“海上风电三峡”工程建设的先行者
——记龙源江苏海上风电开发历程
2019-10-31谢长军
文 | 谢长军
龙源江苏海上风电场
江苏东部濒临黄海,南通至连云港的海岸线全长954公里。风能资源丰富,沿海滩涂和近海(50公里以内)面积辽阔,是发展海上风电的理想之地。
在江苏开发海上风电之前,我国仅有中海油在渤海钻井平台上安装过一台金风科技的1.5兆瓦风电机组进行试验。2009年,上海市打造绿色能源建设理念,为世博会献礼,在上海东海大桥附近建设了一座海上风电场,装机10万千瓦。但由于工程造价高,电价远远超出社会经济承受能力,不具备商业化运行的推广价值。此时,以德国、英国、丹麦为代表的欧洲国家抢先进入海上风电场的规模化开发,我国与欧洲在海上风电技术方面明显拉开距离。在这样的背景下,龙源大胆进入江苏南通如东地区,开始海上风电的探索。
2007年6月17日,笔者陪同国家发展改革委副主任张国宝到南通,出席国家特许权示范项目—龙源如东风电场二期工程竣工典礼。在飞机上巧遇江苏省委书记李源潮,两位领导一路上都在讨论可再生能源发展问题。当飞机接近南通上空时,李书记透过舷窗指着远处近千公里的海岸线说:“江苏应该积极利用资源开发海上风电,海上风电还可带动装备制造业等诸多产业。”他认为,江苏海上风电装机规模可以超过三峡工程,张国宝表示赞同。“海上风电三峡”的说法由此应运而生,而后陆续出现了“草原风电三峡”“戈壁风电三峡”等提法。
建设潮间带试验风电场,做“第一个吃螃蟹的人”
考虑到建设海上(潮间带)风电场是前无古人的破冰之举,势必会遇到无数预想不到的困难和失败,龙源制定了“先小规模试验,再中等规模示范,最后大规模开发”的“三步走”战略,从潮间带起步,由近及远逐步向近海延伸。
2009年6月,装机容量为3万千瓦的全球首座海上(潮间带)试验风电场拉开建设帷幕。
潮间带因涨潮受淹,退潮露滩的特性,决定了常规施工方案不适用于该地区。时任龙源江苏海上公司总经理张钢带领一群“第一个吃螃蟹的人”,会同华东勘测设计院和施工单位反复讨论、多次试验,终于摸索出一套行之有效的施工方案,开发建造出一系列专门用于潮间带基础施工和风电机组安装的船机设备。在施工过程中,基础沉桩、承台施工、海缆敷设、风电机组运输及吊装诸多环节均需使用特种装备,但准备周期长、投入大,并且施工进度严重受到潮位、天气和地貌等因素的影响。在此过程中,建设团队先后解决了大型钢板桩漏水、大型设备运输和移位困难、风电机组吊装等一批工程技术难题。
2009年10月20日,首批2台明阳智能1.5兆瓦风电机组并网发电。2010年9月28日,3.2万千瓦潮间带风电场,包括9种机型、8家制造商生产的16台风电机组全部竣工投产,样机试验同步展开。该项目实现了全球海上(潮间带)风电场“零”的突破。
这些试验风电机组分别是:明阳智能2台1.5兆瓦机型、联合动力2台1.5兆瓦机型、远景能源2台1.5兆瓦机型、上海电气2台2.0兆瓦机型、中国海装2台2.0兆瓦机型、三一重能2台2.0兆瓦机型、金风科技1台2.5兆瓦机型、明阳智能1台2.5兆瓦机型、华锐风电2台3.0兆瓦机型。
试验风电场的建设,为风电机组制造商提供了样机试验平台,也为风电场开发商提供了宝贵的建设施工经验,具有重要的经济和社会价值。
2010年6月18日,龙源振华公司揭牌仪式
2010年6月18日,笔者(右四)陪同中国国电集团公司党组书记乔保平(右五)等登上龙源振华1号
牵手振华重工,打造施工装备和专业团队
在如东建设试验风电场的同时,龙源就在考虑未来海上风电专用施工装备和队伍问题。经过反复调研论证,与上海振华重工(集团)股份公司一拍即合达成协议,双方组建合资公司,目标是:打造国内最先进的海上风电施工装备,培养一支技术过硬、能打硬仗的专业队伍。2010年6月,江苏龙源振华海洋工程公司在南通正式成立。龙源副总经理费智出任第一任董事长,振华重工的李泽出任总经理。
2017年10月16日,“龙源振华叁号”完成全球首根“植入式”嵌岩单桩基础施工
公司成立以来,一直坚持技术创新发展战略,在海上风电施工工艺、施工装备方面先后创新多项先进技术:
2011年,在国内首创海上风电场无过渡段单桩施工技术,此后大规模推广采用。
2015年以后,在欧洲多个海上风电场相继使用无过渡段单桩基础。
2016年,在全球首创无过渡段嵌岩单桩施工装备和技术,实现一、二类嵌岩单桩7~10天/台,三类嵌岩单桩15~20天/台的高效施工纪录,解决了福建等嵌岩海域风电场大规模高效开发难题。
2018年,创新研发全球起重能力最大的龙源振华叁号2000t自升式平台,打破以往常规起重机的设计理念。
2018年,研发试验国产首台2500kJ液压打桩锤,打破欧洲企业多年的技术垄断。目前,正在建造2500t座底式海上风电施工平台。
公司成立8年,获得发明专利11项、实用新型专利21项,获得各类行业、政府奖励21项。
截至2018年底,公司共承接海上风电工程合同55项,其中龙源25项;承接工程总容量166万千瓦,其中龙源105万千瓦;合同总额55亿元,其中龙源33亿元,创造了较好的经济和社会效益。
龙源如东海上风电场风电机组吊装现场
目前,公司拥有龙源振华壹号800t座滩施工平台;龙源振华貳号800t自升式施工平台;龙源振华叁号2000t自升式施工平台;800kJ、2000kJ、2500kJ液压打桩锤各一台;龙源振华伍号和振华12号万吨级运输船各一艘。正在建造2500t座底式风电施工平台。
龙源振华是目前中国海上风电场施工设备最先进、数量最多的企业。同时,龙源也是目前国内唯一同时具备海上风电场开发和建设施工能力的企业。龙源和振华强强联合,将越走越远。
提速海上示范风电场建设,助力机组研发制造
在完成3.2万千瓦海上(潮间带)试验风电场建设并经过一年多的运行后,国家能源局和江苏当地政府陆续批准龙源启动4个示范项目,来推动近海风电场规模化和国产机组大型化工作。
如东海上(潮间带)15万千瓦示范项目。项目于2011年6月开工,安装17台华锐风电的3兆瓦机型、21台西门子(上海电气)的2.38兆瓦机型、20台金风科技的2.5兆瓦机型。首次采用无过渡段单桩施工,打桩垂直度要求高,首次两根桩垂直度均超过设计标准。当时,整个团队承受了巨大压力,张钢总经理急得晚上睡不着觉,笔者鼓励他们认真总结经验,从头再来。后重新设计抱桩器,终于在第三次试验中成功打下第一根单桩,以后逐步成熟。项目于2012年9月投产发电。
如东海上(潮间带)15万千瓦示范项目扩容(5万千瓦)。项目于2012年9月开工,安装金风科技的20台改进型2.5兆瓦风电机组。部分机位的水深超过5米,正常潮间带施工工艺已无法实施,首次采用支腿船基础打桩、风电机组吊装,工效大幅提高,仅用3个多月时间于2013年1月完成建设,实现投产发电。
如东海上5万千瓦大型机组试验项目。项目于2012年7月开工,2014年11月竣工。安装2台中国海装的5兆瓦机型、1台东方风电的6.5兆瓦机型、1台明阳智能的6兆瓦机型、7台远景能源的4兆瓦机型。机位离岸相对较远,水深变化对分体吊装影响很大,船舶住滩时间难以完成叶轮松钩,对移船和吊装设计编排要求极高,加上试验大机组调试时间长,给工程实施带来许多考验。
如东海上(潮间带)20万千瓦示范扩建项目。风电场中心离岸在20公里以内。2014年6月开工,2015年7月投产。安装25台远景能源的4兆瓦机型、25台西门子(上海电气)的4兆瓦机型。多数机位的水深超过5米,处于沟槽边缘,水流急,标高变化大,施工难度进一步加大。首次采用浮态导管架打桩施工和单叶片吊装。
上述5个项目的成功建设,实现了龙源“小规模试验、中等规模示范”的前两步走目标,受到社会各界和媒体的高度关注。许多单位领导和公司同行来此考察参观,我们都热情接待,毫无保留地介绍项目的关键技术要点。其目的是为促进整个行业快速发展,达到国家推广试验、示范项目的最终目的。中央电视台记者登船、登塔采访建设者们的事迹,相关报道在黄金时段播出,张钢、李泽、高宏飚、张乐平被称为“第一个吃螃蟹的人”,也是与“月亮同行的人”。
试验、示范项目完成后,我们本应抓住机遇加快“大规模开发”,以实施“第三步走”战略。但是,此时集团公司出现了一些不同声音,认为“海上风电投资大、风险大,目前不宜搞得太多、太快,等成熟了再开发也不晚”。就这样,本来起步早、已走在全国最前列的优势,被耽误了近两年时间。在这两年内,海上风电领域名不见经传的三峡、中广核等追了上来。好在龙源人有能力、有基础、有耐心、更有耐力,能够调整战略,迎风砥砺前行。
2016年年底,国电集团批准龙源同时开工两个海上风电项目,共计50万千瓦装机容量。因为前面艰难的付出和积累,这两个项目总体建设一路顺利。
大丰H12 20万千瓦国家特许权项目。安装80台金风科技的2.5兆瓦风电机组。建设一座220千伏40万千安的海上升电站(已规划扩建20万千瓦),离岸距离为25公里。由于项目处于潮间带区域,大型浮吊无法进入,升压站按每个模块重500吨以内设计,实现分体吊装,这在国内外还是第一例。同时还创造了28.6公里220千伏海缆全程无接头全球仅有的先例。项目历时13个月,于2017年12月竣工,实现投产发电。
海安蒋家沙30万千瓦项目。安装远景能源的75台4兆瓦风电机组,建设一座220千伏海上升电站,离岸距离为25公里。项目于2018年6月投产发电,历时19个月,是目前国内建设速度最快的30万千瓦等级海上风电场。该项目还在国内首次设计使用直升机平台、外走廊梯、全防火船用阻燃电缆等,提升了升压站的安全、逃生等级。
2013年6月18日,笔者(前排左一)陪同全国人大常委会副委员长沈跃跃(前排左二)赴龙源如东海上风电场调研
2016年4月1日,笔者(前排右一)陪同国有重点大型企业监事会主席骆玉林(前排右二)一行赴龙源江苏区域风电企业调研
截至2018年年底,龙源在江苏的海上风电投产容量接近118.2万千瓦,占全国海上风电装机总容量的31%以上。累计完成发电量74.15亿千瓦时,实现利税28.63亿元。2018年,龙源江苏海上公司是龙源区域公司中经营业绩最好的公司。据龙源江苏海上公司现任总经理王健介绍,目前还有100万千瓦海上风电项目已经核准。其中,射阳H2项目为40万千瓦,计划今年年中开工,2020年底全部投产。大丰H4、H6两个项目各为30万千瓦,计划今年年底开工,2021年底全部投产。如果顺利的话(主要是项目实施的外部环境允许),2021年,龙源江苏海上风电装机容量将突破200万千瓦。
龙源江苏海上风电场
笔者(前排右二)考察龙源振华公司
锻炼队伍,为海上风电提供人才支撑
海上升压站
龙源江苏海上风电场
海上风电涉及领域多,专业复杂,尤其是海洋工程,龙源以前从未进入过这个领域。在成立筹建处时,我们从风电陆上公司和天生港公司抽调一批人员,专门从事海上风电建设,专业涉及土建、电气、化学、焊接、热控等。
龙源当时要求海上公司不仅要依靠施工单位,还必须在工程各个环节有专人管理和介入,通过“用中学”以实战培养锻炼队伍,造就一支懂技术、懂业务、善钻研的工程建设和运维管理的专业队伍。同时,也要为龙源其他地区开发海上风电提供人才储备。
他们当中较为突出的有:时任总经理张钢,现任总经理王健,现任党委书记高宏飚,时任龙源振华海洋工程公司副总经理张乐平、韩建新等。后来,龙源在福建启动海上风电项目时支援了高宏飚(曾任龙源福建公司党委书记)、陈强(现任龙源福建公司党委书记)等一批骨干。
当前海上风电发展面临的问题
一是机遇和挑战并存。部分省份突击核准项目,势必造成国家主管部门很快下调海上风电电价,对尚不十分成熟的海上风电发展带来影响。从目前看,适度降低电价是必要的,但幅度不宜太大、太快。
二是海上风电建设质量不容忽视。风电机组的可靠性、可利用率十分关键,不应提倡“大干快上”。过分追求机组大型化是不合适宜的,当前的主力机型应该在4~6兆瓦左右,过大不符合当前国内实际情况。一种机型至少需要2~3年的稳定期和成熟期。研发出一、二台样机,就进行批量生产,后果是可怕的。现场施工质量也至关重要。过去几年,全国海上风电建设质量问题频繁发生,应引起业主和施工、设计单位的高度关注。龙源已实践了十年时间,至今在建设上也不敢懈怠。
三是海上风电场运维一直是难题。目前看,由业主自行完成运维有许多困难,建议未来海上风电场的运维由整机厂商按合同来承担,或由市场培养第三方实行专业化管理。
四是要破除地方保护主义。地方政府要有远见,在风能资源配置、风电机组的选择等方面,应以有利于加快海上风电发展和地方经济发展相协调为落脚点。“以投资换资源”是不可取的,也是短视的。龙源在江苏海上已深耕十年,积累了许多成熟经验,理应在大规模开发中承担重任。