史文淵
中國廣核新能源控股有限公司 北京 100166
隨著海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,未來十年中國將進(jìn)入海上風(fēng)電大規(guī)模開發(fā)階段,采用陸上、近海并重發(fā)展風(fēng)電,并開始遠(yuǎn)海風(fēng)電的示范。預(yù)測(cè)2030年全國風(fēng)電裝機(jī)量將達(dá)到4億千瓦,其中近海風(fēng)電6000萬千瓦,遠(yuǎn)海風(fēng)電500萬千瓦。我國海上風(fēng)能資源豐富,在水深不超過50米的近海海域,風(fēng)電實(shí)際可裝機(jī)容量約為5億千瓦。
風(fēng)能作為清潔能源,具有蘊(yùn)藏量大,分布廣泛的特點(diǎn),風(fēng)能已成為我國能源供應(yīng)系統(tǒng)的有效補(bǔ)充。風(fēng)能最常見的利用形式為風(fēng)力發(fā)電,與陸上風(fēng)電場(chǎng)相比,海上風(fēng)電場(chǎng)以其風(fēng)資源優(yōu)越、環(huán)保、節(jié)約土地、規(guī)模大等優(yōu)勢(shì),越來越受到我們國家的重視[1]。
我國東部沿海風(fēng)能資源豐富,工業(yè)基礎(chǔ)雄厚,常規(guī)能源匱乏,環(huán)保要求高,具備開發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電的良好條件。目前,我國海上風(fēng)電開發(fā)已進(jìn)入快車道,規(guī)模迅速發(fā)展。從潮間帶到淺海再到深海,從亞洲第一座110kV海上升壓站到220kV深海升壓站,我國海上風(fēng)電取得突破進(jìn)展。數(shù)據(jù)顯示,2017年海上風(fēng)電新增裝機(jī)共319臺(tái),新增裝機(jī)容量達(dá)到116萬kW,同比增長(zhǎng)96.61%;累計(jì)裝機(jī)達(dá)到279萬kW??梢姡I巷L(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)勢(shì)在必行,是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。
2010年7月我國首個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)---上海市東海大橋風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電,中國海上風(fēng)電建設(shè)拉開了序幕。初期,海上風(fēng)電場(chǎng),多分布在江蘇沿海,從潮間帶和潮下帶風(fēng)電灘涂區(qū)域起步,場(chǎng)址基本選擇海圖水深不大于5m的海域;近年來,在福建、廣東等省份的外海區(qū)域,啟動(dòng)了海圖水深在5~50m的近海風(fēng)電建設(shè)。海上風(fēng)電建設(shè)中,樁基基礎(chǔ)按成樁工藝一般采用打入樁、灌注樁和嵌巖樁方式。隨著水深加大,樁端進(jìn)入持力層的深度及樁體直徑需相應(yīng)加大,工程成本上升,小型風(fēng)機(jī)無法滿足成本要求,大型風(fēng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生;大型風(fēng)機(jī)由于自身重量變大,對(duì)樁基及施工設(shè)備及施工工藝的要求提高,成本進(jìn)一步加大,我國臺(tái)灣海峽等風(fēng)力條件優(yōu)越的水域能夠滿足上述要求。
風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)主要包括樁基施工,附屬設(shè)備安裝或承臺(tái)施工及風(fēng)機(jī)吊裝施工。施工工序?yàn)椋轰摴軜吨谱鳌⒓庸ぁ摴軜哆\(yùn)輸→鋼管樁施工→附屬設(shè)備安裝或承臺(tái)施工→風(fēng)機(jī)吊裝施工。鋼管樁在工廠制作完成后,通過船舶運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng),通過打樁設(shè)備進(jìn)行鋼管樁施工,附屬設(shè)備安裝或承臺(tái)施工,最后進(jìn)行風(fēng)機(jī)吊裝施工,風(fēng)機(jī)設(shè)備安裝完成后,需進(jìn)行海纜敷設(shè)施工,最后,將風(fēng)電送至升壓站并入電網(wǎng)。
①在海上風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃選址階段,各風(fēng)電企業(yè)要廣泛征求國家能源、海洋、海事、口岸等主管部門意見,從生態(tài)保護(hù)、資源利用、航道安全、海事安全等多角度考慮,科學(xué)選址,防范風(fēng)險(xiǎn)。②建議國家相關(guān)主管部門牽頭,研究制定海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目選址的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),對(duì)選址與生態(tài)環(huán)境、船舶航路、港區(qū)錨地、航道的關(guān)系做出相關(guān)規(guī)定,指導(dǎo)海上風(fēng)電場(chǎng)選址工作科學(xué)有效開展。③建議國家出臺(tái)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),形成行業(yè)規(guī)范,更好指導(dǎo)海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、陸地制造、海上施工、運(yùn)行維護(hù)等具體工作,提升效率,確保安全。
①配布必要的助航設(shè)施。為降低風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)與海上交通安全的相互影響,航保部門應(yīng)依照《中國海區(qū)水上助航標(biāo)志》、《海區(qū)浮動(dòng)助航標(biāo)志配布導(dǎo)則》等標(biāo)準(zhǔn),采取目視航標(biāo)、AIS航標(biāo)、遙測(cè)遙控技術(shù)結(jié)合的方式,警示周邊船舶謹(jǐn)慎駕駛。②做好施工期通訊保障和現(xiàn)場(chǎng)警戒。風(fēng)電場(chǎng)施工區(qū)域距離岸線較遠(yuǎn),手機(jī)通訊、AIS信號(hào)通訊等不穩(wěn)定,需在施工船舶加裝相應(yīng)基站設(shè)備,為施工提供一定通訊保障。加強(qiáng)施工水域的警戒值守,照亮施工水域,設(shè)置警示標(biāo)牌[2]。
①配布合理的助航設(shè)施。風(fēng)電場(chǎng)建成后,航保部門應(yīng)根據(jù)《IALA關(guān)于海上風(fēng)電場(chǎng)警示標(biāo)志建議》、《中國海區(qū)水中建(構(gòu))筑物標(biāo)志規(guī)定》、《海底電纜管道保護(hù)規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn),設(shè)置助航設(shè)施和警示標(biāo)志。同時(shí)建議安裝聲波信號(hào)裝置,其作用距離應(yīng)不少于2海里。建議在風(fēng)機(jī)底部位置(航標(biāo)燈盲區(qū))安裝反光標(biāo)識(shí)帶,設(shè)立防撞緩沖裝置,配備一定數(shù)量救生設(shè)備。②建立海上風(fēng)電場(chǎng)交通預(yù)警平臺(tái)。研究制定預(yù)警平臺(tái)相關(guān)標(biāo)注和技術(shù)要求,建議在風(fēng)場(chǎng)外圍風(fēng)機(jī)、升壓站裝備一定數(shù)量的CCTV、雷達(dá)、AIS、VHF設(shè)備及聲光報(bào)警裝置,融合先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、船舶安全航行數(shù)學(xué)模型、氣象信息分析等,實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)場(chǎng)周圍目標(biāo)的監(jiān)測(cè)追蹤,提升風(fēng)場(chǎng)主動(dòng)預(yù)防危險(xiǎn)的能力。③建立運(yùn)維設(shè)備和人員跟蹤系統(tǒng)。可利用射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、遠(yuǎn)距離無線電技術(shù)(LoRa)等,將運(yùn)維設(shè)備、人員和管理中心互聯(lián)互通,實(shí)現(xiàn)管理中心對(duì)設(shè)備和人員的實(shí)時(shí)跟蹤和管理,提升應(yīng)急反應(yīng)能力[3]。
隨著風(fēng)電建設(shè)從陸上向海洋轉(zhuǎn)移,我國將繼續(xù)引領(lǐng)風(fēng)電領(lǐng)域的建設(shè)。海上風(fēng)電向深海進(jìn)發(fā),漂浮式大風(fēng)機(jī)、多端柔性直流輸電等技術(shù)革新的不斷涌現(xiàn),對(duì)系統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)也提出新的挑戰(zhàn)。目前,我國自主研制的大型滅火/水上救援水陸兩棲飛機(jī)“鯤龍”AG600已經(jīng)總裝下線,并進(jìn)入試飛階段,更多新的消防技術(shù)、新的滅火劑也不斷面世,期待海上消防技術(shù)能更可靠地保證風(fēng)電系統(tǒng)的安全。