近幾年，我國海上風(fēng)電開發(fā)的節(jié)奏明顯加快。2018年，全國海上風(fēng)電新增并網(wǎng)容量161萬千瓦，累計(jì)并網(wǎng)容量363萬千瓦；在建項(xiàng)目約1100萬千瓦，到2020年有望實(shí)現(xiàn)累計(jì)并網(wǎng)容量500萬千瓦的規(guī)劃目標(biāo)。

然而，從現(xiàn)狀來看，我國海上風(fēng)電發(fā)展仍處于經(jīng)驗(yàn)積累和模式創(chuàng)新的關(guān)鍵時(shí)期，此前開發(fā)的一些優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目無疑起到了很好的示范作用。已經(jīng)投運(yùn)并產(chǎn)生良好經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)的華能如東八仙角海上風(fēng)電場（下稱“八仙角風(fēng)電場”）就是一個(gè)值得我們深入剖析的典型樣本。

日前，《風(fēng)能》雜志組織的“最美風(fēng)電場”活動(dòng)媒體報(bào)道組便來到美麗的海濱城市江蘇如東，深入探訪八仙角風(fēng)電場背后的那些人和事。▼

對標(biāo)國家優(yōu)質(zhì)工程

公開資料顯示，八仙角海上風(fēng)電場的業(yè)主方為華能江蘇清潔能源分公司，項(xiàng)目總裝機(jī)容量30萬千瓦，共吊裝70臺(tái)海上風(fēng)電機(jī)組，于2017年9月全部并網(wǎng)發(fā)電。

記者在走訪中了解到，這座風(fēng)電場創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)行業(yè)內(nèi)的多項(xiàng)“第一”：它是亞洲已建成的裝機(jī)容量最大的海上風(fēng)電項(xiàng)目；南、北區(qū)兩臺(tái)海上升壓站是國內(nèi)第一個(gè)“雙胞胎”，實(shí)現(xiàn)同時(shí)設(shè)計(jì)、制造、安裝、并網(wǎng)發(fā)電；連接風(fēng)電場南區(qū)和北區(qū)的3×110千伏海纜是國內(nèi)最粗的三芯海纜；首次規(guī)模化應(yīng)用5兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組……

值得一提的是，由于平均離岸距離達(dá)到23公里，該項(xiàng)目還被業(yè)內(nèi)稱為“中國遠(yuǎn)海風(fēng)電項(xiàng)目的領(lǐng)跑者”。

“這是華能集團(tuán)首個(gè)投產(chǎn)的海上風(fēng)電場，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)在海上風(fēng)電開發(fā)方面從零到一、從無到有的突破，整個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)行情況還不錯(cuò)。”華能江蘇清潔能源分公司運(yùn)行維護(hù)部副主任、八仙角海上風(fēng)電場場長周國棟在接受《風(fēng)能》雜志記者采訪時(shí)表示，“它為集團(tuán)相關(guān)業(yè)務(wù)的后續(xù)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)，讓我們在海上風(fēng)電項(xiàng)目施工建設(shè)、海洋生態(tài)環(huán)境修復(fù)、運(yùn)維計(jì)劃制定和資源調(diào)配等方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。目前，我們正在以講座的形式與負(fù)責(zé)其他幾個(gè)項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)分享。”

他所說的“運(yùn)行情況不錯(cuò)”是有著數(shù)據(jù)支撐的。2018年，在6.7米/秒的年平均風(fēng)速下，全場年發(fā)電量突破9億千瓦時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)超過3000小時(shí)。

而這份成績顯然來之不易。“首個(gè)項(xiàng)目”的潛臺(tái)詞是無章可循，一切只能摸著石頭過河。自然地理因素進(jìn)一步加大了建設(shè)難度。場址區(qū)的水流急、潮位變化大，再加上雷雨天氣多，導(dǎo)致船舶的可達(dá)性較差，影響了施工和運(yùn)維效率。

周國棟舉例說，由于潮位的原因，有20多機(jī)位點(diǎn)無法全天候到達(dá)。其中的四五個(gè)機(jī)位點(diǎn)，船舶每天更是只能在高潮位前后的兩三個(gè)小時(shí)靠近它們。

針對這些情況，業(yè)主方制定細(xì)致的方案，充分利用有利的天氣條件加快吊裝進(jìn)度。比如，在天氣狀況較差時(shí)，先完成深水區(qū)機(jī)位點(diǎn)的作業(yè)，再將難度較大的機(jī)位點(diǎn)集中在大潮期進(jìn)行施工。此外，升壓站建設(shè)、機(jī)組預(yù)組裝、基礎(chǔ)密封保護(hù)設(shè)計(jì)、海纜試驗(yàn)等都安排在陸上完成，以便減少海上的施工周期。

創(chuàng)新是攻克現(xiàn)有難題的重要手段，這在八仙角海上風(fēng)電場中得到充分印證，一系列創(chuàng)新性的做法被引入其中。

周國棟向記者著重介紹了“大孤島”模式，即在風(fēng)電場北區(qū)升壓站配套1臺(tái)800千瓦柴油發(fā)電機(jī)及三條聯(lián)絡(luò)海纜，確保在特殊工況下風(fēng)電機(jī)組能夠保持正常的偏航、除濕防腐和通信功能。

“我們自項(xiàng)目規(guī)劃起，就是以創(chuàng)建華能集團(tuán)首個(gè)海上‘國優(yōu)工程’和‘示范工程’為目標(biāo)。因此，在建設(shè)過程中，公司始終狠抓安全管理，并強(qiáng)化現(xiàn)場管控和科技創(chuàng)新。目前，我們正在申報(bào)國家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)。”他透露。

記者注意到，國家優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)評選條件中明確要求，除了經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益也必須達(dá)到同時(shí)期國內(nèi)先進(jìn)水平。在這方面，華能江蘇清潔能源分公司采取了多重措施。

建設(shè)過程中，業(yè)主方將做好生態(tài)環(huán)境保護(hù)視為優(yōu)先事項(xiàng)，通過優(yōu)化場區(qū)設(shè)計(jì)、合理安排施工時(shí)間等方式，盡可能降低項(xiàng)目開發(fā)對海洋生態(tài)環(huán)境造成的影響。投運(yùn)后，則按照前期規(guī)劃，迅速啟動(dòng)生態(tài)環(huán)境修復(fù)方案。據(jù)了解，這項(xiàng)投資達(dá)到1300萬元，主要用于實(shí)施放流魚苗計(jì)劃、海洋水質(zhì)調(diào)查、漁業(yè)生態(tài)調(diào)查、鳥類觀測等。其中，放流魚苗計(jì)劃為期3年，預(yù)計(jì)放流各類魚苗1340余萬尾、日本鰻鱺6.25噸、竹蟶和文蛤苗2.5億粒，可以使海洋生物總量和漁業(yè)資源恢復(fù)到施工前的水平。

言及于此，就不得不提這座風(fēng)電場的另一個(gè)行業(yè)“首創(chuàng)”——嘗試在各個(gè)機(jī)位點(diǎn)設(shè)置應(yīng)急救助點(diǎn)，配備救援呼叫和防寒設(shè)施、飲用水、食物等，作為周邊養(yǎng)殖戶和漁民遇險(xiǎn)時(shí)的臨時(shí)避難所。

在周國棟看來，這一切皆由華能集團(tuán)的央企身份使然。“央企肩負(fù)著造福社會(huì)的責(zé)任和義務(wù)。具體到這個(gè)風(fēng)電場，我們努力將其打造成一個(gè)兼具良好經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的行業(yè)標(biāo)桿，讓更多人分享到發(fā)展風(fēng)電所帶來的紅利。”

堅(jiān)守可靠性的底線

對于風(fēng)電項(xiàng)目而言，綜合效益的高低很大程度上取決于硬件設(shè)施，尤其是風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)營期的發(fā)電效率和可靠性。

八仙角海上風(fēng)電場運(yùn)行著3家整機(jī)商的機(jī)組，其中的20臺(tái)單機(jī)容量為5兆瓦的機(jī)型由中國船舶重工集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司（下稱“中國海裝”）制造。當(dāng)被問及如何評價(jià)它們投運(yùn)以來的表現(xiàn)時(shí)，周國棟不吝贊美之詞。“整體情況非常好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出廠家投標(biāo)時(shí)做出的承諾。”

2018年，這20臺(tái)機(jī)組的發(fā)電3.2351億千瓦時(shí)，年利用小時(shí)數(shù)為3235小時(shí)，可利用率達(dá)到98.8%，在全場對標(biāo)中排名第一。

值得注意的是，這些設(shè)備的配置不盡相同，有19臺(tái)H151-5MW機(jī)型采用151米的風(fēng)輪直徑，另外一臺(tái)H171-5MW機(jī)組的風(fēng)輪直徑為171米。

記者在檢索此前的相關(guān)報(bào)道時(shí)注意到，2017年，八仙角海上風(fēng)電場投運(yùn)時(shí)曾引發(fā)廣泛關(guān)注，不僅實(shí)現(xiàn)5兆瓦機(jī)型在國內(nèi)的首次批量應(yīng)用，171米的風(fēng)輪直徑更是創(chuàng)造當(dāng)時(shí)的全球之最，引領(lǐng)大葉輪機(jī)型的發(fā)展潮流。

中國海裝工程公司副總經(jīng)理兼海上運(yùn)維中心總經(jīng)理劉城形象地解釋說，H171-5MW機(jī)組的掃風(fēng)面積相當(dāng)于3個(gè)足球場那么大，足以停下兩架空客A380。其單位千瓦掃風(fēng)面積為4.59平方米，比當(dāng)時(shí)的主流海上風(fēng)電機(jī)組增加30%以上，在7.56米/秒的年平均風(fēng)速下，即可使年利用小時(shí)數(shù)達(dá)到3957小時(shí)，“非常適合應(yīng)用于江蘇、山東等長江以北的海域”。

這得到了周國棟的認(rèn)同，“實(shí)際運(yùn)行中，H171-5MW機(jī)型的發(fā)電效率確實(shí)高很多，我們的后續(xù)項(xiàng)目會(huì)大規(guī)模安裝該機(jī)組。”

據(jù)悉，2018年，八仙角海上風(fēng)電場中的H171-5MW機(jī)組共發(fā)電19788萬千瓦時(shí)，年利用小時(shí)達(dá)到3957小時(shí)，比其他廠家平均值高出近1000小時(shí)。

優(yōu)異的運(yùn)行表現(xiàn)折射出中國海裝在海上風(fēng)電機(jī)組研發(fā)上的深厚積淀。為外界所不熟知的是，依托以“國家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心”為基礎(chǔ)構(gòu)建起的研發(fā)體系，這家企業(yè)早在2010年就著手設(shè)計(jì)5兆瓦機(jī)組。2012年，2臺(tái)樣機(jī)并網(wǎng)發(fā)電。而從樣機(jī)試運(yùn)行到小批量投運(yùn)，則歷時(shí)5年。

劉城認(rèn)為，之所以如此，源于中國海裝對海上風(fēng)電機(jī)組可靠性的執(zhí)著追求。“只有我們認(rèn)為一款產(chǎn)品已經(jīng)成熟，部件性能非常穩(wěn)定了，才會(huì)選擇批量裝機(jī)。”

期間，中國海裝的技術(shù)團(tuán)隊(duì)對樣機(jī)進(jìn)行過多項(xiàng)優(yōu)化，包括引入最新的技術(shù)手段，顯著提升了機(jī)組的性能。

例如，在繼承上一代H151-5MW機(jī)組先進(jìn)性的基礎(chǔ)上，H171-5MW機(jī)型還應(yīng)用葉根分離載荷、螺栓疲勞載荷計(jì)算、變槳軸承設(shè)計(jì)迭代分析方法、系統(tǒng)分解等技術(shù)，同時(shí)優(yōu)化了增速箱和變槳、偏航軸承齒輪的安全系數(shù)。此外，該機(jī)型采用當(dāng)時(shí)全球5兆瓦機(jī)組中重量最輕的葉片，主梁為碳纖維真空灌注，主梁厚度及長度均為全球第一。

目前，5兆瓦機(jī)型已經(jīng)形成128米、151米、171米等不同風(fēng)輪直徑規(guī)格的多個(gè)型號，6兆瓦平臺(tái)也即將推出，能夠很好地滿足我國不同海域的風(fēng)電開發(fā)需求。同時(shí)，該公司還啟動(dòng)了“10MW級海上風(fēng)電機(jī)組研制與開發(fā)”項(xiàng)目，將進(jìn)一步豐富其海上風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)品譜系。

考慮到隨著海上風(fēng)電機(jī)組日趨大型化，海上運(yùn)輸和安裝難度也會(huì)相應(yīng)增加，中國海裝積極利用船舶重工集團(tuán)公司在船舶制造領(lǐng)域所具有的雄厚實(shí)力，正在打造海上風(fēng)電安裝船。

“我們實(shí)際上并不負(fù)責(zé)施工，但仍希望通過向產(chǎn)業(yè)鏈上下游延伸，加快推動(dòng)我國海上風(fēng)電生態(tài)體系走向成熟。”劉城強(qiáng)調(diào)。

下一站：智慧運(yùn)維

海上風(fēng)電運(yùn)維后市場是中國海裝當(dāng)下持續(xù)發(fā)力的重點(diǎn)方向，一個(gè)標(biāo)志性節(jié)點(diǎn)是海上運(yùn)維中心的成立，八仙角海上風(fēng)電場則在加速這一進(jìn)程中起著重要的推動(dòng)作用。

“這個(gè)項(xiàng)目對于我們優(yōu)化運(yùn)維服務(wù)業(yè)務(wù)的意義在于：增強(qiáng)了人員的技能，搭建起運(yùn)維船舶管理體系、安全體系、備件儲(chǔ)備體系，提升了智能化運(yùn)維水平。”劉城表示。

目前，八仙角海上風(fēng)電場已經(jīng)進(jìn)入質(zhì)保期，現(xiàn)場共有10余名的中國海裝售后人員，業(yè)主方則配備11名運(yùn)維人員。前者的服務(wù)水平得到周國棟的肯定。“20臺(tái)機(jī)組的日常檢修由他們自己的工程公司負(fù)責(zé)，團(tuán)隊(duì)的實(shí)力還是很強(qiáng)的。這些現(xiàn)場人員付出了大量汗水，在整個(gè)過程中沒有掉過鏈子。”

優(yōu)秀的職業(yè)素養(yǎng)源自于完善的培訓(xùn)體系以及嚴(yán)格的制度要求。除了必須獲得“四小證”、登高證等資質(zhì)證件，中國海裝會(huì)對現(xiàn)場人員開展諸多培訓(xùn)，內(nèi)容涉及機(jī)組理論知識(shí)、海洋環(huán)境以及急救等。

記者獲悉，該公司還依托八仙角海上風(fēng)電場，在位于如東的江蘇總裝基地設(shè)立運(yùn)維培訓(xùn)中心，組織新員工到現(xiàn)場參加為期三個(gè)月以上的實(shí)訓(xùn)，為海上風(fēng)電業(yè)務(wù)發(fā)展儲(chǔ)備人才。

對于出海作業(yè)，中國海裝和業(yè)主方都深知其中隱藏著諸多風(fēng)險(xiǎn)，因此制定了周密的防范機(jī)制。出海前，開展安全教育，并組織相關(guān)考試。出發(fā)和歸來時(shí)均需登記，記錄期間的檢修情況。作業(yè)過程中，要求必須有完備的安全措施才能登高。應(yīng)急預(yù)案自然也是不可或缺的。

據(jù)劉城介紹，鑒于歐洲海上風(fēng)電起步早，培訓(xùn)機(jī)制和安全標(biāo)準(zhǔn)較為完備，中國海裝目前正在與一些國外機(jī)構(gòu)就此展開合作。

在注重人員培養(yǎng)的同時(shí)，這家企業(yè)還大力構(gòu)建智慧運(yùn)維體系，從重慶總部到各個(gè)風(fēng)電場，一條數(shù)字化之路已經(jīng)打通。

據(jù)了解，八仙角海上風(fēng)電場的所有機(jī)組都已經(jīng)接入中國海裝在重慶總部打造的LiGa大數(shù)據(jù)平臺(tái)。基于內(nèi)嵌的全場機(jī)組健康狀態(tài)模型，通過將之與采集到的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對比，如果某個(gè)參數(shù)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)作出預(yù)測，生成運(yùn)維工單傳至現(xiàn)場，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)。

在現(xiàn)場，售后人員打開手機(jī)客戶端就可以接收運(yùn)維計(jì)劃，上面詳細(xì)列明工作的時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容等信息。運(yùn)維小組還能夠通過該軟件完成安全學(xué)習(xí)，包括工作環(huán)境中的安全源識(shí)別，并在每項(xiàng)任務(wù)結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行總結(jié)。

當(dāng)然，推進(jìn)這項(xiàng)工作的并不是只有中國海裝，業(yè)主方也基于自主開發(fā)的大數(shù)據(jù)智慧運(yùn)維系統(tǒng)，在八仙角海上風(fēng)電場實(shí)行“南京遠(yuǎn)程監(jiān)控，現(xiàn)場無人值班、少人值守”的運(yùn)維模式：由南京遠(yuǎn)程監(jiān)控中心24小時(shí)值班，負(fù)責(zé)設(shè)備監(jiān)控操作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)總結(jié)、設(shè)備異常或故障時(shí)聯(lián)系現(xiàn)場人員、指導(dǎo)運(yùn)行方式調(diào)整等運(yùn)行相關(guān)工作；現(xiàn)場人員則24小時(shí)待命，負(fù)責(zé)設(shè)備巡檢、維護(hù)、消缺等。

“我們雙方的目標(biāo)是一致的，就是希望借助先進(jìn)的技術(shù)手段使運(yùn)維策略趨于最優(yōu)，盡可能減少發(fā)電量損失，并降低運(yùn)維成本。”劉城指出。