數(shù)據(jù)來源：國家能源局、鹽城市發(fā)展改革委等
來自國家能源局的最新數(shù)據(jù)顯示，截至9月底，全國風電裝機容量約4.8億千瓦，同比增長19.8%。風機如何制造、安裝？風電場如何維護？風電怎樣傳送并網(wǎng)，并用于生產(chǎn)新的風機？為了對風電產(chǎn)業(yè)有更多了解，讓我們跟隨記者走進江蘇鹽城，我國海上風機整機約四成產(chǎn)自這里。
——編 者
電，從海上來。海風以每秒7.6米的速度馳騁向黃海之濱的風電場，百米多高的“大風車”轉(zhuǎn)動不停。風機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，瞬時，“綠電”經(jīng)海底電纜送至陸地，匯入電網(wǎng)。
機，從陸上來。距離風電場70多公里的風機總裝廠，“綠電”源源不斷，設(shè)備忙碌運轉(zhuǎn)，工人們組裝好機艙、葉輪等部件，等待運往海上與葉片、塔筒一起組裝成海上“大風車”。
海風吹來新產(chǎn)業(yè)，江蘇鹽城有全國最大規(guī)模的海上風電產(chǎn)業(yè)集群、裝機容量巨大的海上風電場，形成了集研發(fā)設(shè)計、裝備制造、資源開發(fā)、運維服務(wù)等環(huán)節(jié)于一體的海上風電產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)用“綠電”造“綠機”。
“大風車”這樣造
上萬零部件，3小時供應(yīng)
走進位于鹽城的大豐經(jīng)濟開發(fā)區(qū)風電產(chǎn)業(yè)園的江蘇金風科技有限公司總裝廠實驗室，一臺10兆瓦樣機正在接受測試。千余個溫度、振動、載荷等傳感器遍布機身，大屏幕上跳動著實時檢測數(shù)據(jù)。
“研發(fā)設(shè)計及樣機檢測，是風機制造的起點。”金風科技實驗中心副主任陸金紅介紹，公司先根據(jù)研發(fā)圖紙與供應(yīng)商一起試制出樣機，再將樣機送到實驗室和試驗風電場進行上百項集成測試，經(jīng)第三方認證后批量生產(chǎn)，整個過程歷時一年左右。
金風科技大豐基地主要組裝機艙及葉輪的結(jié)構(gòu)件。從2兆瓦海上風機起步，大豐基地已可制造最高11兆瓦海上風機，整機年產(chǎn)能超1200臺，其中30%出口海外。公司副總經(jīng)理寧海峰介紹，公司的發(fā)展得益于當?shù)禺a(chǎn)業(yè)的強鏈補鏈延鏈。
同一園區(qū)內(nèi)的中車株洲電機江蘇公司，8個疊片機器人圍成一圈，機械臂“吸”起一塊塊硅鋼片，交錯疊成一個“大鐵桶”，“桶”的內(nèi)側(cè)有一槽槽銅線圈，在電機運行過程中產(chǎn)生電流。公司大豐風電事業(yè)部副總經(jīng)理徐海陽介紹，“大鐵桶”叫定子，由軸承與轉(zhuǎn)子相連組成發(fā)電機。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)電機組不斷提高效率、縮小體積、減輕重量。
和金風科技僅一路之隔，江蘇雙瑞風電葉片有限公司的8.5兆瓦風機葉片生產(chǎn)線上，工人們像制作三明治一樣，在分成兩半、長110.5米的模具內(nèi)，層層鋪裝玻璃纖維布及其他結(jié)構(gòu)件，經(jīng)真空處理再注入環(huán)氧樹脂浸潤固化后，兩“瓣”相扣，一支葉片組裝完成。公司副總經(jīng)理李建強說，生產(chǎn)線正在升級，以滿足制造“超長柔性”葉片訂單的質(zhì)量要求。
一臺“大風車”由機艙、葉輪、葉片和塔筒等組成，總共需要上萬個零部件、300多家一級供應(yīng)商，其中大部件基本可在大豐配齊，關(guān)鍵部件多數(shù)能在鹽城找到供應(yīng)商，全部零部件的95%在江蘇集成，形成3小時供應(yīng)鏈。鹽城市發(fā)展改革委新能源處負責人魯海峰介紹，近年來，鹽城已聚集41家規(guī)上企業(yè)，形成全國最大規(guī)模的海上風電產(chǎn)業(yè)集群，整機產(chǎn)能約占全國的40%。
風電場這樣建
大部件“坐船”，海上“搭積木”
警報響起，監(jiān)控系統(tǒng)顯示毛竹沙風電場44號風機故障停機。10月15日，三峽集團江蘇運維公司大豐項目部檢修副班長徐振鵬剛上班，就從風機監(jiān)控系統(tǒng)上收到一條報警信息，分析研判可能是柜機驅(qū)動板損壞。
海況符合出海條件，徐振鵬和兩名同事當天從大豐區(qū)王港新閘出發(fā)，坐船5小時，來到72公里外的毛竹沙風電場44號風機。進入塔筒，將風機調(diào)到維護模式，更換新的驅(qū)動板后故障消除，變流器測試無異常，風機恢復(fù)運行。徐振鵬介紹，三峽集團江蘇能投公司在大豐海域已建設(shè)兩個風電場、總計并網(wǎng)131臺風機，現(xiàn)場運維團隊不僅出“急診”處置突發(fā)狀況，每年還會對風機進行“體檢”。
毛竹沙風電場建成于2021年，是距離鹽城海岸線最遠的風電場。規(guī)劃風電場要綜合考慮水深、離岸距離、資源、地質(zhì)、通航等要素，三峽集團江蘇分公司鹽城公司副總經(jīng)理姜浩介紹，鹽城擁有582公里海岸線，海上100米高度年平均風速達每秒7.6米，年滿負荷小時數(shù)超過3000小時，開發(fā)價值高。
有了風機和風電場選址，“大風車”怎樣屹立海上？
姜浩介紹，“大風車”一般不是整體運到海上，而是由大件運輸企業(yè)將塔筒、葉片等主要部件，從風電設(shè)備制造廠送至碼頭，分件裝船后運到指定海域。
施工船已先行一步，將鋼管樁打入海床，露出海平面約11米，準備好風機基礎(chǔ)平臺。搭載著起重機的海上風電安裝平臺，會在風速低于每秒12米的時段，將運輸船上的塔筒一節(jié)節(jié)吊起、安裝到風機基礎(chǔ)平臺上。隨后，機艙、葉輪等部件，像“搭積木”一樣依次組裝到位。
從近海到遠海，風電場走向深海帶動著風電技術(shù)的突破。姜浩介紹，一種新的漂浮式風電機組及基礎(chǔ)平臺將通過錨系與海底鏈接，讓浮體和風機“漂”在海面上，為水深超過60米、不適用打樁的深遠海風電場建設(shè)做技術(shù)儲備。
2016年以來，鹽城已建成海上風電場23個，裝機容量超554萬千瓦，規(guī)模占江蘇省的46.9%、全國的14.9%。
海上綠電這樣送
葉尖速可高達每小時300公里，轉(zhuǎn)換電能并網(wǎng)入戶
鹽城濱海縣，濱海港區(qū)中電智慧場站陸上集控中心大屏幕上顯示，75臺白色風機矗立在大海中。點擊屏幕上任意一臺風機，風速、轉(zhuǎn)速等實時參數(shù)盡收眼底。
“讓風機轉(zhuǎn)動，首先要知道風從哪里來。”國家電投集團江蘇海上風電公司副總經(jīng)理楊榮介紹，每臺風機的機艙裝有偏航系統(tǒng)，可精準預(yù)測每小時的風向及風速，幫助風機校正方向，像向日葵朝著太陽那樣，始終保持最大迎風面。
楊榮告訴記者，葉片最大轉(zhuǎn)速可達每分鐘12轉(zhuǎn)——貌似很慢，但葉片長約百米，葉尖速可高達每小時300公里。葉片又帶動齒輪箱軸承以每分鐘1600轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，在機械內(nèi)部的電磁感應(yīng)下，實現(xiàn)風能到電能的轉(zhuǎn)換。
風機產(chǎn)生的電流，還要幾經(jīng)“變身”。首先沿電纜進入塔筒中的變壓器，從690伏升到35千伏，再經(jīng)由海底電纜匯集到風電場中心的海上升壓站，升至220千伏——升壓，是為了在長距離傳輸時減少損耗，高效抵達陸上集控中心。
陸上集控中心一頭連接著海底電纜，一頭連接著220千伏電壓等級架空輸電線路。國網(wǎng)鹽城供電公司發(fā)展部主任胡桂榮介紹，海上風電在這里正式并入電網(wǎng)，匯入不同走向的輸電線路，到達各自的電力樞紐站，再經(jīng)過若干次“轉(zhuǎn)車”，點亮萬家燈火。
2023年，鹽城海上風電生產(chǎn)了148.07億千瓦時“綠電”，全部并網(wǎng)。其中，121.6億千瓦時在本市消納，其余外送消納。濱海縣海域的3個海上風力發(fā)電場，裝機總量達110.18萬千瓦，每年發(fā)電30.79億千瓦時，達到該縣全社會用電量的95.6%。而在大豐區(qū)，這個數(shù)據(jù)為70.24%——這意味著，金風科技等“大風車”制造企業(yè)的生產(chǎn)用電，大多都來自“大風車”。
風機發(fā)風電，風電造風機，正一步步成為現(xiàn)實。
本期統(tǒng)籌：郭雪巖
版式設(shè)計：汪哲平