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一臺16兆瓦的海上風電機組，有多大？

——單支葉片長123米，能夠同時容納300個成年人并肩站立，葉輪掃風面積約5萬平方米，相當于7個標準足球場。

一臺16兆瓦的海上風電機組，能發(fā)多少電？

——滿發(fā)風速下，每年可輸出超過6600萬千瓦時的清潔電能，能夠滿足3.6萬戶家庭一年的生活用電。

7月19日，全球首臺16兆瓦海上風電機組在福建北部海域順利完成并網(wǎng)發(fā)電。這是目前全球范圍內(nèi)單機容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕的風電機組。

協(xié)同、創(chuàng)新、突破，中國海上風電裝備正為全球行業(yè)發(fā)展樹立新標桿。

百米高空“穿針引線”

記者從福州長樂松下港乘船出發(fā)，經(jīng)過兩個多小時航行，寬闊蔚藍的海面上，陣陣海風勁掠而過，一臺白色巨型風車正在展翼“捕風”。

據(jù)長江三峽集團福建能源投資有限公司執(zhí)行董事、黨委書記雷增卷介紹，16兆瓦風電機組輪轂中心高度152米，約相當于一座52層大樓的高度；機艙、發(fā)電機組合體重達385噸，相當于190臺越野車的重量；單只葉片重54噸，葉輪掃風面積約5萬平方米。

這樣的龐然大物，是如何穩(wěn)穩(wěn)地立在海上的？

負責現(xiàn)場施工的中鐵大橋局平潭外海海上風電場項目經(jīng)理程細平說，這里常年風高浪急、海況惡劣，施工作業(yè)本就困難重重。再加之海上大兆瓦風機的尺寸和重量，都遠高于陸上風機，更為裝機帶來挑戰(zhàn)。

“葉片長度123米，是目前全球最長的葉片。”程細平說，在吊裝時需要將每支葉片的直徑為42毫米的176顆螺栓同時插入直徑為45毫米的螺栓孔里面，實現(xiàn)葉片與輪轂精準對接，這堪稱百米高空中的“穿針引線”。

工欲善其事，必先利其器。為確保風機安裝任務順利完成，施工方從廣東沿海調(diào)來由三峽集團投資建造的全球首艘2000噸級海上風電安裝平臺——“白鶴灘”號。

“穩(wěn)是在百米高空進行吊裝作業(yè)的關鍵，任何一絲晃動對于吊裝作業(yè)來說都有可能產(chǎn)生嚴重的影響。”三峽物資招標公司“白鶴灘”號技術負責人王懷剛說，“白鶴灘”號海上風電安裝平臺可將120米高的樁腿插入海底，牢牢站立在海上作業(yè)點，通過馬達發(fā)力將平臺升至海面上方，在施工時穩(wěn)如磐石，從而完成毫米級高精度吊裝。

為了搶抓施工窗口期，吊裝工作必須爭分奪秒。王懷剛說，從6月23日開始，“白鶴灘”號海上風電安裝平臺上的100多位工作人員就日夜奮戰(zhàn)，采用分體式吊裝的辦法，分別安裝風電機的塔筒、機艙、發(fā)電機、輪轂和葉片。

6月28日14時30分，經(jīng)過30多個小時不間斷的葉片安裝，16兆瓦海上風電機組成功吊裝。

關鍵核心部件全面國產(chǎn)化

業(yè)內(nèi)認為，這臺由三峽集團與金風科技聯(lián)合研發(fā)的16兆瓦海上風電機組，標志著中國海上風電在高端裝備制造能力、深遠海海上風電施工能力上實現(xiàn)重要突破，達到國際領先水平。

“這臺機組在關鍵核心部件上實現(xiàn)了全面的國產(chǎn)化。”雷增卷說，長期以來，我國海上風電裝備國產(chǎn)化水平較低，尤其是核心部件主軸承、超長葉片長期對外依賴。此次在風機主軸承、葉片和傳動鏈等方面實現(xiàn)重大突破。

“主軸軸承是風電機組核心部件，素有風電機組心臟之稱。”三峽集團福建公司工程管理部負責人周興政說，此前由于主軸軸承技術壁壘高，風機主軸軸承主要依賴進口。此次金風科技聯(lián)合洛陽軸承協(xié)同創(chuàng)新，歷時9個多月，外徑可達3.2米的主軸軸承順利下線交付，實現(xiàn)了國產(chǎn)替代。

周興政說，為保證軸承符合工藝要求，研發(fā)團隊冒著高溫全程跟蹤軸承的熱處理過程，順利實現(xiàn)軸承裝配一次成功，軸承尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度達到P5級較高精度，為主軸軸承的國產(chǎn)化積累了寶貴經(jīng)驗。

葉片研發(fā)、生產(chǎn)，也是一個重要的突破點。牽頭葉片研發(fā)的金風科技研發(fā)中心工程師袁淵說，對于123米長的這樣一個“巨無霸”，既能抗彎，還要足夠輕質(zhì)、可靠性好，這對葉片的材料、設計和加工工藝等提出了更高要求。

在葉片加長的基礎上，如何減重？袁淵介紹說，超長的葉片使得以往的玻纖和樹脂材料無法滿足需求，經(jīng)過多次試驗后，葉片的內(nèi)部主梁結構首次采用碳纖維材料，重量減輕了20%。

一次次試驗、一項項對比……歷時一年多技術攻關，16兆瓦海上風機葉片終于成形，通過測試。

大塊頭更有大智慧。“機組全面實現(xiàn)了數(shù)字化和智能化。”袁淵說，遍布整機的數(shù)百個傳感器和機艙上的激光雷達可以感知溫度、濕度、風速等信息，數(shù)字化跟蹤機組的運行狀態(tài)，在惡劣氣象條件下，還能通過機組自身的智慧“大腦”，進行風機角度、功率的調(diào)節(jié)。

“大兆瓦機組可以有效減少同等裝機規(guī)模的風機數(shù)量，節(jié)約海域使用面積，是當前海上風電降本增效的重要途徑。”雷增卷說，16兆瓦海上風電機組的安裝推廣，將有效降低海上風電項目度電成本、提高項目收益率，具有顯著的行業(yè)引領示范作用。

“海上風電是典型的鏈條式產(chǎn)業(yè)。16兆瓦風電機組擁有上萬個零部件，這離不開上下游產(chǎn)業(yè)鏈的支撐。”金風科技股份有限公司總裁曹志剛說，這充分展現(xiàn)了中國風電產(chǎn)業(yè)在技術創(chuàng)新、供應鏈協(xié)同、工程能力、實驗測試等方面的綜合實力，為全球海上風電發(fā)展樹立了全新的標桿。

海上風電挺進深遠海

業(yè)內(nèi)認為，16兆瓦機組的成功應用，標志著我國風電裝備產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了從“跟跑”到“并跑”再到“領跑”的歷史性跨越。

“過去國內(nèi)海上風電開發(fā)由于起步晚，在人才、技術、標準等各方面都與國外存在很大差距。”雷增卷說，依靠強大的自主創(chuàng)新，中國風電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了海上風電產(chǎn)業(yè)鏈核心技術突破和海上風電裝備制造的產(chǎn)業(yè)化、國產(chǎn)化。

“中國的風電產(chǎn)業(yè)鏈從小到大、從弱到強。”曹志剛說，上下游互相交織的開放性合作，不僅推動全行業(yè)向大兆瓦海上風機升級，還讓創(chuàng)新技術在更多的下游實踐應用中不斷地完善，讓中國風電整機和配套供應鏈產(chǎn)品在全球風電市場上具有更強的競爭力和吸引力。

當前我國風電裝機規(guī)模已穩(wěn)居世界首位，風電早已成為我國重要的電力來源。業(yè)內(nèi)認為，隨著我國大容量海上風電機組的技術進步和商業(yè)化進程，我國海上風電前景廣闊，已經(jīng)從淺海向深遠海挺進。

“當前，深遠海已成為海上風電布局的新方向，技術創(chuàng)新助推海上風機進入‘大’時代。”中國能源研究會特邀副理事長鐘俊表示，隨著海上風電從探索期、培育期進入到高速的發(fā)展期，海上風電布局也從近淺海逐步向深遠海挺進，在關鍵技術和制造能力及應用領域等方面不斷進步。

在“雙碳”目標指引下，全球能源結構重塑，海上風電成為我國推進能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。

“海上風電具有產(chǎn)業(yè)鏈長、技術含量高、產(chǎn)業(yè)規(guī)模大等特點。我國擁有豐富的海上風能資源，海上風電作為我國實現(xiàn)‘雙碳’目標的重要支撐，具有良好的發(fā)展前景。”中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖說，在新舊動能轉(zhuǎn)換和經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)型發(fā)展中，綠色、便宜的風電將發(fā)揮越來越重要的基礎支撐作用。

風從海上來，潮起正揚帆。今天，中國的海上風機在更廣闊的海域安家落戶，繼續(xù)著變海風為能源的努力。 

原標題：御風而行逐深藍——全球首臺16兆瓦海上風電機組并網(wǎng)發(fā)電的背后