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  • 龍源福建公司:創新激活高質量發展新動能

    2022-04-15

    春光明媚,日暖氤氳。位于“海上風電明珠”的龍源電力莆田南日島海上風電場一期項目,一臺臺風機正“迎風飛舞”,源源不斷地輸送著清潔能源。

    中國電力企業聯合會電力科技創新一等獎、集團公司科技進步一等獎……一系列耀眼成績的取得,是國家能源集團龍源電力福建公司堅持創新驅動發展戰略的生動寫實。深耕巖基海床海上風電以來,該公司始終把創新擺在核心位置,以敢為人先的勇氣、久久為功的韌勁,持續發力、攻堅突破,積極進行全方位、深層次的探索和實踐,不斷用創新賦能海上風電高質量發展。

    勇闖技術“無人區”,厚植高質量發展底色

    受益于臺灣海峽的“狹管效應”,福建南日島是全國風資源最豐富的地區之一。但被賦予獨有自然資源的同時,南日島也給想要征服它的人設置了重重關卡。該片海域內下伏基巖巖性為花崗巖,風化程度不均,部分花崗巖抗壓強度達130MPa,常規施工方案難以實施。

    “南日島海域水文和地質條件復雜,可供借鑒的海上風電施工經驗少,疊加鹽霧腐蝕、海浪載荷、臺風破壞等不利因素影響,給項目風機基礎選型、設計與施工帶來了巨大挑戰?!痹摴灸先蘸I巷L電項目部技術專責趙樂川說。

    一臺海上風機加上塔筒的重量,能達到1000噸到2000噸。要保證海上風機屹立不倒、穩定發電,關鍵在于海上風機機組基礎。而大直徑單樁基礎具有海上作業工序少、工程造價較低等優點,是巖基地質條件下基礎施工的首選。為使大直徑嵌巖單樁施工成為可能,該公司強化設計思維,將南日島海上風電場單樁基礎分為3類,歸結為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類型式,即覆蓋層很深的(無需嵌巖)機位、覆蓋層較深的(即嵌巖較淺)機位與覆蓋層淺的(即嵌巖較深)機位,并深入分析研究單樁基礎的安全性、適用性和可行性。Ⅰ、Ⅱ類型式,采用傳統的“打-鉆-打”施工工藝;Ⅲ類型,創新運用“安裝穩樁平臺-鉆孔-吊放鋼管樁-灌漿”的“植入式”施工方案。

    2017年,該公司先后完成全國首個大直徑嵌巖單樁、世界首個“植入式”嵌巖單樁,標志著我國在淺覆蓋層海床海上風電開發領域走在了世界前列。2021年,面對海床基巖出露、無覆蓋層的地質條件,在常規的高樁承臺基礎、單樁基礎、重力式基礎、吸力筒基礎等均無法應用的情況下,不斷激活創新動能,結合“植入式”嵌巖單樁施工工藝,探索形成了一套海上風電深水裸巖大直徑嵌巖單樁技術方案,順利建成世界首個深水裸巖單樁基礎。建成的深水裸巖單樁基礎垂直度0.36‰,遠優于3‰的行業標準。同時依托該技術方案,成功解決了莆田南日島海上風電場一期項目6臺裸巖機位世界性施工難題,實現深水裸巖大直徑嵌巖單樁技術的工程應用,進一步填補了國內嵌巖單樁技術的空白,對推動國內同類海上風電場的大規模開發具有重要的借鑒意義。

    “目前,我們已經掌握了掌握了單樁、多樁基礎等海上風電施工核心技術,使海上風電開發建設更加高效,為海上風電高質量發展增添強大動力……”該公司南日海上風電項目部負責人劉旦說。

    打造關鍵利器,增強高質量發展競爭力

    作為國內首個近?;鶐r海床的海上風電項目,同時也是世界首個采用嵌巖單樁基礎形式并將嵌巖單樁基礎批量規?;瘧玫暮I巷L電項目,因其獨特的地理環境和風資源優勢,莆田南日島海上風電場一期項目年施工有效作業時間短、約180天。面對嚴苛的施工環境,沒有大型可靠的裝備,單樁嵌巖基礎施工根本無法實現。

    海上風電歷來是“裝備決定施工、施工決定設計”。但因施工中所必須的大直徑嵌巖鉆機技術被國外封鎖,且每臺鉆機費用動輒數億元,導致項目造價高昂。該公司充分考慮巖基海床嵌巖需求和海上風電向大容量機組發展趨勢,以更高的鉆機破巖能力和變徑能力為研發思路,積極組織開展大直徑嵌巖鉆孔設備研制,全力打造海上風電開發施工裝備,推動研制了扭轉力矩大、破巖能力強、鉆孔垂直度控制性高的嵌巖鉆機,以及具備連續無級高程調節功能的更加大型化、技術化的穩樁平臺,配套使用先進的海上風電施工船和大能量液壓打樁錘,使大直徑嵌巖單樁施工成為現實。同時,該公司進一步總結嵌巖單樁施工經驗,科學優化施工組織方案,合理調整施工組織安排,妥善配置施工有效資源,充分利用施工有利時間,形成流水化作業,I型單樁基礎施工期由17天縮短至10天,1套鉆機工作面每月可完成1.5個Ⅲ型單樁基礎。

    從先期開展的高樁承臺基礎樣機,到多項首創的嵌巖單樁施工工藝術,充分發揮“敢為人先、愛拼會贏”的開創精神,在海上風電開發建設創新探索得力。依托高樁承臺基礎、嵌巖單樁技術上的突破性、創新性以及在實踐中的廣泛應用等優勢,申報發明和實用新型專利25項,15項專得獲得授權,并榮獲10余項省部級和行業級科技獎項。

    堅持創新融合,書寫高質量發展新篇章

    我國海上風電已進入大規模發展階段,然而目前其開發能力還僅局限于近海淺水海域,隨著開發進程的加快及技術革新,海上風電走向深海是行業發展的必然。且在水深50米以上的海域,漂浮式基礎要優于傳統單樁、導管架、高樁承臺等方案。

    創新是引領發展的第一動力。為解決海上風電向深遠海發展的技術瓶頸,推動養殖和海上風電向深遠海發展,該公司以《深遠海養殖融合漂浮式海上風電示范項目》為抓手,創新海上風電開發新模式,探索“深海風電+海洋牧場”融合發展途徑,再次引領了海上風電發展新方向。

    該項目是集團公司“十四五”十大重點科技攻關項目之一,擬建設一臺漂浮式海上風機,同時利用風機浮體平臺進行海上立體養殖,助力海上經濟發展。項目建設過程中,將著重研究漂浮式海上風電模型實驗技術研究與應用、深遠海漂浮式風漁平臺養殖安全及生產管理技術等7項關鍵技術。建成投產后,有望成為全球首個漂浮式海上風電和深海養殖相融合的示范項目,形成“以漁養電、以電養魚”的風電開發運營新模式,實現兼顧清潔能源產出與漁業資源持續開發的綠色生產新模式,打造“海上風電功能圈”。

    潮平兩岸闊,風正一帆懸。該公司將始終堅持新發展理念,認真貫徹“一個目標、三型五化、七個一流”發展戰略,踔厲奮發、篤行不怠,在創新驅動發展之路展現新作為、彰顯新擔當,為海上風電高質量發展貢獻智慧和力量。

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    來源:國家能源集團
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