國家能源集團建成全球首個漂浮式風漁融合平臺
來源：中國能源新聞網 時間：2024-04-28 11:36
——國家能源集團“大風車”遇到“藍色糧倉”
林啟鑫
東海之濱，清風拂綠，春和景明。
福建莆田南日島國家級海洋牧場海域，晴空下的萬頃碧波中，一排排海上風機御風而立，葉片迎風轉動，源源不斷地輸送著綠色電能。風機中間，佇立著引人注目的“國能共享號”——國家能源集團龍源電力開發建設的全球首個漂浮式風漁融合平臺。
4月2日，首批1萬尾大黃魚魚苗成功入住“國能共享號”，標志著該項目漁業養殖方案正式落地實施，開啟了新時代“新能源+”立體化開發的新篇章，推動形成“海上發電、海下養魚”的融合發展新模式。
建成投產后，“國能共享號”一天可發電9.6萬千瓦時，約能滿足4.2萬人一天的生活用電需求，此外，一個養殖周期的魚品收入就能達到數百萬元，實現新能源發展與傳統海洋經濟共享共進、互促共贏。
融合，勾勒新發展藍圖
南日島的潔白風車如林矗立，風車轉動，將原本穿島而過的風變成了清潔能源。這里是福建省唯一一個國家級海洋牧場示范區，海水養殖面積超4500公頃。
由于需要統籌規劃海上風電和漁業養殖區域，并預留一定的間隔空間，南日島逐漸面臨海上風機和海上牧場的“飽和”狀態。如何進一步發展海洋經濟，成了龍源電力福建公司高質量發展的突出問題。
要提高海洋經濟開發能力，就要走綜合利用海洋的新思路，推動海上風電與深遠海養殖之間的融合。在此背景下，“國能共享號”應運而生。
“國能共享號”是全球首個深遠海浮式風電與養殖一體化設計結合的項目，建于福建莆田南日島國家級海洋牧場示范區，水深約35米，采用三立柱半潛式平臺，立柱邊長約70米、平臺總高24米、設計吃水14米，總重量達4900噸，相當于3000余輛小汽車的重量。平臺中間取正六邊形作為養殖區域，養殖水體約10000立方米，相當于5個標準游泳池的大小。
“國能共享號”開創性地將海上風力發電和深海養殖平臺合為一體，實現海洋經濟的跨產業融合。針對傳統海洋牧場普遍存在“供電不足、供電不穩定”的情況，導致大型現代化牧場增養殖設備、資源環境監測設施等無法使用，增養殖效率低、危險系數高等綜合性難題，“國能共享號”平臺上安裝一臺4兆瓦海上風電機組以及輕質柔性光伏組件，利用風機、光伏等綠色電力為養殖投喂設備、養殖監控設備、洗網設備、漁網絞車等養殖設施供電，達到“自發自用”的目的。
同一海域中，既能利用風力發電，又能進行漁業養殖，實現海洋資源的集約、高效、環保利用和“立體式”開發，是“國能共享號”的最大特點。
“國能共享號”一經推出，就獲得了不少漁業養殖企業的關注。秀嶼區南日鎮后葉村村民楊文發靠海為生，有著15年漁業養殖經驗，對“國能共享號”的投用充滿期待：“既能發電、又能養魚，科技感滿滿。平臺周邊投放餌料也會引來更多魚類，增加我們的捕撈收入。”
創新，賦能新質生產力
“作為全球首個漂浮式風漁融合項目，從項目設計到項目建造，再到項目首批魚苗成功投放，每一步都充滿了未知的挑戰。我們堅持守正創新，融合發展，通過‘國能共享號’引領海上風電向深遠海挺進。”龍源電力福建公司黨委委員、副總經理，“國能共享號”項目負責人陳勇說。
作為深遠海漂浮式風電與漁業養殖一體化設計概念在世界范圍內的首次創新實踐，“國能共享號”是國家能源集團2020年度十大重點科技項目之一，入選2021年度“中國科協十大產業技術問題”，列入福建省2022年度科技重大專項計劃。
面對無先例參考、跨行業融合等多重因素疊加，在項目初始設計建造階段，龍源電力深入開展能源電力、風機制造、海洋工程、漁業養殖等跨領域、跨學科技術融合研究，全力攻克漂浮式風電基礎設計、風電機組適應性改造、動態海纜及錨泊系統設計等技術，完成總體性能、結構、系泊、機械、電氣、養殖等14個專業設計，實現“平臺結構、海洋空間、運營功能”多空間多層次共用。
“我們還開發出了適用于漂浮式風機的控制算法及使用平臺穩定控制策略，完成了10余項關鍵設計升級，保證浮式風機系統的穩定性，多項技術實現從‘0’到‘1’的突破，填補了技術空白領域，解決我國深遠海海上風電開發的技術難題。”林燊說道。
在養殖方面，“國能共享號”養殖網箱網衣選用了低碳低蠕變的超高分子量聚乙烯纖維材料編織，采用分片式結構，可承受50年一遇極端海況荷載，設計壽命長達5年，為國內海洋養殖行業最高標準。同時，項目搭載了完善的信息化、現代化、智能化的深遠海養殖設備，包括網衣清洗機器人系統、自動投喂系統、海洋環境監測和魚體監測系統等，并同步搭建了在線監測水質環境和水文數據的傳感器，可對水體溫度等關鍵參數進行監控，遠程觀察評估魚的生長狀態和尺寸重量，有效防控風險，提高養殖收益率。
此外，龍源電力還將在“國能共享號”上線應用一體化監控系統，實時采集平臺風機、箱變、海纜、光伏、養殖、消防等10余類設備的全量數據，并在常規風電、光伏監控基礎上，創新融合了基礎平臺傾仰角度、橫蕩、系泊錨鏈拉力等漂浮式平臺指標監測，實現了“漂浮式風電+深海養殖”的多元一體化監控，多維度實時監視和設備故障報警，為深遠海風能資源開發與漁業養殖融合發展提供數字化監控貢獻了“國能智慧”。
“‘國能共享號’一方面解決了海上風電向深遠海發展的技術瓶頸，另一方面推動了海水養殖向深遠海發展。兩者結合將有效降低綜合成本，有利于引導我國風電開發邁入深遠海。”陳勇表示。
實干，篤行不怠創一流
受益于臺灣海峽“狹管效應”影響，南日島區域被稱為“海上風電明珠”，全年4級風以上時間達300天以上。風大、水深、浪高等地理環境特點，是“國能共享號”項目落地必須要啃下來的“硬骨頭”。
“國能共享號”主要施工工序有浮式平臺建造、吸力錨建造、吸力筒施工、浮體拖航、風機安裝、整體拖航、錨鏈回接等，點多、面廣，無法形成長時間的連貫性作業。“我們必須轉變思路，化整為零，碎片化作業，高起點謀劃、高質量推進，向海圖強打造‘一流工程’。”龍源電力福建公司工程建設部負責人林燊說道。
漂浮式基礎設計建造是“國能共享號”平臺建設的關鍵環節，上承浮式風機、下托養殖網箱。龍源電力堅持產學研一體化推進，聯合高校、科研院所等單位，針對東南沿海夏季多臺風等惡劣天氣環境，綜合分析適用海域、水動力性能、結構性能、設計建造安裝等因素，經過多輪仿真模擬和設計優化，探索形成了一種適合我國海域的漂浮式基礎型式。
“在仿真計算過程中，我們前后進行了4輪迭代計算，每輪計算僅風機的工況就超過5萬個。不僅如此，我們還通過水池實驗模擬了數百個極端工況，全面檢驗關鍵性能參數的準確性。”林燊介紹。該平臺設計已獲得中國船級社原則性批準（AIP）證書，設計成果通過中國船級社、挪威船級社等業內專業機構審查驗證。
萬事俱備，只“欠”東風。2023年9月，“國能共享號”浮式平臺拖航抵達福建平潭金井碼頭，開展浮式風機吊裝。彼時的福建即將進入“盛風期”，施工窗口期進一步縮減，風機吊裝任務更加艱巨。受風況影響，尚未下錨的漂浮式平臺在海上不斷搖擺，使浮式風機葉片與塔筒的對接始終處于不穩定狀態，給吊裝作業帶來了許多不確定因素。面對“不可能”的任務，林燊24小時蹲點現場，按照“人停設備不停”的倒班工作機制，以分保時、以時保天，緊抓每一個窗口期，在確保安全的前提下，組織施工單位爭分奪秒地進行吊裝。經過3天4夜的奮戰，浮式風機安裝工作成功完成，創造了行業內漂浮式風機最短安裝工期紀錄。
“‘國能共享號’屆時整體拖航至預定海域后，將通過錨鏈和吸力錨筒與海床連接固定。吸力錨的施工，相當于海上風機基礎施工。”龍源電力海上事業部海工專責、項目現場負責人趙樂川介紹。
南日島海域海底溝壑縱橫、暗礁交錯，巖體復雜多變，給錨的型式及位置選擇帶來很大挑戰。該公司充分借鑒莆田南日島海上風電場一期項目施工經驗，與各單位充分研討分析后，確定采用吸力錨方案，并對機位附近采取淺地層剖面物探法分析巖石埋深情況，首次在漂浮式風電領域應用船體端部連接張緊器，集導向、止鏈、張緊功能于一體，顯著提高海上錨鏈回接效率，降低作業風險，最終順利完成項目9個吸力錨沉貫工作，為打牢“浮式基礎”奠定了基礎。
“國能共享號”的建成投產是龍源電力堅持多元化、快速化、規模化、效益化、科學化發展新能源的實踐，今后，龍源電力將不斷探索“新能源+”融合發展自然經濟模式，為推動綠色低碳發展、建設美麗中國貢獻力量。
責任編輯：閆弘旭
