“柔直”出海記
本網(wǎng)訊（王磊 袁向南）若是隨便問一個人，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，但若是問一個風電人，他大概率會脫口而出：“知道，那邊有個柔直風電場，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月正式投運以來，三峽如東海上風電場運行良好，狀態(tài)穩(wěn)定。”三峽能源江蘇運維公司如東項目部張新生說。“運行良好，狀態(tài)穩(wěn)定”，短短八個字，飽含著我國近百家海上風電產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的心血。
▲視頻制作：湯偉 袁向南
▲2021年7月，三峽如東海上換流站準備進行安裝 三峽能源供圖
一座換流站
海上換流站是海上風電柔性直流輸送的關鍵核心裝備，在如東項目之前，中國并無制造海上換流站的經(jīng)驗，并且，國外的核心技術對中國并不開放。
“我們當時在國外調研海上換流站，參觀的時候，對方不允許帶手機等任何攝影通訊設備，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。
柔直技術到底是什么？簡單來講，電網(wǎng)實現(xiàn)穩(wěn)定運行，控制好電壓和頻率兩項指標至關重要，它們相當于一個人的血壓和心率。而柔性直流不僅輸送電能，還能調節(jié)電壓，它的應用就像人有了強健的心臟和血管，能很好控制心率和血壓。
“柔性直流輸電技術是世界上最前沿的輸電技術，是一種電網(wǎng)友好型技術，它是未來海上風電發(fā)展的主要方向。”國網(wǎng)江蘇省電力公司建設部副主任吳威告訴記者。
只能用眼睛看？沒關系，那就自己研究；遭遇國外技術壁壘？沒關系，那就自己造。
“最后，三峽集團牽頭，聯(lián)合上下游企業(yè)，攻堅克難，一鼓作氣，終于突破了柔直關鍵技術，造出了這個海上換流站。”三峽集團江蘇分公司董事長袁英平說。
走進振華重工位于南通的制造基地，只見高達數(shù)十米的巨大廠房整齊排列在江邊，廠房內，機床靈活運行，正在制造各式各樣的重型海上裝備。振華重工業(yè)務重心是重型裝備制造，核心產(chǎn)品是港口起重機。“如東項目的海上換流站當初就在此制造，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)場生產(chǎn)管控負責人李樹清指著換流站的演示圖說到。
“三峽如東海上換流站，重達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、電壓等級最高的海上換流站。為了這個換流站的成功制造，三峽集團聯(lián)合振華重工，在設計、制造、運輸、安裝等環(huán)節(jié)，進行了獨家定制。
在設計環(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)的一體式導管架不適合這個龐然大物，為此振華特別運用了分體式導管架施工工藝，將換流站的“基座”一分為二，合理進行布局；在運輸環(huán)節(jié)，換流站由陸入江采用了滑軌運輸法，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管架拼合，并且將拼合誤差控制在了毫米級。
“三峽如東海上換流站是中國重特大型海上裝備設計、運輸、制造、安裝能力的集中體現(xiàn)，這個項目過程中的創(chuàng)新，對中國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，國際上廣泛應用的海上輸電電纜基本都是±320kV水平，±400kV的柔性直流海纜，國內沒有做過，要成功做出這根電纜，必須攻克一些技術瓶頸和核心指標。
以操作過電壓為例，它是整個換流站系統(tǒng)中關鍵的核心參數(shù)之一，江蘇如東海上風電項目的操作過電壓水平達到了1235kV，甚至要高于國外±500kV等級的電纜操作過電壓水平，如何攻克這個核心參數(shù)，是個難題。
“了解到這一情況后，我們主動想辦法，幫助如東項目海纜提供者的中天科技攻克這個難題。”袁英平說。
在這個過程中，三峽集團先是組織行業(yè)專家進行設計校核方面的指導，然后又在集團內部進行科技項目立項，專攻海纜相關技術難題。“在三峽集團的幫助下，我們攻克了操作過電壓水平這個參數(shù)，隨后也進行了柔直電纜的研發(fā)試制，在經(jīng)過多次可靠性驗證檢驗后，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，不僅是中國企業(yè)首次自主研發(fā)制造的±400kV直流電纜，也是目前中國電壓等級最高、輸送距離最長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經(jīng)驗。根據(jù)相關統(tǒng)計資料顯示，中天科技在這根柔直電纜上先后申請的專利已經(jīng)超過50項，授權的核心專利接近10項，發(fā)表SCI和EI收錄論文接近20篇，并且還參與制定了中國第一個高壓直流海底電纜國家標準。
“有了這根±400kV的海纜后，柔直海纜的核心制造技術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，一個靠海的縣城，因為“柔直”這兩個字，在風電行業(yè)聲名大噪。如東陸上換流站內，前來參觀的人正盯著中控大屏上各項指標，了解如東項目的運行情況。
江蘇如東縣是全國第一個開展海上風電規(guī)劃研究的縣，是中國首批綠色能源示范縣，更是亞洲首個采用柔性直流輸電技術的海上風電項目所在地，多年來，如東縣海上風電產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，也給當?shù)貛チ艘恍┳兓?/p>
開車進入如東縣城，長達幾十米，用做裝飾藝術的“退休”風機葉片在道路兩旁飛速掠過。藍天白云下，不管往哪個方向望去，都能看見一臺臺風機迎風轉動。可以說，在如東，風電元素隨處可見。
十年前，如東還是個以傳統(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)機械是當?shù)氐闹饕a(chǎn)業(yè)，但在以風電為主的新能源產(chǎn)業(yè)進駐如東后，如東當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結構發(fā)生了變化。
數(shù)據(jù)顯示，截至目前，全國前5的海上風電主機品牌，在如東已落戶3家，涉及到以風電產(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、運維、檢測為一體的海上風電設備制造全產(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)結構，如東縣整個社會都發(fā)生了新變化。海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來后，漁民可以考取相關證書，進入運維船舶領域，增加收入。風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也為如東帶來了高精尖專業(yè)技術人才，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)展海上風電產(chǎn)業(yè)，我們當前的目標是要實現(xiàn)從全國海上風電第一縣到全國綠色能源示范城的轉變。”張俊說。
▲如東陸上換流站集控室??攝影：湯偉
走向深遠海
作為海上風電產(chǎn)業(yè)的集大成者，如東海上柔直項目正在向世界展示中國海上風電發(fā)展的新成就。以發(fā)展的視角來看，這個項目還蘊含著更加深遠的意義。
我國“十四五”可再生能源規(guī)劃指出，要開展深遠海海上風電規(guī)劃，爭取在廣東、廣西、福建、山東、江蘇、浙江、上海等資源和建設條件好的區(qū)域，結合基地項目建設，推動一批百萬千瓦級深遠海海上風電示范工程開工建設。但是，深遠海海上風電開發(fā)有兩個繞不過去的坎，那就是大規(guī)模和遠距離輸電。
柔性直流似乎有改變這一切的潛力。與傳統(tǒng)輸電技術相比，柔性直流輸電在孤島供電、大規(guī)模風電場并網(wǎng)等方面具有較強的技術優(yōu)勢，并且，柔直技術也能有效解決海上遠距離輸電損耗問題。
如東海上風電場，離岸直線距離在50-60公里左右，剛好卡在遠海和近海之間，在這里運用國產(chǎn)柔直技術，無疑是基于長遠發(fā)展的考量。
“如東海上柔直項目，更像是練兵場和試驗場，讓各種新技術有了用武之地，為中國海上風電走向深遠海打下基礎。”袁英平說。
萬頃碧海之上，一片片“海上旗幟”正迎風飄揚，彰顯中國海洋資源開發(fā)戰(zhàn)略雄心。
編輯：任賢 楊思恒