海上“巨无霸”风机一只叶片长达123米 三峡集团全球最大海上风电机组完成吊装
武汉晚报 2023-06-29 10:35

海上吹来一阵风,清洁绿电源源来。6月28日14时30分,三峡集团建设的全球首台超大容量16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装任务,这标志着我国海上风电在高端装备制造能力、深远海海上风电施工能力上实现重要突破,达到国际领先水平。

三峡集团党组书记、董事长雷鸣山表示,这次安装的全球首台超大容量16兆瓦海上风电机组建成投产后,将成为全球已投产的最大海上风电机组。

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海上“巨无霸”能满足3.6万户三口之家一年生活用电

16兆瓦海上风机是个怎样的“巨无霸”?来看看这组数据:

16兆瓦海上风电机组采用四桩导管架风机基础,轮毂中心高度152米,约相当于一座52层大楼的高度;机舱、发电机组合体重达385吨,相当于190台越野车重量;叶片长123米,单只叶片重54吨,叶轮扫风面积约5万平方米,约相当于7个标准足球场大。根据该海域的多年测风数据计算,单台机组每年可输出超过6600万千瓦时的清洁电能,能够满足3.6万户三口之家一年的生活用电,可节约标煤约2.2万吨,减排二氧化碳约5.4万吨。

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国内最先进海上风电安装平台助力“巨无霸”安装

16兆瓦海上风电机组吊装对施工船舶要求很高,施工方对国内所有海上施工船舶进行遴选,从广东沿海调来由三峡集团投资建造的全球首艘2000吨级第四代海上风电安装平台——“白鹤滩”号。

船长126米、船宽50米、型深10米,是目前国内起吊能力最强(2000吨)、作业水深最深(70米)、可变载荷最大(6500吨)、甲板面积最大(4200平方米)的自升自航式一体化风电安装平台,是目前国内最先进的海上风电安装平台,其升降系统、起重系统等核心设备均实现国产化。

“本次吊装施工环境恶劣,常年风大浪高,工程海域海床表面淤泥类地层厚度大、承载力低,风机机组结构尺寸大、重量重,大型吊装次数达10次以上,适合本海域吊装这种大容量风机的安装船资源数量有限,‘白鹤滩’号是最适合的。”三峡物资招标公司“白鹤滩”号技术负责人王怀刚说。

“白鹤滩”号风电安装平台能稳稳“站立”在海上,依靠的是它四条桩腿,该桩腿长达120米,近40层楼高。

当“白鹤滩”号达到指定安装位置时,四条“大长腿”开始下放,缓慢插入海底、穿透淤泥层、直达承重层。通过船舶预压载,确认平台能稳稳“站立”后,通过马达驱动将平台整体抬升至海面上方20米左右。这样可以避免海浪暗流对船体带来的晃动,保障整个吊装过程平稳,使百米高空“穿针引线”的高精度吊装成为可能。

施工与6级以上大风“空窗期”抢时间

本次施工海域,全年6级以上大风达300多天,7级以上大风达200多天。“这对于风力发电来说可谓是得天独厚,但对于大型风机安装施工就意味着有效作业时间短、安装难度升级。”负责风机安装的在汉央企中铁大桥局项目经理程细平介绍。

16兆瓦海上风机轮毂高152米,单支叶片长123米。如此巨大的叶片和轮毂,在风力的作用下,高空吊装极易晃动。除此之外,该风机在叶片安装对接时,需将176颗直径42毫米的高强螺栓插入直径为45毫米的螺栓孔内,安装误差需控制在1.5毫米以内。

通过反复测算和实验,在现有装备加持下,施工团队发现五级风以下是比较适合吊装作业的。中铁大桥局自主研发的环境综合监测系统,实现对施工海域天气和海况七天内的实时预测,为精准抢抓“天窗”期进行了指导。

“经过半个月的等待,最终选定26日开始为期两天的吊装作业。”中铁大桥局项目总工程师陈文盛说,为降低毂轮和叶片的晃动,在塔筒上安装“扰流块”,在吊装过程中信号员与吊装手密切配合,实时调整,从而保障叶片的精准对位。

百米风机叶片“悬空”百米时最紧张

福建沿海海域是典型的海洋性季风气候,常年风大浪高,海况复杂,是全国沿海气候最为恶劣的地区。工程区域水深40米~43米,机位处水深大,风浪明显。

全球首台16兆瓦海上风电机组在吊装时,三峡能源福州海峡公司工程部经理兰世平一直守在现场,全程见证。

早在一周前,他就吃住在施工船上,没睡过一个整觉。海上施工要与“窗口期”赛跑,现场施工24小时不能间断。“刚到海上天气不好,心里还打鼓,最近海况转好,才放心。”

27日,第一支123米的风机叶片吊装完成后,大家的心才稍稍放下。“说明我们之前预演的方案是有效的,但不到最后一刻还是不能放松。”

当123米长的风机叶片吊在百米高空,是最紧张的时刻。“人工揽风绳已经不起作用了,只能靠吊机手操作两根机械揽风绳来调整。特别是突然刮起一阵风,受力面大的巨型叶片出现晃动,下边工作人员的心也都跟着七上八下。”

经历过多次海上风机吊装的团队是彼此信任的。“风机轮毂上有高空信号指挥,通过观察叶片吊装的实时情况向吊车司机发出指令,让叶片一点一点移动到指定位置,此时船上的人都不会去干扰他们,相信他们的经验和技术。”

152米高的轮毂上,每个轮毂孔都有176个螺栓孔,对应的单个叶片上有176个高强螺栓,需要吊车司机精准操作,将其“送”入孔内,才算吊装到位。“后边一个小时,巨型的叶片只能毫米级移动,直到精准对位。”

随后,轮毂内的4名工人分两组“上阵”进行螺栓紧固工作,需要4个小时才能将螺栓全部拧完,各方检查确认后,高空信号指挥向吊车司机和叶片夹具操作人员发出指令,互相配合让叶片夹具脱离叶片,宣告吊装全面完成。

兰世平介绍,风机后期运行期间,受到海上窗口期影响,运维主要是“远程”监控。监控的“重中之重”是风机振动,“这关系到风机是否安全运行,在风机基础、塔筒、叶片各处均有监测装置,随时监控运行状况。”此外,巨型叶片、主轴承、发电机舱等装有摄像头,轴承上加设温控探头,相当于有“几十双眼睛”帮助岸上工作人员“监控”风机的运行。

三峡集团海上风电能源走廊初步形成

风电是世界范围内发展速度最快的新能源,海上风电则代表了当今风电技术的最高水平,备受各国关注。我国海上风资源储量丰富,规模化开发的基本条件已经具备。

三峡集团是国内最早进行海上风电开发的央企之一。

“机组在设计之初就确定了从科技创新到规模化商业应用的路径,已经并网运行的近500万千瓦海上风电装机的多年运行数据和积累的海上风电运行经验,为科技创新的不断突破提供了腾飞的翅膀。”三峡集团福建公司执行董事、党委书记雷增卷说。

截至目前,已初步形成北起辽宁大连,南至广东阳江的海上风电能源走廊,三峡集团所属三峡能源已经并网运行的海上风电装机近500万千瓦,位居国内第一。“我们通过规模化开发推动海上风电高效、经济、安全发展,为我国建设海洋强国、推动双碳目标作出贡献。”三峡能源海上风电办公室副主任倪道俊表示。

文/龚萍 雷海超 张静 邱志强

编辑/倪家宁

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