若是隨便問一個(gè)人，你知道如東嗎?想必大多數(shù)人都不知道這座江蘇沿海小縣城，但若是問一個(gè)風(fēng)電人，他大概率會(huì)脫口而出：“知道，那邊有個(gè)柔直風(fēng)電場(chǎng)，特別有名。”
“柔直”二字，如今已成為如東縣的“金字招牌”。
“自2021年12月正式投運(yùn)以來，三峽如東海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行良好，狀態(tài)穩(wěn)定。”三峽能源江蘇運(yùn)維公司如東項(xiàng)目部張新生說。
“運(yùn)行良好，狀態(tài)穩(wěn)定”，短短八個(gè)字，飽含著我國(guó)近百家海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的心血。
▲2021年7月，三峽如東海上換流站準(zhǔn)備進(jìn)行安裝
一座換流站
海上換流站是海上風(fēng)電柔性直流輸送的關(guān)鍵核心裝備，在如東項(xiàng)目之前，中國(guó)并無制造海上換流站的經(jīng)驗(yàn)，并且，國(guó)外的核心技術(shù)對(duì)中國(guó)并不開放。
“我們當(dāng)時(shí)在國(guó)外調(diào)研海上換流站，參觀的時(shí)候，對(duì)方不允許帶手機(jī)等任何攝影通訊設(shè)備，只能用眼睛看。”三峽能源江蘇分南通公司工程管理部何俊生回憶說。
柔直技術(shù)到底是什么?簡(jiǎn)單來講，電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，控制好電壓和頻率兩項(xiàng)指標(biāo)至關(guān)重要，它們相當(dāng)于一個(gè)人的血壓和心率。而柔性直流不僅輸送電能，還能調(diào)節(jié)電壓，它的應(yīng)用就像人有了強(qiáng)健的心臟和血管，能很好控制心率和血壓。
“柔性直流輸電技術(shù)是世界上最前沿的輸電技術(shù)，是一種電網(wǎng)友好型技術(shù)，它是未來海上風(fēng)電發(fā)展的主要方向。”國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司建設(shè)部副主任吳威告訴記者。
只能用眼睛看?沒關(guān)系，那就自己研究;遭遇國(guó)外技術(shù)壁壘?沒關(guān)系，那就自己造。
“最后，三峽集團(tuán)牽頭，聯(lián)合上下游企業(yè)，攻堅(jiān)克難，一鼓作氣，終于突破了柔直關(guān)鍵技術(shù)，造出了這個(gè)海上換流站。”三峽集團(tuán)江蘇分公司董事長(zhǎng)袁英平說。
走進(jìn)振華重工位于南通的制造基地，只見高達(dá)數(shù)十米的巨大廠房整齊排列在江邊，廠房?jī)?nèi)，機(jī)床靈活運(yùn)行，正在制造各式各樣的重型海上裝備。振華重工業(yè)務(wù)重心是重型裝備制造，核心產(chǎn)品是港口起重機(jī)。“如東項(xiàng)目的海上換流站當(dāng)初就在此制造，滑行入江，由江入海，最后矗立在了黃沙洋海域。”振華重工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管控負(fù)責(zé)人李樹清指著換流站的演示圖說道。
“三峽如東海上換流站，重達(dá)2.2萬噸，在此之前，振華沒造過這種大家伙。”李樹清告訴記者。
三峽如東海上換流站，是目前全球容量最大、電壓等級(jí)最高的海上換流站。為了這個(gè)換流站的成功制造，三峽集團(tuán)聯(lián)合振華重工，在設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)，進(jìn)行了獨(dú)家定制。
在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，由于如東海上換流站的重量是一般海上升壓站的4-6倍，常規(guī)的一體式導(dǎo)管架不適合這個(gè)龐然大物，為此振華特別運(yùn)用了分體式導(dǎo)管架施工工藝，將換流站的“基座”一分為二，合理進(jìn)行布局;在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，換流站由陸入江采用了滑軌運(yùn)輸法，在制造基地到江邊這段距離里搭建一條軌道，讓換流站滑行入江，最后再由江入海;在安裝環(huán)節(jié)，采用浮托安裝法，用一種類似“搭積木”的方式將換流站與導(dǎo)管架拼合，并且將拼合誤差控制在了毫米級(jí)。
“三峽如東海上換流站是中國(guó)重特大型海上裝備設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、制造、安裝能力的集中體現(xiàn)，這個(gè)項(xiàng)目過程中的創(chuàng)新，對(duì)中國(guó)未來海上裝備的制造和安裝具有重要意義。”李樹清說。
▲中天科技海纜生產(chǎn)線 攝影：湯偉
一根海纜
行船眺望遠(yuǎn)方，高度約等于15層居民樓的換流站穩(wěn)穩(wěn)矗立在海上，向過往船舶凸顯強(qiáng)烈存在感，而在海底，一根根海纜正深埋在淤泥海床下，無聲履行著輸電使命。
在此之前，國(guó)際上廣泛應(yīng)用的海上輸電電纜基本都是±320kV水平，±400kV的柔性直流海纜，國(guó)內(nèi)沒有做過，要成功做出這根電纜，必須攻克一些技術(shù)瓶頸和核心指標(biāo)。
以操作過電壓為例，它是整個(gè)換流站系統(tǒng)中關(guān)鍵的核心參數(shù)之一，江蘇如東海上風(fēng)電項(xiàng)目的操作過電壓水平達(dá)到了1235kV，甚至要高于國(guó)外±500kV等級(jí)的電纜操作過電壓水平，如何攻克這個(gè)核心參數(shù)，是個(gè)難題。
“了解到這一情況后，我們主動(dòng)想辦法，幫助如東項(xiàng)目海纜提供者的中天科技攻克這個(gè)難題。”袁英平說。
在這個(gè)過程中，三峽集團(tuán)先是組織行業(yè)專家進(jìn)行設(shè)計(jì)校核方面的指導(dǎo)，然后又在集團(tuán)內(nèi)部進(jìn)行科技項(xiàng)目立項(xiàng)，專攻海纜相關(guān)技術(shù)難題。
“在三峽集團(tuán)的幫助下，我們攻克了操作過電壓水平這個(gè)參數(shù)，隨后也進(jìn)行了柔直電纜的研發(fā)試制，在經(jīng)過多次可靠性驗(yàn)證檢驗(yàn)后，終于做出了這根±400kV的柔性直流電纜。”中天科技海纜研究所所長(zhǎng)張洪亮指著展廳里明顯比其他電纜小了一圈的柔直海纜說。
這根電纜，不僅是中國(guó)企業(yè)首次自主研發(fā)制造的±400kV直流電纜，也是目前中國(guó)電壓等級(jí)最高、輸送距離最長(zhǎng)的柔性直流輸電電纜。
在這根電纜由“0”變“1”的過程中，中天海纜也沉淀了諸多技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，中天科技在這根柔直電纜上先后申請(qǐng)的專利已經(jīng)超過50項(xiàng)，授權(quán)的核心專利接近10項(xiàng)，發(fā)表SCI和EI收錄論文接近20篇，并且還參與制定了中國(guó)第一個(gè)高壓直流海底電纜國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
“有了這根±400kV的海纜后，柔直海纜的核心制造技術(shù)就牢牢掌握在了自己手里。”張洪亮說。
▲三峽如東陸上換流站 攝影：湯偉
一座縣城
江蘇省如東縣，一個(gè)靠海的縣城，因?yàn)?ldquo;柔直”這兩個(gè)字，在風(fēng)電行業(yè)聲名大噪。如東陸上換流站內(nèi)，前來參觀的人正盯著中控大屏上各項(xiàng)指標(biāo)，了解如東項(xiàng)目的運(yùn)行情況。
江蘇如東縣是全國(guó)第一個(gè)開展海上風(fēng)電規(guī)劃研究的縣，是中國(guó)首批綠色能源示范縣，更是亞洲首個(gè)采用柔性直流輸電技術(shù)的海上風(fēng)電項(xiàng)目所在地，多年來，如東縣海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，也給當(dāng)?shù)貛チ艘恍┳兓?/p>
開車進(jìn)入如東縣城，長(zhǎng)達(dá)幾十米，用做裝飾藝術(shù)的“退休”風(fēng)機(jī)葉片在道路兩旁飛速掠過。藍(lán)天白云下，不管往哪個(gè)方向望去，都能看見一臺(tái)臺(tái)風(fēng)機(jī)迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)。可以說，在如東，風(fēng)電元素隨處可見。
十年前，如東還是個(gè)以傳統(tǒng)制造業(yè)為主的小縣城，化工、食品、農(nóng)業(yè)、紡織和傳統(tǒng)機(jī)械是當(dāng)?shù)氐闹饕a(chǎn)業(yè)，但在以風(fēng)電為主的新能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)駐如東后，如東當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。
數(shù)據(jù)顯示，截至目前，全國(guó)前5的海上風(fēng)電主機(jī)品牌，在如東已落戶3家，涉及到以風(fēng)電產(chǎn)業(yè)為主體的企業(yè)數(shù)量，如東也已超過了70家。
“經(jīng)過多年的發(fā)展，如東已經(jīng)形成集制造、施工、運(yùn)維、檢測(cè)為一體的海上風(fēng)電設(shè)備制造全產(chǎn)業(yè)鏈。”如東縣發(fā)展改革委副主任張俊說。
不只是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，如東縣整個(gè)社會(huì)都發(fā)生了新變化。海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來后，漁民可以考取相關(guān)證書，進(jìn)入運(yùn)維船舶領(lǐng)域，增加收入。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也為如東帶來了高精尖專業(yè)技術(shù)人才，為如東的發(fā)展注入了新鮮血液。
“一直以來，如東都在大力發(fā)展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，我們當(dāng)前的目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)從全國(guó)海上風(fēng)電第一縣到全國(guó)綠色能源示范城的轉(zhuǎn)變。”張俊說。
▲如東陸上換流站集控室 攝影：湯偉
走向深遠(yuǎn)海
作為海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的集大成者，如東海上柔直項(xiàng)目正在向世界展示中國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展的新成就。以發(fā)展的視角來看，這個(gè)項(xiàng)目還蘊(yùn)含著更加深遠(yuǎn)的意義。
我國(guó)“十四五”可再生能源規(guī)劃指出，要開展深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電規(guī)劃，爭(zhēng)取在廣東、廣西、福建、山東、江蘇、浙江、上海等資源和建設(shè)條件好的區(qū)域，結(jié)合基地項(xiàng)目建設(shè)，推動(dòng)一批百萬千瓦級(jí)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電示范工程開工建設(shè)。但是，深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電開發(fā)有兩個(gè)繞不過去的坎，那就是大規(guī)模和遠(yuǎn)距離輸電。
柔性直流似乎有改變這一切的潛力。與傳統(tǒng)輸電技術(shù)相比，柔性直流輸電在孤島供電、大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)等方面具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且，柔直技術(shù)也能有效解決海上遠(yuǎn)距離輸電損耗問題。
如東海上風(fēng)電場(chǎng)，離岸直線距離在50-60公里左右，剛好卡在遠(yuǎn)海和近海之間，在這里運(yùn)用國(guó)產(chǎn)柔直技術(shù)，無疑是基于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的考量。
“如東海上柔直項(xiàng)目，更像是練兵場(chǎng)和試驗(yàn)場(chǎng)，讓各種新技術(shù)有了用武之地，為中國(guó)海上風(fēng)電走向深遠(yuǎn)海打下基礎(chǔ)。”袁英平說。
萬頃碧海之上，一片片“海上旗幟”正迎風(fēng)飄揚(yáng)，彰顯中國(guó)海洋資源開發(fā)戰(zhàn)略雄心。
