离岸55千米,总装机容量40万千瓦,它是目前国内离岸最远的海上风电场——大丰海上风电场,这个历时9个月零10天建设的项目,在9月29日这天为新中国成立70周年献上华能“贺礼”。对于国内海上风电而言,55千米的离岸距离是开创性的,是史无前例的,是国内“第一”,但这个闪光点的背后是更高难度的建设。

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中国华能封面文章:风从海上来

2019-11-27 10:01 来源:中国华能 作者: 彭艳娇

离岸55千米,总装机容量40万千瓦,它是目前国内离岸最远的海上风电场——大丰海上风电场,这个历时9个月零10天建设的项目,在9月29日这天为新中国成立70周年献上华能“贺礼”。

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对于国内海上风电而言,55千米的离岸距离是开创性的,是史无前例的,是国内“第一”,但这个闪光点的背后是更高难度的建设。设备如何运输,海缆如何敷设,进度如何保障……都是摆在华能海上风电建设者面前的“考题”。面对变幻莫测的大海,华能海上风电建设者们没有退缩,相反,他们斗志昂扬,全情投入,一举完成大丰海上风电项目一期建设。

风从海上来,华能的清洁能源也将从海上源源不断输送而来。在江苏,华能的征程是打造千万千瓦级海上风电基地;在全国,华能的目标是海上风电沿我国海岸线全面“开花”;在未来,华能将向着深远海风电建设启航出发。华能“两线”“两化”战略正在徐徐铺开,未来可期,未来已来。

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向海争锋

9月28日17点,大丰一期海上风电场全部并网前一天,江苏盐城毛竹沙海域,大丰项目部负责人朱亚波带着工程管理员顾腾飞、徐琪,坐着交通船抵达1号风机,他们麻利地爬上风筒,钻进风机,拿出手电、打开电脑,开始送电前的最后检查调试。

狭小的风筒内,三个人蹲在地上,面对柜子里密密麻麻的线路,表情严肃,动作娴熟:核定继电保护数值、检查线路绝缘、查看海缆到变压器电流互感器接线情况、联系升压站核对远程分合闸是否正常使用……地上的笔记本电脑已连入风机网络系统,各项数据监测指标显示,该风机已具备送电条件。这时,他们方贴上开关闸号码牌。

17:30,最后一条回路冲击箱变开始。

18:08,三次冲击箱变结束,送电完成。

24小时后,海缆带电显示无异常。至此,矗立在127平方公里海域的68台风机全部并网运行,国内离岸最远海上风电场宣告正式投产,华能“东线”战略再下一“城”。

从7号机位第一根工程桩打入海底,到一期300兆瓦机组全部并网运行,大丰项目主体工程建设周期历时9个月零10天,比如东八仙角海上风电项目建设期足足缩短了8个月。

争风 不怕远征难

在朱亚波的办公室里,墙上贴着长达三米的白色图纸,上面的黑色线条完整呈现出大丰海域地质剖面,每隔一段就有一个红色标注,上面写着“1.20第一回路海缆完成耐压试验”“3.15 34号-37号吊装”“4.2 首台机组并网”“6.19风后设备维护”“6.26-6.29停工候潮”“8.28 新增调试船到位”……日子一天天算、工期一天天抢、风机一天天投。参与过如东八仙角海上风电项目建设的朱亚波,率领着年轻的大丰项目部成员,征战在变幻莫测的黄海,与地形、海潮、天气、船舶、设备等“对手”顽强地较量。

华能大丰海域海底落差大,西侧陈家坞处水深可达10米,而东沙沙洲中北部最浅处只有0.7米,部分海底含有软夹层,稍有不慎便会造成“溜桩”。船机怎么选?风机怎么定?海缆怎么敷?用朱亚波的话说,一旦选错,全部工程都将功亏一篑。

海上施工水平的高低就在于对地形和海潮的准确掌握。为此,项目部成员做细勘察、做深研究,针对特殊海域和重点领域制定专项解决方案和预警机制,有效防范风险的同时,也为后期工程快速建设打下坚实基础。

作为国内离岸最远的海上风电项目,55公里超长距离主海缆海底敷设施工挑战空前。项目部汇聚各方智慧,深入研究,最终拿出了“分段制造、分段敷设、中间接头”的有效方案:将单回长度55.75千米的主海缆分成两段,一段从陆上站出发,一段从海上站出发,通过精确的路由控制在中间接头,将海陆两站连成一体。

为了让主海缆赶在一年一度大潮汛期间完成浅水区敷设,项目部在海缆制造期间就同步组织设计、监理和施工单位对海缆登陆段滩涂地质情况和通航情况进行分析和测试,并克服近岸滩涂牵引和挖埋风险大、外海无掩护海域施工艰苦等困难,提前完成了海缆敷设任务。

海上征战,船是最不可缺少的装备,但对于海上风电项目建设来说,“没船”可怕,“有船”也可怕。交通船、起重船、定位船、吊装船、锚艇、运输驳船、生活平台船……最多时同一海域内有近50条船舶同时作业,用工程管理员顾腾飞的话说,“视野之内全是船,根本望不到头。”如何指挥和协调大小船只统一“参战”、有序配合,是考验项目管理建设人员能力水平的时候。“一般这时候我们每个人身上至少都有3台对讲机和1个手机,保证跟各方随时联系,特别是要和施工单位、监理一起共同安排好每一道作业工序的衔接,保证不会因为大船作业而导致周围小船受到危险,也不会因为船舶未及时撤离而导致后续船舶无法驻位……有时候我感觉自己像个‘海上交警’。”顾腾飞说道。

为了加快项目进度、保障工程质量,江苏清洁能源分公司首次尝试通过招标方式聘用海上风电技术人员参与项目建设。大丰项目迎来的就是5位来自西安热工院新能源技术部的电气工程师。这些“海上专家”不仅出谋划策,还大幅充实了“海上交警”队伍,保证了项目建设平稳有序、安全可靠。

对海上施工来说,阴晴不定的天气是大家最头疼的事。有时海面看似风平浪静,实则暗潮汹涌,哪怕风机就在眼前,但船体就是无法靠近。

“我记得43号风机折腾得最久,吊装船好不容易赶高潮位进入作业区坐稳了,刚吊装了1块叶片就刮起大风。出于安全考虑,必须停下所有作业,将船撤到锚地避风,十几天里船三进三出。好不容易盼来了好天气,设备又到不了,设备到了,某个机械又出了故障……在海上,你永远无法预料下一秒会发生什么,这是最难的。”望着海面,朱亚波若有所思,语气略显低沉。。

争锋 星火可燎原

时间倒回……

2019年1月27日,集团公司党组书记、董事长舒印彪在2019年度工作会上首次提出“两线”“两化”战略,其中,在东部沿海省份将着力打造有质量有效益、基地型规模化、投资建设运维一体化的海上风电发展带,华能“东线”战略自此扬帆出海。2019年5月19日,华能绿色转型之路与江苏省产业结构调整之需一拍即合,双方在南京签署战略合作协议,海上风电产业基地建设快速推进。它始于如东八仙角亚洲首个投入商业运行的30万千瓦海上风电场,如今又在大丰一期“告捷”,下一步还将在大丰二期、射阳、灌云、如东H3、启东等海上战场全面推进,势如破竹。

如果说这是一场战斗,此刻,华能江苏海上风电的经验与人才犹如星星之火,正沿江苏海岸蓬勃燎原,吹响了华能“东线”战略推进的号角。

在《关于落实江苏省与华能集团战略合作协议的工作方案》指导下,江苏分公司启动编制千万千瓦级海上风电发展规划,进一步加强海上风电装备设计、制造、施工和运维技术进步,积极推进盐城海上风电研发制造产业基地建设,大力推动“施工——运维”一体化海上风电基地建设。

江苏分公司总经理李富民说:“‘一体化发展’要求我们必须在海上风电科技创新和标准制定两方面下大力气,出核心技术、出拥有自主知识产权的海上风电标准体系。我们已经启动了‘海上风电全生命周期智能化管理技术应用研究及系统开发’,就是要从风场规划、建设、投运、维护等各个环节入手,对风机的每个部件进行监测和研究,深挖海上风电项目全生命周期降本空间,统筹考虑,以满足现在和未来海上风电发展需要。”

当前,江苏分公司正在通过创新商业模式,大力获取优质资源的同时,深化与上下游领军企业战略合作,充分发挥各自优势,形成资源开发利用、技术装备研发、清洁能源供应的产业集群。此举得到了江苏省委、省政府和各有关部门的大力支持。“与行业内龙头企业长期合作,能够有效促使产业链上的有关企业加大技术研发投入,推动产业升级。”江苏分公司党委书记孙孜平在海上风电发展及产业链主题论坛上说。

面对存在的资源获取难、现场协调难、并网难、供货难等问题,集团公司党组书记、董事长舒印彪说:“事业的发展从来没有轻轻松松的,越是困难,越要坚定信心、咬定目标、排定计划、制定措施,努力找到解决问题的办法。”全面提速之时,进一步加强管理统筹协调、加快技术升级和标准制定、建设配套齐全的产业体系,打造一体化核心竞争力,追求海上风电全生命周期效益最大化,仍然是华能海上战略锁定的长远目标。

据统计,2018年,我国海上风电新增装机容量达到165万千瓦,我国已成为全球海上风电装机增长最快的国家。不仅在江苏,海上风电产业基地还在福建、广东等地蓬勃兴起,上下游、国内外,全产业链发展如火如荼,海上风电带来的市场空间不可估量。

迈过潮间带,突破近海领域,从最初试点探索发展为大规模开发利用,海上风电技术的革新让国产化设备制造水平不断提升,也为走向远海提供了必要的建设经验和技术路径,大容量机组、漂浮式基础、远程输电和智能运维等技术攻关如箭在弦,突破指日可待。

眼下,华能海上风电技术研发中心已在盐城落地,依托技术创新战略联盟实现强强联手,不远的未来,我们终将启程前往那更加遥远的大海深处。

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2018年

2月18日陆上开关站建安工程开工

7月28日陆上开关站主体工程完成

10月14日第二回路220千伏海缆55.75千米敷设完成

12月25日海上主体工程开工

12月21日首个机位-7号位钢管桩沉设顺利完成

12月26日海上升压站建造完成并发运

12月29日陆上开关站倒送电一次成功

2019年

1月03日海上升压站吊装就位

1月13日首台风机安装工作顺利完成

1月20日第二回路220千伏海缆(55.75千米)交流耐压试验完成;海上升压站保护、控制、测量、信号等二次系统调试完成

1月24日海上升压站送电前监检完成

3月29日海上升压站倒送电一次成功

4月2日首台风机成功并网发电

8月22日海上主体工程施工沉桩全部完成

8月31日第一回路海缆敷设完成

9月21日第一回路海缆全部耐压试验完成

9月29日18时08分大丰海上风电项目一期(30万千瓦)正式并网运行


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8月28日抵达盐城大丰时,天空阴云密布,我有点担心明天的出海采访和拍摄无法如期进行。第二天一大早,我还没起床就收到同事微信:“老天开眼,放晴了!”

乘车沿海岸前往码头,一路颠簸不已。岸边的风机挺拔高耸夹道欢迎,巨大的风机叶片在路旁的设备制造厂区外整齐排列,处处彰显着盐城海上风电产业基地崛起的强势劲头。

抵达码头,穿上救生衣,戴上安全帽和手套,我们新闻中心一行4人登上了项目交通船。辽阔的海面风平浪静,偶尔有海鸟飞过,同事从包里拿出影像器材,我感觉这些相机和无人机已跃跃欲试。

整个航行要5个多小时,漫长的路程考验着每一个人的耐心和抗晕船能力,还好,大多数人凭借着首次出海看风机的新鲜劲儿,围着一张大丰项目机位布置图,兴致勃勃地听着项目负责人朱亚波的介绍,不知不觉忘记了晕船一说。大概过了两个小时,海上出现了风机,大家激动地走出客舱,远眺、拍照、感叹,哪怕这些并不是华能的风机。

抵达我们的大丰海上升压站,四四方方的升压站活像一尊上大下小的“鼎”,仅靠着几根柱子“站立”海面。从交通船一步跨到升压站导管架的爬梯上,海水就在脚下三四米处来回翻涌,我紧紧地握着栏杆,一步一步缓慢往上爬,耳边传来工作人员的提示“别往下看!”。

大丰项目工程管理员顾腾飞和徐琪已在升压站等着我们,压低的安全帽无法看清两人的眉眼,但略显稚气的笑容已经暴露了他们的年龄。

除了海缆、高压电抗器等设备,升压站上还配有简易的工作人员休息室。几平米见方的小屋,左右各摆放一组一米宽的上下铺,休息室的地上放着方便面、矿泉水等物品。朱亚波介绍说,有时候连续作业,大家可能会在这里休息。他指着旁边的顾腾飞和徐琪说:“他俩都是90后,毕业后不久就来到海上,现在是项目部主力成员。这次他们已经在升压站待了十多天,平时也回不去。”说完他又笑着补充了一句:“他俩都还没对象呢。”

跟顾腾飞、徐琪聊起日常,“出海”“海面作业”“海缆送电”“海上升压站设备检测”……他们句句不离“海”。

“海浪大的话,在升压站上是什么体验?”我问。

“有一次大概风力8、9级,我在休息室能感到导管架都在震动。”顾腾飞说。

“会害怕吗?”

“还好,习惯了。”

“你们平时假期能休吗?”

“今年时间紧,任务很重,肯定休不了假了,大家休息的天数感觉一只手都能数过来。”顾腾飞笑着说。

当我们一行人登上升压站顶层平台时,视野之内海天相接,中间整齐划一的风机迎风转动,蔚为壮观,白色的风筒上清晰可见“中国华能”四个蓝色大字。

送我们离开升压站时,我悄悄地问顾腾飞:“海上日出是不是很美?”顾腾飞想了想说:“嗯,挺美的,我照过好多照片。”

我们一行人上船后,他们俩重新回到导管架平台,默默地关上闸门,跟我们挥手再见。船渐行渐远,升压站在我们的视野里变得越来越小,那一刻,他们的身影跟这座海上升压站一样,坚强不摧却又略显孤独。

在江苏,海上风电人的足迹正从如东走向大丰、灌云、射阳、启东……曾经如东八仙角海上的青涩少年们如今已成长蜕变为千万千瓦级海上风电基地建设的领跑者。用江苏清洁能源分公司党委书记漆国光的话说:“如东八仙角海上风电项目是我们海上风电人才的摇篮,当初我们将最强的人员配备到如东,事实证明他们不仅出色完成了八仙角项目建设,同时也在工程中锻炼成长,成为了今天海上风电基地建设的‘主力军’,为我们未来的海上风电发展提供了坚强的人才支撑。”

见到漆书记口中的这群海上风电“主力军”成员,是在出海回来后的第二天,在大丰海上项目部的会议室里。他们向我们讲起了这一路走来的艰辛与荣耀。

除了熟悉的朱亚波,在他旁边坐着的,是如东H3海上风电项目部负责人马强,俩人今年都刚满33岁,都是研究生一毕业就来到华能八仙角海上风电项目部。还有射阳项目部经理助理王玉斌和大丰项目生产部运维员张金旗,一个85后,一个90后。回忆起如东八仙角项目建设,他们故作淡定的话语中时不时透露出激动与兴奋。

“那时候大家刚开始干海上风电,都不知道是怎么一回事,从零开始学,白天领导把我们‘扔’到海上,跟着监理和施工单位学,晚上回来就带着我们继续开会讨论,一开就到夜里一两点。”马强说。

听到这里,王玉斌马上说:“我那会儿刚从甘肃调过来,一个学人力资源的,一不小心干到海里来了,刚开始一点都听不懂,就跟在人家后面摸索。我觉得关键在于你要去接受并试着理解海上风电这个行业,才能更好地去做。”

谈起自己印象最深的事情,王玉斌还没说话自己先笑了,迅即他整理了一下表情:“我最刻骨铭心的是两件事,一个是2016年的圣诞节平安夜,那晚我跟亚波从海上送完电返程,我们两个胖子躺在船上,拍了个自拍照发到朋友圈,写着‘平安夜,平安送电归来’,那一刻,心里觉得很踏实。还有一个是2017年10月八仙角项目全部并网后,有一天在船上我有点晕船,就站在甲板上啃大萝卜,放眼望去,整个海面宽广平静,波光粼粼,所有的风机在那一刻都转起来了,我当时抱着萝卜,眼泪‘唰’地就下来了,这时才觉得项目真的干成了!说实话,没法形容那一刻心里的感觉。” 

“我最难忘的就是大家平平安安、顺顺利利把活儿干完,所有兄弟们一起约着吃个烧烤。”朱亚波说。

“对对!最希望的就是平平安安把电送完,大家一起上岸吃饭,还得是吃肉!” 马强立刻接了一句。

“干海上风电是不是特别辛苦?”我问。

沉默了一会,朱亚波说:“没啥辛苦的,风餐露宿都还好,主要就是环境变化太快,现在你叫我回家休息,我反而不踏实,要一直看手机,不如自己在项目上盯着,那样我才放心。”说完,他黝黑面庞上露出了难得的笑容。

“我最害怕接到夜里和凌晨的电话,就怕项目出事儿。”马强说。

一旁的张金旗这时抢着说:“在如东的时候,我们好几个90后跟着哥哥们白天黑夜地干,没觉得辛苦,现在想想觉得那时候特幸福。”

辗转不同的项目,潮起潮落间,他们的角色早已由简单的操作员转变为项目的“统帅”,指挥着千军万马般的船舶与人员,但不变的是八仙角的海风打造的初心,是那份对于海上风电事业的坚守和对未来的无限希望。

“‘两线’‘两化’战略提出后,我们江苏海上风电的发展那真是不可同日而语,这在以前我们想都不敢想。”王玉斌说道。

“我们现在带领项目部的年轻人,其实就像当初在如东时前辈们带着我们一样,充分信任他们的同时,给予他们更多的机会去锻炼成长,我们一定要做好‘传帮带’,大家才能齐心协力,攻克难关。”朱亚波说。

采访持续了两个多小时。最后,王玉斌说:“说实话,我们对自己所做的工作充满了信心,现在就是努力往前拼,不辱使命。”

离开大丰前,大家在项目部楼前合影,阳光下,每个人都笑容灿烂。

在前往盐城机场的路上,我们新闻中心主任在朋友圈发了这张合影,并写下这样一段话:

两年前和他们在如东海上风电场相遇,如今他们已遍布江苏各个在建的海上风场。这些80、90后在真正的大风大浪中快速成长。他们依旧质朴的笑容让人难以相信,在那遥远的、辽阔的、充满未知的大海上,他们正在统筹四面八方、指挥千军万马。看到他们,就看到了华能的未来!
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大丰海上风电项目管理员    顾腾飞

2017年入职公司,作为新员工我十分幸运,因为经历半年的岗前培训后,就被分配到了大丰海上项目部。2018年底,大丰项目海上主体工程正式开工,我全身心参与到项目建设中,然而海上建设的日子远比我想象中的艰苦,但我的进步也是“突飞猛进”。从设备供货,现场施工到调试并网,海上施工环环相扣,这样全过程、全方位的项目管理理念,让我从一个应届毕业生迅速成长为一名合格的海上风电建设者。

记得一期风机送电并网的最后环节,每个人都卯足了劲,心都吊在嗓子眼。此时,我已经全面负责整个项目所有风机送电相关工作,每次送电前都会协同监理以及设备厂家对所要送电的每台风机进行详细的检查,保证每台风机都能具备送电条件并保质移交生产部门。投产前夕几乎每天都有送电任务,我与生产部门密切配合,统筹协调现场调试船舶与消缺船舶十余艘,把工作细排到每小时甚至每分钟,全力保证调试消缺与海缆敷设以及送电并网等工序的有效衔接。

今年大丰海上风电项目一期、二期要求全部投产,紧张的工期让我们不得不长时间驻扎在海上施工现场,但只要看到一台台风机平稳运转起来,我们的心里就只有欣慰和满足。



大丰海上风电项目部经理 朱亚波

从2014年接触如东八仙角海上风电项目前期,到2019年9月29日见证大丰海上风电项目一期30万千瓦全部并网发电,我投身海上风电建设已近5个年头,在最美好的年华与海上风电相遇,有过酸甜苦辣,但更多的是成就与自豪。

和建设如东八仙角海上风电场时相比,参加大丰的建设时,我虽已具备了一定的经验,但大丰海上风电项目离岸更远、海况更差,机位水深条件更复杂,建设的难度也更大,对我而言也是一次更高难度的挑战。如东八仙角项目场区的水深条件多变,有深沟、有浅滩,船型选择难度大,大丰项目场区情况对比如东更加复杂,浅水机位较多且整个场区处于陈家坞漕边,遇到大风前后,涌浪非常大,难以消散。借鉴八仙角项目船型选择和施工经验,我们最终选择能够座滩且具有更大型深、能扛涌浪的船舶。而且,一条回路6台风机有可能要选择几条不同型式的主施工船,有支腿船、座滩船等多种船型,为加长座滩作业时间,我们还通过增加压水隔仓等方式进行船机改造,施工组织难度较大,风险也更大,但大家没有退缩,迎难而上,刻苦钻研,一个个难题迎刃而解,最终迎来了一期项目的顺利投产。

大丰海上风电项目工程部主任 邵斌田

从2018年12月20日大丰30万千瓦海上风电项目第一根工程桩沉桩,到2019年9月29日实现一期30万千瓦全容量并网运行,9个月零10天,骄人的成绩凝聚着所有参建人员辛勤的汗水、泪水。

作为大丰海上风电项目的亲历者和见证者,回顾项目建设历程,我认为有三个方面值得认真总结:第一,通过项目优化保住项目、建设高质量项目。接手项目以后,公司审时度势,迅速决策,先获取海域证,并以此为主要突破口千方百计保住项目,完成项目重新核准工作。公司牵头组织数次论证,优化风机选型与布置,将建设规模由30万千瓦增加到40万千瓦,提升了项目区域竞争力。第二,集中精力解决项目核心技术难题。作为目前国内离岸最远的海上风电项目,最大的技术和施工难题就是55.75千米的220千伏海底高压电缆敷设,路由穿越近20千米东沙沙洲,且海床复杂多变。为了成功解决这个最大难题,分公司邀请国内大型海缆制造企业、经验丰富的海缆敷设施工企业、及上海电缆研究所等单位技术专家召开四次大型研讨会议,优化了海缆选型,明确了海缆施工主方案与备用方案,最终顺利完成敷设施工。第三,集全公司之力,保障项目建设顺利推进。大丰项目建设过程中,项目部、工程部及主要涉及基建工作的管理部门分工明确、责任明确,项目建设策划及工程节点目标任务细化清晰,可执行性强;冲刺9•30阶段,分公司重点协调和调动所有参建单位,确保冲刺阶段人力、物力、财力得到有力的保障。

原大丰海上风电项目副经理周小兵

大丰海上风电场陆上开关站送出线路经三峡大丰出线一同送出,陆上开关站倒送电需要三峡大丰风电场全停配合,但三峡大丰风电场已经投运发电,且正值为完成年度发电量度电必争之时,配合难度大。然而,这种“小风小浪”我早已习惯,华能“三千精神”告诉我“办法总比困难多”。为了推进倒送电工作,我积极与三峡大丰沟通,一次、二次、三次……最终,他们同意在小风天配合停电。为打消省调对倒送电时出现不安全事件的担心,我白天穿梭在陆上开关站、三峡大丰风电场、省调度中心,晚上组织调试单位细化方案,制定专项措施防范事故发生。经过多次的协调沟通,最终确定2018年12月27日进行陆上开关站倒送电。

12月27日09时50分倒送电开始,经过18个多小时的奋战,28日04时18分顺利完成220千伏系统、3号主变、站用变、SVG等设备的冲击、受电及带负荷试验,标志着陆上开关站倒送电顺利完成。监控后台跳动的数字仿佛一轮朝阳,直直地照进我的心房,多日的疲惫烟消云散。

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众所周知,海上风电场的风机都扎根在大海中,离岸距离远,人员来回只能依靠船只,一趟下来“路费”十分高昂。那么,如何更经济地对这些风机进行维护?请读者跟随本刊一起提前领略海上风电远程运维的风采吧。

总体规划

江苏海上风电发展已经有10年,这期间,建设、运维过程始终坚持以“大数据”理念管控机组运营,依靠在线监测、特征值分析等多种手段,全面开展状态检修工作。总体规划思路有以下两点:

“无人值班、少人值守”

做优做实远程监控中心职能,搭建江苏区域运维管理平台,明确生产管理界面和权限划分,加快规模化运营及专业化管理步伐。目前江苏风电运维管理采用“监控中心+运维场站+风场”的管理模式,结合各风电场区域特点,集中设立区域运维站,分别服务于南京、盐城、南通,可以有效提高运维工作效率,形成区域集约效用。

“数字化风场+智慧运维”

通过信息化系统融合,消除专业壁垒,实现数据共享、运维经验数字化,有效提升风电场的管理效率和管理水平,降低运维成本。例如徐州铜山风电场在运行监控中发现齿轮箱前轴承温度偏高,运行人员基于集控中心大数据平台,通过对在线监测、滤网压差、油温及其他风电场运行数据对比分析,在众多数据中利用数据筛选、标准化等手段寻找影响设备状况的“特征值”,最终发现齿轮箱喷油板存在开孔过小的问题。通过对喷油板进行改造,有效提升了铜山风电场发电量。

风电场智慧运维管理建设

2018年江苏清洁能源分公司组织“风电场智慧运维管理关键技术研究及应用”科技课题申报及落实工作,根据“风电场智慧运维管理关键技术研究及应用”规划方案评审意见,形成运维大数据平台开发、运维管理系统开发、故障诊断及远程诊断中心建设、移动两票、仿真技术研究等5个子课题。

风电场智慧运维管理关键技术研究及应用建设过程中首先研究风电场运维数据及信息标准化的方案,建立风电场运维数据和信息标准化体系,结合研究通过移动终端设备将两票实现数字化的方法、风电场关键设备状态监测故障诊断技术,利用移动终端设备,通过云平台,开发相应的移动终端应用系统及“风电场智能运维管理系统”,将运维信息、运维经验数字化,最终实现风电场运维过程的数字化、智能化、可视化。在智慧风电场建设过程中,融合分公司智能运维平台,依靠分布式的“星云架构”网络结构设想,最终形成大平台、小应用的开放、共享格局。

新集控建设

建设高质量、现代化的远程监控中心对智慧风场成果落实落地起着决定性作用。

建设思路

首先结合泛在物联网技术发展前景,针对目前集控中心系统不足之处,重点开展辅助监控系统建设,在统一的监控平台上集成消防火灾、风功率预测、AGC/AVC、安全防护、故障录波等子系统,获得各风电场、光伏电站辅助信息的全景数据,实现各子系统之间智能联动、信息共享,起到辅助决策、智能联动的最终目的。其次通过对秒级、毫秒级实时数据的分析建模,充分挖掘数据潜在价值,建设生产管理决策系统,为经济运行管理提供有效支撑。

独特之处

告警、故障信息采用分级、分场、置顶的方式,健全报警和故障信息报警等级。

通过故障录波、AGC、AVC、调度数据接入,从而满足集控中心事故处理要求。

效果

完善生产管理决策支持系统,建立以生产管理为主线、以决策运维为目的、面向生产全过程、全方位,具有辅助决策的生产管理信息系统。

生产效率提升,通过深入开展设备状态监测和故障预警,挖掘运行数据潜力,最终实现预防性维护和精细化管理,延长设备寿命。

管理水平提升,在夯实一次设备监控的基础上,逐步完善二次设备接入,进一步落实“无人值守、少人值班”的管理理念。


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一、我国海上风电发展形势

(一)近海风电规模化初见成效

根据中国风能协会(CWEA)统计数据,2018年底我国海上风电累计装机445万千瓦,其中近海风电累计装机381万千瓦,约占装机总容量的86%。自2016年起新增装机均为近海风电项目,潮间带项目开发逐步减少。经过近十年的发展,在起步阶段潮间带风电的过渡和尝试之后,真正意义上的海上风电规模化开发初见成效。

“十三五”规划海上风电装机目标500万千瓦提前实现已成定局,根据公开数据初步统计,截至2018年底我国已核准、在建海上风电项目累计规模超过4000万千瓦。从目前江苏、广东、福建、浙江、山东等沿海各省规划情况来看,全国中长期海上风电规划总量超过1亿千瓦,未来发展任重道远。

(二)科学发展布局逐步成型

随着海上风电“十三五”规划的落实,行业参与者对广阔的发展前景形成普遍共识,建设布局逐步推广到全国,部分海上风电大省对中长期规划进行了调整。我国海上风电逐步形成由点带面、由易到难的科学发展布局。

从区域上看,江苏沿海资源条件和建设条件均衡,成为海上风电的先行者,累计装机占全国70%以上;福建、广东尽管开发难度相对较高,但凭借显著的资源优势成为重点发展区域。通过建设经验的积累和相互借鉴,浙江、辽宁、山东等沿海地区均取得新的进展;北部湾、辽东湾、海南岛西部海域等优质资源区有待逐步开展规划。

从开发难易度上看,近海风电在未来一段时期仍然是开发重点,随着直流输电技术和漂浮式基础技术发展成熟,海上风电将逐步向深远海拓展,由个别示范走向规模化、集群化开发。目前广东、山东、上海、福建等地在深远海规划上走在前列,预计不久全国范围的深远海风电规划编制工作将深度展开。

二、深远海风电发展现状

目前国际上对深远海风电的判定标准尚未形成权威定义,根据国内设计院和规范编制单位的相关界定以及工程技术形式的适用范围,一般认为水深大于50~60米为深海风电,场区中心离岸距离大于70~80千米为远海风电。

(一)欧洲领先深远海开发

在深远海风电开发方面欧洲仍处于领先地位,英国、德国等海上风电大国均积极发展和布局深远海项目。根据相关预测,2025年欧洲远海风电(离岸距离大于70千米)装机将达到1000万千瓦。

从欧洲的开发经验来看,深远海风电发展呈现设备大型化、风场规模化的趋势,多种类型的漂浮式风场也逐步进入商业运行示范阶段。据初步了解,英国北海Hornsea Project One项目采用174台西门子歌美飒7兆瓦机组,装机121.8万千瓦,离岸120千米,水深23~37米,首台机组2019年2月并网,该项目为目前世界最大的在建海上风电项目;同一海域Hornsea Project Two项目处于前期阶段,采用165台西门子歌美飒8兆瓦机组,装机132万千瓦,平均离岸距离89千米;苏格兰Hywind项目装机30兆瓦,于2017 年全面投产,为全球首个商业运行海上漂浮式风电场。德国已投运的BorWin1项目通过±150千伏高压直流输电实现130千米40万千瓦海上风电送出;DolWin2项目±320千伏直流线路输电容量91.6万千瓦,总距离135千米,满足了远海风电的集中连片送出需要。

(二)深远海风电主要技术方向

1.大容量风机技术。目前我国已形成4至5兆瓦海上风机批量制造能力,6兆瓦级风机研制能力基本普及,7兆瓦及以上风机产品研制和发布数量增多;首批7兆瓦风机在福建沿海投入商业运行,首台8兆瓦风机下线,10兆瓦大容量风机正在研发;叶轮直径最大达到180米等级。欧洲市场目前7至8兆瓦等级风机逐步投入规模化商业运行;三菱维斯塔斯10兆瓦风机正式推向市场;通用电气12兆瓦风机预计今年安装样机,叶轮直径达到220米等级。

我国大型化海上风机的研发和批量制造能力与国际先进水平还存在差距,设备长期运行可靠性还需要进一步验证。同时大型风机从产品研发、样机示范到批量制造需要一个迭代完善的过程,欧洲的发展经验同样值得借鉴。

2.远距离输电技术。从技术、经验以及成本的角度来看,一般对于离岸不超过70千米、容量50万千瓦左右的近海风电场,交流输电具有一定的优势。未来随着远海风电大规模开发,直流输电将成为更有效、更具前景的送出方式。

此外全直流风电场方案作为海上风电研究的前沿领域,通过直流海上风机技术和直流串联汇集技术可以省去大容量升压变压器和海上交流汇集平台,有望大幅度降低远距离输电成本。

3.漂浮式基础技术。对于超过50~60米的深水区域,现有固定式基础技术不完善、经济性不强,漂浮式基础更适用于深远海风电资源的开发,主要形式有Spar(深吃水立柱)式、Tension Leg Platform,TLP(张力腿)式和Semi-Sub(半潜)式基础。

目前漂浮式海上风电还未实现规模化开发,各种类型的漂浮式基础仍处于样机安装、完善和商用测试阶段,主要集中于欧洲和日本。其中电缆牵引安装和防护接头、系泊系统连接器、漂浮式风机荷载和功率测试等多项关键技术受到专利保护。

三、我国深远海风电发展机遇

根据我国东南沿海风资源情况,一般在平均风速、风功率密度、湍流情况等方面,远海均优于近海,开发潜力更大。深远海风电资源作为海上风电长期发展的重要支撑,更需把握发展机遇、做好能力储备。

一是结合我国深远海风资源特点及水文地质条件,有序开展项目布局建设,探索降本增效空间,推动深远海风电逐步向规模化发展。

在渤海、黄海大陆架延伸海域布局远海项目。这部分海域水深普遍不深,不易受到台风破坏性影响,以江苏海域为例,离岸100千米处,水深仅为20~30米,优质远海风电资源具备近期开发条件,规划大规模远海风电基地,通过集中送出降低直流输电单位成本,将有助于进一步提升开发效率和经济性。

在台湾海峡、东海及南海部分海域择优开展深海示范。台湾海峡风能资源最为丰富,应用先进大容量风机助推发电量提升,对冲初期较高的建设投资,具备示范价值和条件。广东沿海、浙江、海南岛西部等海域,深远海风资源及水深条件不占优势,适宜在相关技术成熟、造价下降后再进行开发。

二是全面开展深远海风电相关技术研究。长远来看,深远海资源的可持续开发需要以成熟技术作为支撑。加强大容量风机研发力度,提高性能测试和质量管理水平,提升设备长期运行可靠性;加强柔性直流输电技术、漂浮式基础技术研究和规模化应用,推动建设投资下降;提升适用于深远海域开发的专业装备制造能力,推动深远海施工、安装和运维技术的革新。

三是推进搭建研发、制造、运输、施工、运维一体化的综合型海上风电产业基地,开发商、风机和高端设备制造商、设计单位、施工单位等协同配合,为深远海风电规模化、集约化、智能化开发创造条件。


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