手機瀏覽網
近日，國內首個風電臨海試驗基地落戶于汕頭市濠江區海上風電創新產業園。該基地首臺海上風電并網測試機組已通過國家認證，正式投入市場使用。該基地還將建設最大可承載“24兆瓦海上風電機組”的測試機位，單機最大測試容量居世界前列，達到國際領先水平，補足中國風電產業鏈“短板”。這是汕頭風能產業從“陸上”加速向“海上”邁進的縮影。
積極穩妥推進碳達峰碳中和，能源是主戰場，可再生能源是天然綠色清潔能源，是實現“雙碳”目標的先鋒隊、主力軍。隨著海上風電開發越來越受到重視，“向海爭風”正成為東部沿海地區綠色低碳發展的“藍色動力”。
汕頭海上風電規劃裝機容量占全省53％，是廣東發展海上風電的“主戰場”。圖為南澳勒門海域海上風電機組。 受訪者供圖
“十四五”時期既是汕頭推動經濟社會高質量發展、加快產業轉型升級的戰略機遇期，也是汕頭構建能源發展新格局、加速培育能源產業的重要時期。2021年3月，廣東省委、省政府正式發布了支持汕頭建設新時代中國特色社會主義現代化活力經濟特區的意見，支持汕頭“構建海上風電全產業鏈，打造千萬千瓦級海上風電基地”，并列為“十四五”規劃重要任務;省第十三次黨代會報告提出，支持汕頭國際風電創新港的建設，為汕頭海上風電產業發展指明了方向。
目前，汕頭正堅定不移地走好走實“工業立市、產業強市”之路，依托粵東千萬千瓦級海上風電基地建設，集中打造2000億元新能源產業集群，加快形成“1+3+3”海上風電全產業鏈生態體系，舉全市之力高起點、高水平建設汕頭國際風電創新港。風電臨海試驗基地的“加持”，讓“風從海上來、風能變綠電”成為汕頭推動廣東加快實現“3060”碳達峰碳中和目標的生動寫照。
“十四五”時期，全省能源消費總量將繼續保持穩步增長態勢，大力發展海上風電是全省新增電源的重要抓手，是實現碳達峰、碳中和目標的必然選擇。
擁有218公里大陸海岸線和167公里海島岸線的汕頭，風力資源豐富，有天然發展陸上風電、海上風電的優勢。早在1988年，汕頭就在南澳縣啟動了風力發電示范場項目，被海內外譽為“中國風電開發的先鋒”。2010年，國內最大型風電柔性直流輸電工程落戶南澳島，再次為我國新能源開發發揮了重要示范作用。
從容量看，根據《廣東省海上風電發展規劃(2017—2030年)(修編)》，汕頭市近海淺水區規劃風電場址6個，總裝機185萬千瓦，近海深水區規劃風電場址4個，總裝機3350萬千瓦，汕頭海上風電規劃裝機容量占全省海上風電總裝機容量的比例高達53%，是廣東發展海上風電的“主戰場”。
從發電效率看，海上風電發電效率比陸上風電高出20%—40%、利用小時數更高、更節約水資源和土地資源——海上風電的優勢日益凸顯，其開發也越來越受到重視。
近年來，南方電網廣東汕頭供電局全力推進現代供電服務全面融入以新能源為主體的新型電力系統建設，持續加快海上風電基礎設施及并網系統工程建設，助力汕頭搭建海上風電全產業鏈體系，汕頭風能產業從“陸上”加速向“海上”邁進。
2019年8月和2021年9月，上海電氣風電集團(以下簡稱“電氣風電”)8兆瓦和11兆瓦海上風機在汕頭完成總裝下線，兩次刷新國內海上風機最大容量紀錄;2021年底，汕頭首個海上風電——大唐南澳勒門I海上風電項目成功實現全容量投產;今年8月，亞洲首臺11兆瓦海上風機并網發電，汕頭海上風電又邁上新的臺階。
如今，在汕頭南澳勒門海域，35臺風電機組正迎風轉動，發出的海上“綠電”由12公里之外的220千伏疏港變電站并入電網，照亮城市每個角落。據汕頭供電局基建部負責人介紹，該工程將全力保障汕頭海上風電的并網消納，在緩解濠江區供電壓力的同時，為汕頭海上風電全產業鏈體系建成奠定基礎。
大局上謀事，關鍵處落子。今年以來，汕頭供電局主動落實屬地責任，協助汕頭市政府和廣東電網公司聯合編制完成汕頭海上風電統一輸電規劃專題研究報告并結合評審意見進一步優化完善，全力做好海上風電規劃和陸上輸電規劃的統籌銜接，配合市委、市政府科學謀劃統籌布局海上風電全產業鏈，加快推進勒門Ⅰ擴建項目和勒門Ⅱ項目的開發建設，進一步提升海上風電裝機容量，打造粵東千萬千瓦級海上風電基地，賦能汕頭市經濟社會綠色發展。
自2011年1月1日起，國家能源局要求所有并網風電機組必須通過低電壓穿越等功能的檢測。風機并網檢測由此登上我國歷史舞臺。
常規而言，風電機組檢測由兩大部分組成，并網檢測是其中之一，檢測的是風電機組是否對“電網友好”。另一部分則是對風電機組性能進行型式試驗，這是風電機組開發的最后一個環節，能夠檢驗機組的運行狀況和設計指標是否吻合，從而保證機組設備的質量。2015年，我國開始“實施風電設備型式認證、無認證不得參與招標”的政策。
從海上風電產業鏈來看，認證雖然只是其中一個相對較小的環節，但起到的作用非常關鍵，能夠檢驗和保障風電機組在不同場地和工況下的運行狀態，因此新型海上風電機組在正式投產前需要進行檢測試驗。“建設風電機組專門的檢測場所，開展并網前各項試驗檢測，對保障電網安全穩定具有重要意義。”南方電網廣東電網電力調度控制中心副總經理李力表示。
此處不得不提幾組廣東海上風電數據：隨著我國海上風電進入規?；l展期，風機研發制造水平不斷提升，廣東風電并網機組的最大單機容量從2020年的5.5兆瓦躍升至2021年的8.3兆瓦，計劃于2022年至2023年間并網的機組單機容量將達13兆瓦，而16兆瓦容量的風機也已進入研發階段，預計于2025年投產。
風電機組更新迭代速度加快、容量遞增的現狀，亦對風電機組檢測能力提出挑戰。一個形象的比喻——如果把臨海試驗比作新型風機的“高考”，那么，試驗基地就好比是“考場”，只有“過關”的風機，才能應用于工程實踐中，從而確保海上風電工程的安全。
事實上，國內已建成的海上風電測試場最大測試容量為8至10兆瓦，世界上最大的臨海風電試驗場也只可支持15兆瓦級風機檢測。要想滿足大容量海上風電新機型的集中檢測需求，打造大型海上風電試驗基地的必要性和緊迫性不言而喻。對于正在大力發展海上風電全產業鏈的汕頭來說，亦是同理。
今年以來，南方電網廣東電網公司在廣東省能源局的指導下，于汕頭規劃建設國內首個風電臨海試驗基地，打造海上風電大容量機組“認證檢測服務平臺”與“公共試驗平臺”。
經過多輪勘察，基地的位置選擇建設在汕頭的濠江地區。為何是濠江?據廣東電網新能源服務中心并網管理組長李博介紹，傳統的海上風電試驗場所大多建在海上，所有的風電安裝和檢測作業都需要依靠專門的船只來開展，存在風險大、周期長、成本高等弊端。
國內首個風電臨海試驗基地落戶濠江區。 受訪者供圖
他進一步介紹，廣東是全國臺風登陸次數最多的省份，在海上開展試驗，容易受到臺風、暴雨等極端天氣影響，甚至引發人身和設備安全事故。在臨海風資源優異的陸地開展海上風電機組試驗檢測，是國際發展趨勢，試驗成本僅是海上風電試驗成本的1/3左右。
選址濠江，背后有幾大優勢。得益于海峽“狹管效應”，濠江區風力非常強勁，擁有得天獨厚的風電測試條件，其風振頻率、空氣腐蝕情況與海上情況相似，便于得到與海上相近的測試數據。同時，濠江區作為汕頭市發展海上風電的主陣地，近年來高起點、高標準謀劃推進海上風電產業發展，打造全產業鏈海上風電產業集群，加快建設海上風電創新產業園，已有一定的規模實力。風電臨海試驗基地落戶濠江，可謂是“錦上添花”。
筆者了解到，電氣風電全力支持濠江區建設廣東省風電臨海試驗基地。該基地共規劃建設4個試驗機位，分成兩期建設，其中一期2個試驗機位由廣東電網與電氣風電合作共建，可滿足風機并網前所需的系列整機檢測項目條件要求，待二期建成后，單機最大檢測容量可達24兆瓦，將成為全國乃至世界單機測試容量最大的陸上試驗基地，可滿足“十四五”期間國內研發應用機型的最大需求。中國質量認證中心風能部部長趙玉表示，廣東風電臨海試驗基地建成后，風機檢測能力將一舉達到國際領先水平。
當前，汕頭市海上風電開發和產業發展專班多次協調相關部門加快推進國內首個風電臨海試驗基地的建設工作。11月17日，廣東省風電臨海試驗基地現場一派繁忙景象，隨著二次灌漿和場地回填的完成，可滿足20兆瓦級海上風電機型檢測需求的第2個機位宣告竣工、即將投入使用。
“我們在做好疫情防控工作的同時科學組織施工，搶抓時間穩推進度，第2個機位改造最高峰有近60名工人同時作業，確保項目如期建成。”項目經理李景湖說。
筆者了解到，針對該基地地基復雜、土層分布不均等特點，中國能建廣東院技術團隊采用多種有限元軟件模擬大體積混凝土受力情況，在對地基土層進行深入分析的基礎上，創新提出了大體積基礎平臺底板設計方案，既安全可靠，也更便于施工。為滿足不同機型的測試需求，技術團隊還充分考慮了測試風機與機位基礎的適配性，在與各大主機廠商進行深入溝通交流的基礎上，開展風機基礎設計，可適應當前及未來一段時間的主流機型。
“在同類陸上試驗場當中，該試驗基地具有單機測試容量最大、試驗項目最齊全、兼容性最好、接入系統方案最全、示范效應顯著等特點。而與海上試驗場相比，其安全可靠、經濟高效、開放共享、可持續的優點也更加顯著。”汕頭供電局計劃發展部總經理謝小偉介紹。
目前，基地規劃第3、第4個機位正在有序推進前期工作，并爭取于近期開工建設。同時，基地配套建設的試驗樓，將瞄準國家級實驗室標準，高水平打造科研創新平臺。建成后，將補足行業內大容量風機檢測認證的場地“缺口”，帶動風電產業自主創新和做大做強，推動新能源的安全高效并網和高質量發展。
工作人員進行試驗基地機位建設。 受訪者供圖
汕頭供電局項目負責人介紹道，廣東省風電臨海試驗基地建成將進一步補齊汕頭海上風電全產業鏈認證檢測環節，助力汕頭市完善“1+3+3”海上風電生態體系和國際風電創新港建設，服務海上風電高質量發展。目前，廣東電網汕頭供電局正在全力推進試驗基地新機位及附屬設施的落地建設，推動基地早日具備更大檢測試驗能力，為打造國際領先的海上風電試驗基地貢獻力量，助力汕頭市走好“工業立市、產業強市”之路。
隨著新機位的陸續建成，基地將迎來新一批前來接受“考核”的新型風機。近期，基地的首臺海上風電并網測試機組已通過國家認證，正式投入市場使用。事實上，2022年9月，該試驗基地就已順利完成首臺大容量海上風電機組的型式認證試驗。檢測的機型為應用于揭陽神泉二350兆瓦海上風電增容項目、電氣風電全新生產的11兆瓦新型機組。型式認證的完成，將有力護航該大容量海上風電機組實現安全并網。
據電氣風電相關負責人介紹，作為國內已測試的最大單機容量機組，該檢測開創性地在國內采用兩個6MW測試設備并聯方式進行電網適應性檢測，在試驗基地10KV的接入電壓下兩個月便完成了并網相關的5個測試認證。測試期間，其單日最高發電量達到了232000度電，單日等效滿發小時數達到了21小時，充分驗證了機組優異的發電性能。
“‘在測試言測試’是遠遠不夠的。站在局部看全局，測試是階段性的可靠性驗證的終點，更是全流程、全生命周期解決方案不斷升級迭代的起點。”該負責人認為，對電氣風電而言，測試驗證可以反哺設計、倒逼設計迭代，乃至反哺各流程、各環節的優化提升。
以上述提及的11兆瓦新型機組測試為例，機組測試驗證十分嚴苛，除常規型式測試，還額外進行了40多項的特殊驗證項目。通過機組安裝的100多個傳感器進行信號輸入，驗證機組整機及部件的設計性能，包括整機的冷卻系統、變流器控制系統、臺風模式下的臺風策略等，保障機組在極端惡劣工況下也能可靠運行。
測試完成后，在完成既定目標的基礎上持續優化方案，開展其它專題研究以優化提升整機性能，電氣風電額外列出了20多個專題，每周定期進行專題分析和方案推進。“這也意味著，每一次測試，都是風機設計的再出發，在不斷迭代中，最終達到可靠性和成本最佳平衡點的設計閾值。”電氣風電相關負責人表示，測試驗證是一個長期積累、不斷投入的浩大工程，短期內無法驗證產出，只有完善提升這一關鍵環節，才能推動海上風電技術的更快提升和風電產業的高質量發展。
目前，試驗基地所在的海上風電創新產業園已有包括生產機艙罩、塔筒、柔性直流設備等在內的多家海上風電產業鏈上下游企業入駐。據悉，該基地遠期還規劃融入柔性直流輸電、風儲協同控制等科技創新元素，支撐風電新技術和新裝備研發。廣東電網公司負責基地的投資建設和運營管理，風機制造企業可申請機位開展相關檢測，在一個園區內就能完成風機“生產—組裝—認證”的愿景將成為現實。
