深海的风如何点亮岸上的灯
中国长江三峡集团有限公司
本网讯(郑小鱼)9月27日,广东阳江海域,离岸70公里的深蓝之上,三峡阳江青洲五、七期海上风电项目(以下简称三峡青洲五、七期项目)首批机组成功并网。电流从百米高空的叶轮出发,经集电海缆汇入世界最大规模海上换流站“海风之心”,再由全球首根±500千伏直流海缆直送陆上。
三峡青洲五、七期项目创造了多项“世界之最”:世界最大规模海上换流站系统工程、世界首个集约化海上风电柔性直流送出工程、世界最高电压等级和最大输送容量海上风电柔性直流送出工程、全球首个±500千伏直流海缆应用工程……顺着电流的传输路径,记者带您探寻这套深远海风电送出系统的创新密码。
三峡青洲五、七期项目共安装163台风电机组,单机容量均在12兆瓦以上。想让风机站得稳,根基是关键。项目采用桩式导管架方案:四腿钢框架立于海底,四角打入钢管桩固定,上部托住塔筒。163个机位的地质、水深、浪流各不相同,项目团队逐点设计,联合厂家优化荷载,让每一台风机都稳稳立于波浪之间。
2025年5月,首台风机启动吊装。面对南海台风多发、施工窗口期短的考验,三峡集团广东分公司阳江公司项目团队科学组织施工,在作业高峰期实现11艘大型船舶同步作业,创下单月安装23台12兆瓦以上风电机组的纪录,仅用14个月完成全部风机安装,安装效率较行业平均水平提升30%以上。
效率的提升,来源于施工装备的底气。据阳江公司工程师章嘉伟介绍,三峡青洲五、七期项目用于风机吊装的第四代风电安装船,作业水深可达50米,满足2000吨级吊装需求,该船搭载的DP动力定位系统让船舶实现精准悬停,从而使风机安装精度达到厘米级。
▲ 三峡青洲五、七期项目现场,风机排成阵列。本文摄影:陈磊
163台风机发出的电能,如何将它们汇集?阳江公司工程师顾鹏程给出的答案,是30回66千伏集电海缆。
“五、六台风机会接入到一根集电海缆上,它们发出的电能由这根海缆统一送到海上换流站。”阳江公司工程师顾鹏程说,“这种做法大幅减少了海缆用量和海上设施数量,也有利于提高调试和检修效率。”
海缆敷设讲究“因地制宜”。海底地质条件复杂,难免会遇到碎石、暗礁等不利于施工的地质区域。“遇到这种情况,我们需要挖沟埋设,甚至绕行穿越,保障海缆敷设安全可控。”顾鹏程向记者解释道。
集电网络里还有一个“特殊成员”——全球单机容量最大的16兆瓦漂浮式海上风电平台“三峡领航号”,它通过一根66千伏国产动态海缆汇入集电网络。漂浮式平台随海浪起伏,相连的海缆也要跟着“动起来”。动态海缆采用适应海浪的柔性结构设计,并合理布置浮力块与重力块、加装防弯保护装置等措施,确保海缆在水中保持安全形态。
电能汇集到换流站,要完成一次关键“变身”:从66千伏交流电升压并整流为±500千伏直流电。变成直流后,电能便能实现远距离、低损耗输送。完成这一次“变身”的,就是世界最大规模海上换流站“海风之心”。
“海风之心”平面面积接近一个标准足球场,高度约等于15层楼,重达2.5万吨,重量远超国内船机吊装能力极限。依托先进的“浮托安装”工艺,“海风之心”实现了精准安装。
浮托安装的核心是利用潮汐自然力和船舶动力定位系统,将载运换流站的半潜船“倒库”进入预先沉放于海底、距水面约30米的导管架基础槽口中。通过驳船压载,将上部模块下放至导管架上,最终完成安装任务。
浮托安装对海况条件要求极高,为抓住精准安装窗口,项目团队应用三维建模计算分析、仿真反复预演优化,并研制海洋环境综合监测、船体运动监测、高精度进船引导等多套专用监测系统,让浮托安装全过程可视化、定量化。首批机组并网前,“海风之心”这座“海上巨无霸”一直在为送电做准备。“我们完成了集电电缆连接、设备消缺、水冷暖通调试等工作,把所有隐患消除在并网之前。”顾鹏程解释道。
▲ 世界最大规模海上换流站“海风之心”。
经过“海风之心”,电流踏上最后一段海上旅程——通过1回2根±500千伏直流海缆,直送陆上集控中心。
直流海缆和交流海缆有什么不同?据介绍,传统海上风电项目多使用交流海缆,长度一旦超过70公里,海水与电缆间会产生强烈的“电容效应”,导致电能损耗。而直流海缆没有“电容效应”的影响,损耗较交流电缆可降低约60%,适合长距离、大容量输送。三峡青洲五、七期使用的±500千伏直流海缆是世界上电压等级最高的海上风电直流海缆,单回每小时最大输电量可达200万千瓦时。
值得一提的是,±500千伏直流海缆系统入选了国家能源局第五批能源领域首台(套)重大技术装备,标志着我国在超高压直流海缆的制造与敷设等关键环节取得重大突破。
然而,在并网投运前,这两根海缆还须通过严苛的耐压试验。据顾鹏程介绍,最终的耐压试验,更是对整条海缆绝缘性能的“终极考验”。在规范要求的试验电压下,2根直流海缆均顺利通过,各项电气指标全部达标,全线正式具备安全运行条件。
三峡阳江陆上集控中心,调度指令逐条下达,大屏参数不断跳动;70公里外的海面上,叶轮迎风转动,电流跨越深蓝,汇入粤港澳大湾区的万家灯火。三峡青洲五、七期项目全面投运后,每年可输送约60亿千瓦时的清洁电能,相当于每年减少二氧化碳排放约500万吨。从近海到深远海,从跟跑到引领,深海绿电上岸的背后,是从风机安装、海缆敷设到换流站建造的全链条技术突破,也是我国海上风电向大容量、远距离迈进的一次集中验证。
编辑:杜健伟 王于成 付译娴