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中交四航院:探索海上风电“梦之队”

日期:2022-07-27    来源:中交四航院

国际风力发电网

2022
07/27
13:58
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关键词: 深远海浮式风电装备 海上风电 碳中和

建设海洋强国,我一直有这样一个信念。

——习近平

▲ 国内首台深远海浮式风电装备“扶摇号”顺利启航

“发展海洋经济、海洋科研是推动我们强国战略很重要的一个方面,一定要抓好。关键的技术要靠我们自主来研发,海洋经济的发展前途无量。”党的十八大以来,习近平总书记多次在讲话中谈及海洋强国建设,重视海洋事业发展。

作为海洋大国,我国海上风电资源丰富,其中深远海风电资源开发利用潜力巨大。海洋是一个远未被完全开发的“聚宝盆”,只有把准未来海洋科技发展的风向标,前瞻部署,才能有机会领跑全球,制胜未来。

好风凭借力,扶摇展神功。近日,由中交四航院承担锚固基础工程施工图设计的国内首台深远海浮式风电装备——“扶摇号”在平均水深达65米的湛江市徐闻县罗斗沙海域装配发电。该装备具备环境适应性强、浮式机组功率国内最大、浮体结构形式简单、系泊锚固系统可靠性高、一体化设计等诸多优势。

“扶摇号”的诞生填补了我国深远海浮式风电装备空白,成为我国进军深远海能源开发领域的一大“利器”。这一里程碑节点将对我国海上风电迈向深远海、助力碳中和目标达成产生深远意义。“向海争风”正成为东部沿海地区绿色低碳发展的“蓝色动力”。

01

工欲善其事 必先利其器

中交四航院海上风电设计团队拥有50余名具备丰富海洋、港口工程设计经验的海洋气象、水文、工程地质、海岸动力、总图、水工结构、工艺机械、电气、通信导航、环境保护、工程经济、工程造价等专业人员。

在承担中国海装浮式风电装备研制项目样机建设工程(即“扶摇号”)浮式风电平台锚固基础工程的设计过程中,依托公司极强的海上勘察能力和丰富的科研与港工设计经验,设计团队在海上风电工程领域进行了多方位的积极探索,并开展了大量前瞻性、创新性研究。

近年来,海上风电单机容量向超大型化和深海区域发展,深海环境具有风浪大、地质条件复杂、软土地基分布广、水深变化大等恶劣自然条件,对风机基础结构挑战巨大。而传统海上风机基础在大水深和深厚软基中基本没有设计条件,亟需开发新型的海上风电基础结构形式满足大水深和深厚软基的设计需求。

如何开发新型的海上风电基础结构形式,是设计团队决定集中精力先行探索的方向,只有跑在前面,才能把握风向。

▲ 扶摇号锚固基础工程打桩施工中

插入式大直径钢圆筒结构是中交四航院自主研发的专利产品,在港珠澳大桥岛隧人工岛项目中得到过成功应用。其特殊的结构型式和空间形态使其具有整体稳定性好、整体预制安装施工快速、对地基土要求不高等特点,适用于软基或土质变化较大的深海区域。

针对海上风电基础特点与重难点,四航院海上风电设计团队研究设计出多种新型海上风电基础形式并获得以插入式钢圆筒新型海上风电基础形式、多层多角架和轴心单桩式承台基础结构形式等为代表的多项专利,并使用国际通用有限元软件开展模态分析及一体化设计,进行风机+基础结构+地基土体的反演分析与计算,取得了海上风电领域科研与技术板块的突破。

独立承接中国海装浮式风电装备研制项目样机建设工程锚固基础最终详细设计工作(含防冲刷设计)标志着中交四航院正式进军深远海海上风电浮式风电板块。

在此之前,中交四航院海上风电团队还有着广东大唐国际南澳勒门I海上风电项目勘测及试桩工程设计施工总承包,阳西沙扒海上测风塔EPC总承包工程地质勘察,粤电阳江青洲一、二海上风电项目,华电阳江青洲三海上风电场项目等亮眼成绩。研发方面更是参与了南日岛项目提出新型花篮型重力式和插入式大圆筒方案、三峡阳西沙扒项目提出大圆筒组合导管架、吸力筒组合导管架基础结构和大圆筒组合单桩方案,更在近期重点研发混凝土漂浮式海上风电基础。

02

乘风破海浪 行远探洋深

随着我国大力开展对清洁能源的使用,用电负荷不断增加,海上风电的需求被进一步释放。面对海上风电飞速发展的趋势,如何进一步抢占市场先机,抓住漂浮的风并化为清洁能源,是各家设计院都在奋力思考的方向。

作为国内海上工程勘察领域的佼佼者,中交四航院海上风电项目的勘察设备水平一直处于行业领先地位,尤其是在完成港珠澳大桥岛隧工程勘察等项目后,勘察测绘院凭借自主研发的“HD-500海洋钻机”、“理想”系列液压升降平台以及率先从荷兰A.P.Vandenberg公司引进的“Roson”100kN海床式静力触探系统等先进的海洋工程勘察装备,在传统的水运工程勘察领域创下佳绩。这支经验丰富、能打硬仗的“勘察铁军”队伍,利用先进的勘察设备和手段,可在恶劣海况条件下进行精细化勘察,为海上风电桩基与重力式基础的设计提供精确的岩土参数,进而降低传统风机基础的总造价。

海上风电项目普遍具有离岸远、海况差、风浪大的特点,离岸越远,波浪周期越长,长周期波浪会对勘察钻孔质量和取样质量产生较大影响。同时,水深每增加10米,便会给现场勘察团队带来成倍的困难。从近岸的码头港池项目到跨海的港珠澳大桥项目,再到离岸超过100公里的海上风电项目,中交四航院“勘察铁军”在一次次从近岸走向远海的足迹与征程中,逐渐具备了适应深海风电场场址作业条件的勘察设备和勘察工艺,可高质量实施深海风电场勘察工作,提供场址准确的岩土参数。

▲ 自有勘察设备

“我们拥有符合国际标准的液压升降钻探平台,适用于0~25米水深范围,可完全消除波浪影响;自主研发了具备极强风浪适应能力的波浪补偿海洋钻机,可极大提升勘察外业质量和进度,目前最大作业水深超90米,最大离岸距离超100公里;拥有十余条专业钻探船,可以同时满足多个大型项目需求。近两年在阳江沙扒、青洲场址实施各类勘探孔500余个,我们还拥有20吨海床式CPT、井下式CPT等多种高端原位测试设备,在勘察行业中处于绝对领先地位。”谈起勘察铁军的宝贝们,不久前荣获“中交集团暨中国交建劳动模范”的中交四航院勘察测绘院副总工程师杜宇如数家珍。

依靠“硬核装备”,中交四航院在海上风电勘察领域打响了名号,参与了国内大部分海上风电项目的建设,足迹遍布长乐、莆田、漳浦、阳江沙扒、青洲等东部沿海海域;自有勘察设备实现了离岸90公里、水深90米的“双90”海上作业区域全覆盖,是一支来之能战战之必胜的“勘察铁军”队伍。

03

风叶不停转 梦想不停歇

追风逐浪,步履不停,这是中交四航院海上风电监理团队的真实写照。南华公司为中交四航院全资子公司,具备交通部水运工程监理甲级、建设部港口与航道工程监理甲级资质,连续三届获得交通建设优秀品牌监理企业称号,是国内水运监理单位的标杆企业之一。

南华公司作为中交四航院海上风电监理团队,专业配套齐全,拥有各类注册人员约180人次,承担过不少国内项目海上风电监理,处于国内水运监理企业第一集团军。此外,南华公司承担过港珠澳大桥、杭州湾大桥等桩基工程的监理工作,这些丰富的大型海上桩基项目监理经验,也给了南华监理团队不惧不畏、迎难而上的底气。依托中交四航院的综合实力,南华监理团队多次与国内一流的电力企业合作,增强了公司在海上风电监理领域的竞争力。截至目前,南华监理团队已承担过华电阳江青洲三海上风电场项目、广东粤电湛江外罗海上风电项目二期工程、大连市庄河海上风电场址I项目等多个海上风电项目的监理工作。

一路走来,中交四航院海上风电业务团队,这支潜心耕耘、逐梦深海的梦之队流下的每一滴汗水都没有被辜负。2021年,中交四航院当选为阳江海上风电实验室理事会单位,公司党委书记、董事长李伟仪当选广东(阳江)国际风电城专家咨询委员会委员。海上风电团队也正汇聚合力,借助公司悬浮隧道攻关小组已有的科研成果和技术手段,展开对深海远岸浮式风电基础的科研攻关。

中国梦,海洋梦,富强梦。正是因为有无数中交四航院海上风电团队这样敢为人先的逐梦人,从科研、设计、勘察、监理全方位发力,向海而生、向海图强,中国必将实现从海洋大国向海洋强国的跨越!

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