěn)定了，才會選擇批量裝機(jī)。”中國海裝相關(guān)負(fù)責(zé)人強(qiáng)調(diào)。
值得注意的是，H171-5MW 機(jī)組的風(fēng)輪直徑達(dá)到171 米，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)的全球之最。它的單位千瓦掃風(fēng)面積為4.59m2，比主流海上風(fēng)電機(jī)組增加30% 以上。
溫樹森指出，長江以北的廣大海域年平均風(fēng)速較低，增加機(jī)組的掃風(fēng)面積，能夠在一定程度上提高發(fā)電量，給業(yè)主創(chuàng)造更高的收益。
同時(shí)，在繼承H151-5MW 機(jī)組優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，H171-5MW 機(jī)組還吸收了多項(xiàng)最新的技術(shù)創(chuàng)新成果，包括葉根分離載荷、螺栓疲勞載荷計(jì)算、變槳軸承設(shè)計(jì)迭代分析方法、系統(tǒng)分解等。該機(jī)型采用了當(dāng)時(shí)全球5MW 機(jī)組中重量最輕的葉片，主梁為碳纖維真空灌注，厚度及長度均為全球第一。此外，技術(shù)人員還優(yōu)化了增速箱和變槳、偏航軸承齒輪的安全系數(shù)。
實(shí)際運(yùn)行中，H171-5MW 機(jī)組不負(fù)眾望。2018 年，其年利用小時(shí)數(shù)高達(dá)3957 小時(shí)。2019 年，雖然風(fēng)速較低，該機(jī)組的年利用小時(shí)數(shù)依然突破3000 小時(shí)。
“這就為中低風(fēng)速海上風(fēng)電市場提供一個(gè)新的選擇，相應(yīng)拓寬了海上風(fēng)電降本的空間?！睖貥渖f。
海上運(yùn)維的智慧未來
總裝機(jī)30 萬千瓦，為國內(nèi)投產(chǎn)規(guī)模最大的海上風(fēng)電項(xiàng)目；平均離岸距離達(dá)23 千米，被業(yè)內(nèi)稱為“中國遠(yuǎn)海風(fēng)電項(xiàng)目的領(lǐng)跑者”，八仙角海上風(fēng)電場所具有的這兩個(gè)顯著特征都給運(yùn)維工作造成巨大挑戰(zhàn)。
溫樹森坦言，海上風(fēng)電運(yùn)維中面臨的主要問題是可達(dá)性差，經(jīng)驗(yàn)積累也不足，“亟待從提高運(yùn)維船只的專業(yè)化程度與運(yùn)維環(huán)節(jié)的數(shù)字化水平著手加以解決”。
據(jù)悉，當(dāng)前，國內(nèi)海上風(fēng)電運(yùn)維船仍以普通運(yùn)維船為主，耐波性、靠泊能力、裝載能力、安全性等較差，對專業(yè)運(yùn)維船、運(yùn)維母船的需求日益迫切。為此，中國海裝正在聯(lián)合中國船舶集團(tuán)內(nèi)的兄弟單位加快建造專業(yè)運(yùn)維船。
在數(shù)字化運(yùn)維平臺的部署方面，這家企業(yè)的探索已經(jīng)初見成效。從項(xiàng)目現(xiàn)場到重慶總部，一個(gè)基于LiGa 大數(shù)據(jù)平臺的智能運(yùn)維體系初步搭建起來。
溫樹森指出，設(shè)計(jì)這套系統(tǒng)的初衷是，提前發(fā)現(xiàn)問題，通過智能排程，以最小的成本處理故障。
記者了解到，借助這套系統(tǒng)，整個(gè)運(yùn)維過程形成了閉環(huán)。
首先，機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)會上傳至LiGa 大數(shù)據(jù)平臺，經(jīng)過解析后，它們緊接著被輸入到智能預(yù)警平臺，由相應(yīng)的模型對故障進(jìn)行診斷，再結(jié)合專家?guī)旖o出解決方案。
隨后，工作任務(wù)被發(fā)送到智能排程系統(tǒng)中，由系統(tǒng)綜合任務(wù)要求，氣象、人員、船舶等條件，形成一個(gè)最優(yōu)的執(zhí)行方案，涵蓋出海路徑、時(shí)間、人員、物資等方面的詳細(xì)安排。再將相關(guān)結(jié)果下發(fā)到調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行分配，并推送到現(xiàn)場運(yùn)維人員的手機(jī)客戶端上，通知他們執(zhí)行任務(wù)。
任務(wù)結(jié)束后，運(yùn)維人員需要回填工作內(nèi)容，并自動推送到故障診斷和智能排程平臺，作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)供模型不斷自學(xué)習(xí)，使之運(yùn)行得越來越準(zhǔn)確。
在溫樹森看來，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)?；⑦\(yùn)維裝備的專業(yè)化、運(yùn)維過程的數(shù)字化，將是推動海上風(fēng)電成本進(jìn)一步下降的主要驅(qū)動力。
運(yùn)維過程中，安全是另一個(gè)必須予以高度重視的方面。
在八仙角海上風(fēng)電場，運(yùn)維人員均接受過嚴(yán)格的海上應(yīng)急逃生、急救等培訓(xùn)。出海前，以班組為單位對任務(wù)進(jìn)行分析，開展安全教育。執(zhí)行任務(wù)過程中，會通過智能運(yùn)維系統(tǒng)推送安全隱患信息，提醒運(yùn)維人員
注意。
“安全問題出現(xiàn)的根源還是思想上的松懈，如果大家嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，風(fēng)險(xiǎn)就會被降到最低?！睖貥渖赋觯拔覀兺ㄟ^不斷增強(qiáng)現(xiàn)場人員的安全意識，使他們養(yǎng)成規(guī)范化操作的習(xí)慣，來降低發(fā)生事故的概率。
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