大型采访报道·中国力量|东海大桥风电场: 从一张白纸到打出中国品牌

大型采访报道·中国力量|东海大桥风电场: 从一张白纸到打出中国品牌
2019年07月15日 08:33 新浪网 作者 深圳特区报

今年是中华人民共和国成立70周年,纵览70年间,我国在科学技术、重大项目、重大工程建设等方面取得了巨大成就,一系列中国制造、中国创造、重大工程举世瞩目,在世界科技史、建造史上写下浓墨重彩的华章。跨海大桥、高铁、国产大飞机、人造太阳、天眼、北斗导航等等,是中国科技非凡的实力的体现,是中国制造、中国创造、中国建造的力量所在。

在新中国成立70周年之际,深圳特区报组织策划了大型报道“中国力量——走进中国大工程大项目”,记者兵分多路,足迹遍布东北、华北、华东、华南、西南、西北等地,走近这些具有国际影响、富有中国特色、体现民族精神的大工程、大项目、高科技,采访曾经为这些重大项目、重大工程奋斗的科学家、工程师、设计师以及普通的建设者和守护者,述说工程建设的艰辛历程,挖掘工程建设背后的精彩故事,再现工程建设中可歌可泣的英雄事迹,彰显工程建设中的中国力量。这组报道将通过全媒体传播,向世界展示一个充满活力与创造力的中国。

从零起步,自主创新。东海大桥风电场既是中国海上风电的起跑线,也是中国海上追风的第一座高峰。这个号称亚洲首个大型海上风电场的建成,填补了我国海上风电的空白,我国从此跻身大功率风电机组装备及海上承载平台制造、安装的世界先进行列。同时,这个项目也引领中国的海上风电建设进入加速跑时代。

在东海大桥风电场项目之前,中国的海上风电基本是一张白纸,而在项目中标之后,张开华带领的技术团队才真切感受到这一点。张开华现在是上海东海风力发电有限公司的副总经理,项目开始之初是东海大桥风电场项目竞标小组的技术组长,他见证了这个项目从竞标到建设发展壮大的全过程。

随着技术的发展,以及常规能源的危机意识,很多国家开始了对风能的追逐。“都是从陆上开始,我们陆上风电走的是舶来品的模式。”在上海东海风力发电有限公司的办公室里,张开华给中国力量采访组记者讲起了中国海上风电从零起步的发展历程。

起步:不掌握核心技术就会受欺负

“我们投标时做的商务技术标,我个人觉得写得非常出色。四家单位一共抽了40多个人,分三个组封闭写了4个月,写出了一份厚重的标书,有设计,有产业链,有施工,有运维,所以中标时信心满满。”

但直到要开干了才发现,联合体面对的是国内“四无”的局面。没标准,没有设备,没有施工经验的队伍,没有产业链。一句话,国内要做海上风电的基础就是白纸一张。

怎么办?当时中标方也找了不少国外的主机厂家。海上风电是高风险项目,国外的厂家即使有意,但开出来的条件却让人无法接受。有一个著名厂家,当时开出了几个条件:价格要提高,要求有经验的设计单位来设计,有经验的施工队伍来施工,对中方人员的技术培训要等五年之后,甚至还有一些股权的要求。“自己不掌握核心技术,就会受欺负。所以,我们决定自己干!在国内做了一番调研后,我们大胆提出了一个设想,让这个示范项目从头到尾打国产牌。”

张开华技术团队用了一年的时间走访了国内的主机厂家、设计院、施工单位。“我们在制造全产业链当中碰到了很多合作伙伴,他们愿意跟我们共同承担这个项目的风险,大家都有国家意识,答应跟我们一起创造第一个国产化的海上风电示范项目。”心里有了点底,联合体专门打了报告给国家能源局,国家能源局同意通过示范项目带动整个这个产业形成标准。

“当时主机的合作伙伴是华锐风电,仅凭一个设计方案就签了合同,目标是两年之内把主机造出来,什么要求和标准我们共同商量。”张开华告诉记者,作为甲方,他们当时提了15条要求,至今这15条仍然深深地烙在国内主机厂家的标准中。

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东海变电站主控室内,工作人员正在作数据收集与记录。

创新:能造桥墩就能造风电基座

在东海大桥中部的观测台上,放眼望去,东西两侧列距1公里,行距500米,62台逾百米高的海上风机如同两排白色的追风战士在海风中列阵,蔚为壮观。据介绍,风机中最大的是SL5000,单个叶片长达64米,塔筒高90米,整体有40多层楼高。“主机远看着很小,其实它有八个集装箱那么大,顶上可以悬停直升机。”随同采访的东海大桥风电场场长徐哲说。

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一台台海上巨型风机矗立在海面上。

大桥东侧的34台风机是最早的一期项目,单台功率达到3000千瓦,是当时陆上最大风机的两倍。张开华在接受采访时说,起步的示范项目就是10万千瓦,这不仅是亚洲最大,也是亚洲首个大型海上风电场。

海洋工程高风险跨专业,一定要有第三方的船级社认证,国外的船级社一听是示范工程做第一单,而且是全部国产,都拒绝为项目认证。“不过,有一句话给了我们很大启发。在陪同外国专家去东海大桥调研时,专家说,你们中国人能力真强,东海大桥都能建起来了,这个放在我们国家就不行。”张开华一听,脑洞大开——东海大桥能做海上的桥墩,海上风机的基座不也是桥墩吗?大桥的桥墩无论设计还是建造,我们都有把握、有能力,把它和海上风电的特点相结合,问题就迎刃而解了。

造基座也是一项创新,国际上通行的海上风机的基座有几种模式,比如单桩式、重力式、导管式等,但由于海况和装备条件,这些都不适合东海的实际。技术团队就自己设计了一个八爪鱼式,单个桩国内没有那样的锤,就按自己的能力,打下8个直径1.7米的桩,牢牢地锲在了海底。“钢筋密度和东方明珠塔所用的钢筋差不多,不仅满足了海上风电风机基座设计要求,而且稳定性好,还具有防撞功能。”

挑战:把40层楼高的“巨无霸”安装到海上

主机造好了,怎么安装就成了摆在面前的难题。主机安装在90米高的塔筒上,每台风机有三个叶片,单片长度都在60米左右,要在百米的高空中,完成96个螺栓与主机轮毂的无缝对接,需要出动巨型吊车才能完成。而海上作业难度更大,主机叶片安装好后,还要在海上直接整体吊装到基座上。难度之大可想而知。

“东海是半日潮,每6小时有三米的水位落差,施工的窗口期非常短。”张开华说,风机整体的重量达到600多吨,相当于三架波音747的重量。为了完成这项任务,技术团队和中交三航局研制了一套特别的浮船吊,标称吊力达到2400吨。

海上风机的安装要求垂直度偏差为1/1000,塔筒与塔基通过96个手臂粗的螺栓连接固定,每一颗螺栓工差不能超过1.5毫米。有风、有浪还有潮位变化,从百米高空吊下600多吨的风机,晃动非常厉害,在这种情况下要一次性对准96颗螺栓安装到位,不能有丝毫失误。张开华说,“高空只要有一度的晃动,到下面就可能有几米的移动,几百吨的风机,就像一个巨大的重力锤,一旦发生硬碰撞,肯定是毁灭性的。”

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东海大桥海上风电场位于上海浦东新区临港新城至洋山深水港的东海大桥两侧。

技术团队还创新出了一套缓冲系统,也是目前重点保护的专利技术。“就像有一个东西把它吸住,在牵引过程中还有防撞击的保护,半小时内就能完成安装。”据介绍,在东海大桥风电场的建设中,有数十项专利技术创新应用。“我可以骄傲地说,从建设到现在,没有发生人员伤亡事故,也没有发生机械设备的损伤。”

东海大桥风电场项目采用整体吊装工艺,曾经创造了一个月在工装船上组装10台、海上吊装8台的记录。

进化:从整体吊装到分段连接

当海风达到4米每秒时,东海一期的风机就启动了,海风达到13米每秒,也就是6级风时,进入满发状态。满发时叶片每分钟大概16转,叶片尾端可以达到约400公里的时速。

当风向发生变化时,主机会根据已经设定好的参数,自行适应转动,以达到风力的最大利用。叶片转动带动主机转动转为机械能,机械能再转为电能,通过海底铺设连接的电缆传输到约12公里外岸边的变电站,增压后并网入城市电网。

2010年6月8日,东海大桥风电场一期全部34台3兆瓦风机并网发电。

2015年2月12日,东海大桥海上风电项目二期工程28台风机(包括27台3.6兆瓦和1台5兆瓦风机)并网发电。

自投产至2019年6月底,东海大桥风电场一期发电201351.48万千瓦时,节约标准煤64.63万吨,减少二氧化碳排放178.61万吨;二期发电量105098.36万千瓦时节约标准煤33.94万吨,减少二氧化碳排放93.44万吨。

采访当日,在变电站的主控室里,大屏幕上实时显示着每一台风机的工作状态。每一台风机关键位置都装了摄像头,值班员金辉在办公桌上的电脑屏幕上,调出了几台风机的内部监控情况,原来,风机的塔筒内都装有电梯,工作人员可以通过电梯直达主机。如果叶片出现问题,施工人员可以从主机上悬吊下去作业。

一旦风机出现问题,控制系统会根据不同的警情发出警报,大屏幕有颜色显示和警报声,所有这些信息,东海风电的各级工作人员都可以从手机上看到,管理起来非常智能方便。

因为是示范项目,东海风电场一期在建设中的安全冗余比较大,到二期,塔筒不再是整体吊装了,而是分三段用法兰连接,安全性和效率都增加了,浮船吊也有改进,可以像陆上的吊车一样,向海底伸出几条“腿”,直接打到海底,船面高度得到提升,就不再受海浪的影响了。

随着东海风电的建成并网,国内的海上风电发展迅猛,沿海四处开花结果。江苏、福建、广东,都陆续有更大的项目投产。中国风机、中国风场,已经迅速成长为国际一流品牌,中国海上风电进入了规模化、商业化发展阶段。根据《风电发展“十三五”规划》,到2020年,全国海上风电开工建设规模将达到1000万千瓦,力争累计并网容量达到500万千瓦以上。

突破:向远海进发,再做一次先锋

“海上风机的发展方向就是单机功率越来越大,同样的海域,同样的安装与运维,一般意义上是功率越大越划算。”张开华说。

“虽然我们的海上风机已经冲到了世界前列,但我们还是要清醒地认识到,我们的主机还不是世界上最好的,我们虽然能建设、运营大风场,但部分核心关键技术和部件尚未实现国产。”张开华说,“现在,近海可以说是九龙争水,遍地开花。但近海海域有限,搞了风场,这片海域别人就不好用了,比如通航、渔业等,现在,我们还想再做一次示范、一次先锋,到远海去做深远海风场。”

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“上海市政府、上海市科委、上海市电力公司特别支持我们,因为我们上一次示范项目很成功。同样,当时和我们一起冒险的合作伙伴,后来也在市场上得到了回报。”张开华说,目前团队正在做产业联盟,和大专院校设计院、施工单位、设计院、主机厂家、开发商等9家联合体做共性技术研究和专业技术研究。“国家能源局给了我们一份回函,希望我们在2020年能够开展中国第一单深远海示范项目的研究落地。”

在东海变电站在主控室外,有一部望远镜,可以看到远处的东海大桥风场,顺着张开华对未来的畅想,我们的目光仿佛透过扑面的海风,看到大洋深处,随着风叶转动,跳动的,是澎湃的中国心。

记者手记|有一种自豪不可阻挡

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张开华

坐在上海东海风力发电有限公司的办公室,听张开华讲述海上风机建设的故事,令人心绪不能平静。走在东海大桥瞭望远处的海上风机群,一种自豪感油然而生。张开华在重忆那些峥嵘岁月时,眼睛闪烁着亮光,流露出来的那种自豪感,不可阻挡。

作为中国第一个海上风机示范项目的全程参与者,张开华有理由自豪,这种自豪来自项目给中国带来的四个改变。

第一个改变是重塑了中国能源行业的信心。原来的情况是大家好像都不会干,现在是谁都觉得不服气,你能干,我也能干,五大发电集团、各个设计院所,主机厂家,船舶公司,都有信心成为海上风电的主力军。

第二个是造就了一批海上风电人才。很多人在这个项目中从小白成长为行业专家,现在几乎每个海上风电项目里,都有东海风电的人。张开华本人也成为业内最知名的专家,参加了中国风电行业的标委会工作组,还是科技部高技术中心的专家库成员。

第三是形成了产业链和标准。很多配套的产业原本国内是没有的,通过东海风电项目,上下游的产业链建立起来了,在示范中摸索,在实践中确认,逐渐形成了一整套的产业标准,应用并推广,也成就了中国海上风电现在的蓬勃发展态势。

第四是打出了中国品牌。国外厂家原来意欲在商业上打压中国海上风电的发展。现在,中国海上风电已经成长起来了,不断刷新着自己的纪录,中国的品牌在世界上越来越响亮。

这就是中国力量,一种自主创新,敢闯敢试,一往无前的力量。

专业 胆识 担当

海上风机的建设是多学科交叉工程,也是高风险工程,张开华技术团队遇到最凶险的一次来自于两条船的错位。

作为这项工程的主要负责人,张开华安排不同工种的不同时序和作业面。有一次,他了解到未来两三天可能有坏天气,这对海上作业来讲是致命问题,于是马上问明情况。这时意外情况突然出现,本应进行施工作业的铺缆船没有到位,而本应让出工位的一条8000吨的船舶却因担心恶劣天气的危险不肯离开。

张开华立即作出判断,第二天如果狂风大雨,铺缆船必然会剪缆自保,那就意味着将会有上千万的损失。于是,他马上找到8000吨船的船老大,要求他的船必须马上离开,船老大不服地说,如果有意外谁负责?这时候,张开华毫不退让,态度斩钉截铁。以专业精神、担当意识和过人胆识处理了危机。

他告诉船老大,你的船有8个锚,不需要全部起锚,可以两个两个起锚,像螃蟹一样爬着走就不会有危险。同时他坚决地表示,船是你负责的,我只告诉你方法,出了事当然你要负责。面对险情,他迅速布置,强调下午前必须让8000吨船离开,但铺缆船必须马上到位,抢窗口期,确保当天完工。

第二天,果然狂风大作,幸好两条船都完成作业离开入港口避风了,否则大概率会出现溜锚,船说不一定会冲到哪里去了,后果不堪设想。

几天后,那两条船的船老大见到张开华,连声道谢,说如果不是你坚定坚决,恐怕后果不堪设想!

采写︱深圳特区报记者 李剑辉 王剑锋 李丽 秦绮蔚

视频|深圳特区报记者 李剑辉 王剑锋 李丽 秦绮蔚 何龙  邢峻豪

图片 | 深圳特区报记者 何龙

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