藍(lán)海馭長風(fēng) 萬里惠千城

——“海上風(fēng)電安全高效開發(fā)成套技術(shù)和裝備及產(chǎn)業(yè)化”推動(dòng)我國海上風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展

6月24日，全國科技大會(huì)、國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)、兩院院士大會(huì)在京召開，由三峽集團(tuán)作為第一完成單位申報(bào)的“海上風(fēng)電安全高效開發(fā)成套技術(shù)和裝備及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目獲得2023年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這是繼“長江三峽樞紐工程”榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)后，三峽集團(tuán)再一次作為第一完成單位榮膺國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

▲ 2021年的三峽能源福建興化灣海上風(fēng)電場，建設(shè)有當(dāng)時(shí)單機(jī)容量亞太地區(qū)最大、全球第二大的10兆瓦風(fēng)電機(jī)組 三峽能源供圖

我國海上風(fēng)能資源豐富，發(fā)展海上風(fēng)電對保障我國能源安全、推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。十多年來，中國海上風(fēng)電事業(yè)從“一片空白”走向“世界領(lǐng)先”，海上風(fēng)電裝機(jī)容量登頂世界，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。一代海上風(fēng)電人與風(fēng)為伍、踏浪而行，為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展打造“藍(lán)色引擎”。

風(fēng)起東海濱

2010年，初夏的黃浦江兩岸郁郁蔥蔥。在國際社會(huì)日益關(guān)注全球氣候變化、低碳技術(shù)時(shí)，首次以“低碳世博”為理念的上海世博會(huì)如同一部百科全書，被全球7300多萬“讀者”翻閱。

距會(huì)址70公里，34臺風(fēng)機(jī)矗立于碧海之上。這座因世博會(huì)而建設(shè)的亞洲第一個(gè)大型海上風(fēng)電場——上海市東海大橋風(fēng)電場不僅為世博會(huì)送去清潔能源，更向世界彰顯著中國探索“藍(lán)色引擎”的決心。

經(jīng)略海洋、向海圖強(qiáng)，是高質(zhì)量發(fā)展的題中之義，也是全面深化改革開放的必然要求。發(fā)展海上風(fēng)電，更是我國基于地理特征、資源稟賦和發(fā)展機(jī)遇的考量。

“藍(lán)色國土”上，有資源之利。我國海域面積廣闊，發(fā)展風(fēng)電不占耕地和林地，且風(fēng)能資源集中、出力穩(wěn)定、風(fēng)功密度高，可驅(qū)動(dòng)大容量風(fēng)機(jī)。據(jù)中國氣象局評估，我國海上風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)潛力超過35億千瓦，超過迄今為止全國累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量。目前，海上風(fēng)電的實(shí)際利用率不足1%，未來開發(fā)潛力巨大。

“綠色賬本”里，有“降碳”之計(jì)。“雙碳”目標(biāo)下，海上風(fēng)電正成為我國推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。據(jù)測算，海上平均風(fēng)速比陸上高20%左右，海上風(fēng)電年平均利用小時(shí)數(shù)超過2500小時(shí)，最高可超過4000小時(shí)，平均比陸上風(fēng)電高500小時(shí)左右，同時(shí)距負(fù)荷中心較近，具有更高的能源效益。

“發(fā)展大計(jì)”中，有產(chǎn)業(yè)之重?，F(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系是現(xiàn)代化國家的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，海上風(fēng)電是典型的鏈條式產(chǎn)業(yè)，不僅能夠帶動(dòng)關(guān)鍵原材料及核心零部件、裝備制造、施工安裝等鏈上企業(yè)，還能聯(lián)動(dòng)重型運(yùn)輸、鋼鐵、化工等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通過產(chǎn)業(yè)配套與組合，形成規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)集群。

“安全底座”上，有民生之需。我國是世界最大的能源消費(fèi)國，能源的飯碗必須牢牢端在自己手里。然而，我國能源供應(yīng)和能源需求逆向分布特征明顯，東部地區(qū)人口密集、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、能源需求旺盛且增長迅速，但傳統(tǒng)能源資源匱乏，能源對外依賴性強(qiáng)。我國海域面積遼闊，近海5-50米水深范圍內(nèi)，風(fēng)能資源技術(shù)開發(fā)量約5億千瓦，深遠(yuǎn)海風(fēng)能資源可開發(fā)量是近海的3-4倍。公開報(bào)道顯示，到2030年，海上風(fēng)電發(fā)電量占東部沿海地區(qū)用電量比重預(yù)計(jì)約10%；到2060年，該比重將超過30%。海上風(fēng)電將成為我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和應(yīng)對氣候變化的重要支撐。

▲全球首臺16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組 攝影：韓磊

“向海之路是一個(gè)國家發(fā)展的重要途徑”“海洋是高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略要地”“尤其要推進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型過程中急需的核心技術(shù)和關(guān)鍵共性技術(shù)的研究開發(fā)”……習(xí)近平總書記的論述，蘊(yùn)藏著深刻的海洋情懷和深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考量。

海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平是衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力的具體體現(xiàn)，高端海洋裝備和前沿海洋工程技術(shù)更是全球海洋科學(xué)技術(shù)的制高點(diǎn)，推動(dòng)海上風(fēng)電安全高效規(guī)?；?jīng)濟(jì)性開發(fā)，必須緊緊抓住創(chuàng)新“牛鼻子”。其中，除了依靠科研機(jī)構(gòu)的前沿工作，還要發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用和企業(yè)在科技創(chuàng)新中的主體地位，立足需求定方向，以方向倒逼創(chuàng)新，將困難挑戰(zhàn)化機(jī)遇，抓住機(jī)遇練本領(lǐng)，最終形成海上風(fēng)電高質(zhì)量發(fā)展的扎實(shí)推力。

風(fēng)貫三萬里

說到海上風(fēng)電，不能繞開兩片海。一片是海上風(fēng)電“搖籃”的歐洲北海，另一片則是“挑戰(zhàn)密布”的中國南海。

得益于歐洲北海淺水深、砂質(zhì)海床承載力高等得天獨(dú)厚的自然環(huán)境，早在1991年，世界上第一座真正意義上的海上風(fēng)電場誕生。

相比之下，中國南海海域地質(zhì)條件復(fù)雜、波流變化多端、氣候變幻莫測、臺風(fēng)頻發(fā)。曾有業(yè)內(nèi)人士說，若有人能在南海近海豎起風(fēng)機(jī)，那他們在全球五大洋的任何一片海域都可以豎起風(fēng)機(jī)。

不出海，捕風(fēng)生電只是空談；出海，技術(shù)底子薄，連打樁都是難事。

2021年末，315臺“中國三峽”風(fēng)機(jī)颯颯列陣南海，四大類16種細(xì)分基礎(chǔ)型式匯集出海上風(fēng)電基礎(chǔ)的“博物館”，以多個(gè)“全國之最”“世界之最”為我國海上風(fēng)電發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

“扎”下風(fēng)機(jī)的，是怎樣一支隊(duì)伍？

一支過大江、進(jìn)大山、建大壩的隊(duì)伍，一支建設(shè)運(yùn)營著世界最大水工程的隊(duì)伍。

在十余年時(shí)間里，這支隊(duì)伍凝聚產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體數(shù)十家單位、上萬名建設(shè)者，伴隨著我國海上風(fēng)電從潮間帶、淺海向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)的腳步，在海上風(fēng)電場設(shè)計(jì)、施工安裝、運(yùn)行維護(hù)和電力送出方面全面實(shí)現(xiàn)國際引領(lǐng)。

為什么是這支隊(duì)伍？

讓我們將視野拉遠(yuǎn)，溯長江而上尋找答案。

2010年，金秋十月。當(dāng)東海大橋風(fēng)機(jī)陣列展臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，三峽工程首次蓄水至175米正常蓄水位，世界規(guī)模最大的水利樞紐開始全面發(fā)揮綜合效益。

“三峽工程因創(chuàng)新而生，創(chuàng)新是我們刻在骨子里的基因。從水電到風(fēng)電，盡管事業(yè)不同，但創(chuàng)新精神不會(huì)斷檔?！比龒{集團(tuán)科技創(chuàng)新部主任劉運(yùn)志感慨，“我們不斷錘煉‘出題者’‘答題者’和‘應(yīng)用者’能力，聚集優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)集中攻關(guān)，帶動(dòng)行業(yè)敢研敢用。一代代三峽人在清潔能源‘創(chuàng)新田’上不停撒種，從長江撒向海洋?！?/p>

2010年起，三峽集團(tuán)加快海上風(fēng)電集中連片規(guī)?；_發(fā)，全面掌握海上風(fēng)電開發(fā)、建設(shè)、運(yùn)營等核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模、管理、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、人才、品牌“六個(gè)引領(lǐng)”。

——設(shè)計(jì)更安全。面對海底地基復(fù)雜、臺風(fēng)強(qiáng)、浪流大等海洋環(huán)境，創(chuàng)新系列海上風(fēng)電新型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)立復(fù)雜海洋環(huán)境海上風(fēng)電設(shè)計(jì)理論方法體系。

圍繞工程項(xiàng)目開展風(fēng)機(jī)復(fù)合筒型、大直徑筒型、新型嵌巖樁等筒基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究和抗冰結(jié)構(gòu)研究，讓如同“筷子插入豆腐里”的風(fēng)電樁在海底穩(wěn)穩(wěn)“扎根”，一系列新體系、新方法、新理論推動(dòng)海上風(fēng)電安全發(fā)展拾級而上。

——安裝更高質(zhì)。立足海上風(fēng)電建設(shè)窗口期短的現(xiàn)實(shí)，提出復(fù)雜海洋環(huán)境下海上風(fēng)電安全高效施工安裝成套技術(shù)，研制新型施工安裝裝備，破解不同類型基礎(chǔ)安裝難題。國內(nèi)首艘2000噸級海上風(fēng)電安裝平臺“白鶴灘”號、國內(nèi)首艘“運(yùn)輸+起重”一體化深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電施工船“烏東德”號先后亮相南海，水電與風(fēng)電大國重器“雙向奔赴”。

——發(fā)電更高效。持續(xù)推動(dòng)海上風(fēng)電機(jī)組大型化發(fā)展，解開我國海域特有環(huán)境適應(yīng)性難題，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電機(jī)組臺風(fēng)期發(fā)電功能。

推動(dòng)了4兆瓦到16兆瓦系列海上風(fēng)機(jī)的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，引領(lǐng)風(fēng)機(jī)容量進(jìn)入“兩位數(shù)時(shí)代”。投運(yùn)以來，“中國造”風(fēng)機(jī)陣列成功經(jīng)受多次超強(qiáng)臺風(fēng)考驗(yàn)，化“臺風(fēng)危機(jī)”為“發(fā)電良機(jī)”。

——送電更長遠(yuǎn)。勾勒集中連片規(guī)?；吧钸h(yuǎn)海發(fā)展藍(lán)圖，解決了高電壓大容量海上風(fēng)電電力集中送出關(guān)鍵技術(shù)與裝備的難題。

組織不同電壓等級的海底電纜研發(fā)，推動(dòng)我國海上升壓站從無到有、從有到優(yōu)，打造全球輸送容量最大、電壓等級最高的海上風(fēng)電柔性直流輸電系統(tǒng)，為海上風(fēng)電向深遠(yuǎn)海、大規(guī)模、低成本發(fā)展帶來可能。

取得的成績得到了中國工程院院士馬洪琪等多名院士專家的高度評價(jià)：“為突破我國海上風(fēng)電高效、優(yōu)質(zhì)、低成本、規(guī)模化開發(fā)的技術(shù)瓶頸，形成自主創(chuàng)新的成套技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”“總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。

僅僅十余年，從“一片空白”到“國際領(lǐng)先”，短短四個(gè)字的變化，難以道明一路走來的艱辛。

回顧來路，“國家卓越工程師”稱號獲得者，三峽集團(tuán)所屬三峽上海院首席專業(yè)師、總工程師林毅峰談起17年前初征東海大橋風(fēng)電場的心情，或許這也是第一代海上風(fēng)電人對使命的回應(yīng)——

“很興奮，但也有責(zé)任重大帶來的壓力。”

風(fēng)勁潮涌時(shí)

十年征程，如投石問海，也如滾石上山。

在縱貫我國南北18000公里的“藍(lán)色走廊”上，獲獎(jiǎng)項(xiàng)目創(chuàng)新成果已成功應(yīng)用于遼寧莊河、江蘇如東、福建興化灣和廣東陽江等我國70%以上海上風(fēng)電項(xiàng)目，支撐超過2400萬千瓦規(guī)模的海上風(fēng)電建設(shè)，經(jīng)濟(jì)效益超600億元，減排二氧化碳約5000萬噸。

數(shù)據(jù)所折射的，是暖心的“民生賬”——

共享發(fā)展，生活向好。對8600萬“大灣區(qū)居民”來說，藍(lán)色電能一端連接著“降碳曲線”，一端連接著“品質(zhì)生活”。世界夜景衛(wèi)星圖上，粵港澳大灣區(qū)璀璨的燈光交相輝映，三峽廣東陽江沙扒海上風(fēng)電項(xiàng)目每年可為粵港澳大灣區(qū)提供約56億千瓦時(shí)的清潔電能，相當(dāng)于減排二氧化碳480萬噸，可滿足240萬戶家庭年用電量。

綠色發(fā)展，動(dòng)力向“新”。海上風(fēng)電是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要并網(wǎng)送出、海上施工、運(yùn)行維護(hù)等配套工程技術(shù)配合，這為地方經(jīng)濟(jì)帶來綠色增長極。江蘇小城如東，這個(gè)一度以化工、食品、農(nóng)業(yè)、紡織為主的縣城，在引入以風(fēng)電為主的新能源產(chǎn)業(yè)企業(yè)群進(jìn)駐后，形成集制造、施工、運(yùn)維、檢測為一體的海上風(fēng)電設(shè)備制造全產(chǎn)業(yè)鏈，蹚出了綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的新路子。10年來，如東縣經(jīng)濟(jì)總量翻了近3番，生態(tài)環(huán)境持續(xù)向好，2023年優(yōu)良天數(shù)比率全省最高。

協(xié)調(diào)發(fā)展，結(jié)構(gòu)向優(yōu)。2023年12月21日，全球首臺16兆瓦超大容量海上風(fēng)電機(jī)組在三峽集團(tuán)平潭海上風(fēng)電場刷新海上風(fēng)電單機(jī)日發(fā)電量世界紀(jì)錄。從平潭“一點(diǎn)”向南北“一線”縱觀，從服務(wù)東北振興戰(zhàn)略，到長三角一體化戰(zhàn)略、粵港澳大灣區(qū)戰(zhàn)略，不斷延伸的“藍(lán)色走廊”正從能源“神經(jīng)末梢”變?yōu)椤皬?qiáng)筋健骨”，與“西電東送”國家戰(zhàn)略構(gòu)成時(shí)空互補(bǔ)，為我國能源安全帶來澎湃動(dòng)能。

從戰(zhàn)略目標(biāo)看，構(gòu)建海洋新質(zhì)生產(chǎn)力，重點(diǎn)在于保障國家能源安全。目前，全球70%的潛在海風(fēng)資源位于水深大于60米的深水海域?！笆奈濉焙笃冢覈Ｉ巷L(fēng)電將向風(fēng)速條件更好、但建設(shè)條件更嚴(yán)苛的深遠(yuǎn)海推進(jìn)。

發(fā)展海洋新質(zhì)生產(chǎn)力，需要海洋技術(shù)和海洋裝備的科學(xué)水平和新型海洋工業(yè)體系的支撐。其中，勘察設(shè)計(jì)技術(shù)、裝備技術(shù)、施工技術(shù)、輸電技術(shù)有待更多“零的突破”；海上風(fēng)電跨入平價(jià)時(shí)代，降低海上風(fēng)電運(yùn)維成本、推動(dòng)海上風(fēng)電數(shù)字化智能化技術(shù)創(chuàng)新，仍有許多“填空題”要答。

▲ 三峽廣東陽江沙扒海上風(fēng)電項(xiàng)目 三峽能源供圖

“我們已走過千山萬水，但仍需跋山涉水?！彼^戰(zhàn)略機(jī)遇不能靠坐等實(shí)現(xiàn)，而要在最有利于發(fā)展的時(shí)期，用持續(xù)的奮斗和變革，贏來有利于發(fā)展的時(shí)空因素的疊加。

迎向海上風(fēng)電發(fā)展的“黃金時(shí)代”，唯有破浪前行。

大浪淘重器，藍(lán)海起“三峽”。