藍海馭長風 萬里惠千城

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

6月24日，全國科技大會、國家科學技術(shù)獎勵大會、兩院院士大會在京召開，由三峽集團作為第一完成單位申報的“海上風電安全高效開發(fā)成套技術(shù)和裝備及產(chǎn)業(yè)化”項目獲得2023年度國家科學技術(shù)進步獎一等獎。這是繼“長江三峽樞紐工程”榮獲國家科學技術(shù)進步獎特等獎后，三峽集團再一次作為第一完成單位榮膺國家科學技術(shù)進步獎。

▲ 2021年的三峽能源福建興化灣海上風電場，建設有當時單機容量亞太地區(qū)最大、全球第二大的10兆瓦風電機組 三峽能源供圖

我國海上風能資源豐富，發(fā)展海上風電對保障我國能源安全、推進綠色低碳轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標具有重要意義。十多年來，中國海上風電事業(yè)從“一片空白”走向“世界領先”，海上風電裝機容量登頂世界，海上風電產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。一代海上風電人與風為伍、踏浪而行，為我國經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展打造“藍色引擎”。

風起東海濱

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

距會址70公里，34臺風機矗立于碧海之上。這座因世博會而建設的亞洲第一個大型海上風電場——上海市東海大橋風電場不僅為世博會送去清潔能源，更向世界彰顯著中國探索“藍色引擎”的決心。

經(jīng)略海洋、向海圖強，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)展海上風電，更是我國基于地理特征、資源稟賦和發(fā)展機遇的考量。

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

“綠色賬本”里，有“降碳”之計?！半p碳”目標下，海上風電正成為我國推進能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。據(jù)測算，海上平均風速比陸上高20%左右，海上風電年平均利用小時數(shù)超過2500小時，最高可超過4000小時，平均比陸上風電高500小時左右，同時距負荷中心較近，具有更高的能源效益。

“發(fā)展大計”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，海上風電是典型的鏈條式產(chǎn)業(yè)，不僅能夠帶動關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)動重型運輸、鋼鐵、化工等關聯(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國，能源的飯碗必須牢牢端在自己手里。然而，我國能源供應和能源需求逆向分布特征明顯，東部地區(qū)人口密集、經(jīng)濟發(fā)達、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。我國海域面積遼闊，近海5-50米水深范圍內(nèi)，風能資源技術(shù)開發(fā)量約5億千瓦，深遠海風能資源可開發(fā)量是近海的3-4倍。公開報道顯示，到2030年，海上風電發(fā)電量占東部沿海地區(qū)用電量比重預計約10%；到2060年，該比重將超過30%。海上風電將成為我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和應對氣候變化的重要支撐。

▲全球首臺16兆瓦海上風電機組 攝影：韓磊

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

海洋經(jīng)濟的發(fā)展水平是衡量一個國家綜合實力的具體體現(xiàn)，高端海洋裝備和前沿海洋工程技術(shù)更是全球海洋科學技術(shù)的制高點，推動海上風電安全高效規(guī)?；?jīng)濟性開發(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)化機遇，抓住機遇練本領，最終形成海上風電高質(zhì)量發(fā)展的扎實推力。

風貫三萬里

說到海上風電，不能繞開兩片海。一片是海上風電“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電場誕生。

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

不出海，捕風生電只是空談；出海，技術(shù)底子薄，連打樁都是難事。

2021年末，315臺“中國三峽”風機颯颯列陣南海，四大類16種細分基礎型式匯集出海上風電基礎的“博物館”，以多個“全國之最”“世界之最”為我國海上風電發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗。

“扎”下風機的，是怎樣一支隊伍？

一支過大江、進大山、建大壩的隊伍，一支建設運營著世界最大水工程的隊伍。

在十余年時間里，這支隊伍凝聚產(chǎn)學研聯(lián)合體數(shù)十家單位、上萬名建設者，伴隨著我國海上風電從潮間帶、淺海向深遠海挺進的腳步，在海上風電場設計、施工安裝、運行維護和電力送出方面全面實現(xiàn)國際引領。

為什么是這支隊伍？

讓我們將視野拉遠，溯長江而上尋找答案。

2010年，金秋十月。當東海大橋風機陣列展臂旋轉(zhuǎn)時，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。從水電到風電，盡管事業(yè)不同，但創(chuàng)新精神不會斷檔?！比龒{集團科技創(chuàng)新部主任劉運志感慨，“我們不斷錘煉‘出題者’‘答題者’和‘應用者’能力，聚集優(yōu)秀團隊集中攻關，帶動行業(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，三峽集團加快海上風電集中連片規(guī)模化開發(fā)，全面掌握海上風電開發(fā)、建設、運營等核心技術(shù)，實現(xiàn)規(guī)模、管理、技術(shù)、標準、人才、品牌“六個引領”。

——設計更安全。面對海底地基復雜、臺風強、浪流大等海洋環(huán)境，創(chuàng)新系列海上風電新型基礎結(jié)構(gòu)，創(chuàng)立復雜海洋環(huán)境海上風電設計理論方法體系。

圍繞工程項目開展風機復合筒型、大直徑筒型、新型嵌巖樁等筒基礎結(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、新理論推動海上風電安全發(fā)展拾級而上。

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

——發(fā)電更高效。持續(xù)推動海上風電機組大型化發(fā)展，解開我國海域特有環(huán)境適應性難題，實現(xiàn)海上風電機組臺風期發(fā)電功能。

推動了4兆瓦到16兆瓦系列海上風機的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，引領風機容量進入“兩位數(shù)時代”。投運以來，“中國造”風機陣列成功經(jīng)受多次超強臺風考驗，化“臺風危機”為“發(fā)電良機”。

——送電更長遠。勾勒集中連片規(guī)模化及深遠海發(fā)展藍圖，解決了高電壓大容量海上風電電力集中送出關鍵技術(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電柔性直流輸電系統(tǒng)，為海上風電向深遠海、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：“為突破我國海上風電高效、優(yōu)質(zhì)、低成本、規(guī)?；_發(fā)的技術(shù)瓶頸，形成自主創(chuàng)新的成套技術(shù)與裝備，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”“總體達到國際領先水平”。

僅僅十余年，從“一片空白”到“國際領先”，短短四個字的變化，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電場的心情，或許這也是第一代海上風電人對使命的回應——

“很興奮，但也有責任重大帶來的壓力。”

風勁潮涌時

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“藍色走廊”上，獲獎項目創(chuàng)新成果已成功應用于遼寧莊河、江蘇如東、福建興化灣和廣東陽江等我國70%以上海上風電項目，支撐超過2400萬千瓦規(guī)模的海上風電建設，經(jīng)濟效益超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電項目每年可為粵港澳大灣區(qū)提供約56億千瓦時的清潔電能，相當于減排二氧化碳480萬噸，可滿足240萬戶家庭年用電量。

綠色發(fā)展，動力向“新”。海上風電是復雜的系統(tǒng)工程，需要并網(wǎng)送出、海上施工、運行維護等配套工程技術(shù)配合，這為地方經(jīng)濟帶來綠色增長極。江蘇小城如東，這個一度以化工、食品、農(nóng)業(yè)、紡織為主的縣城，在引入以風電為主的新能源產(chǎn)業(yè)企業(yè)群進駐后，形成集制造、施工、運維、檢測為一體的海上風電設備制造全產(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電機組在三峽集團平潭海上風電場刷新海上風電單機日發(fā)電量世界紀錄。從平潭“一點”向南北“一線”縱觀，從服務東北振興戰(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“藍色走廊”正從能源“神經(jīng)末梢”變?yōu)椤皬娊罱」恰保c“西電東送”國家戰(zhàn)略構(gòu)成時空互補，為我國能源安全帶來澎湃動能。

從戰(zhàn)略目標看，構(gòu)建海洋新質(zhì)生產(chǎn)力，重點在于保障國家能源安全。目前，全球70%的潛在海風資源位于水深大于60米的深水海域?！笆奈濉焙笃?，我國海上風電將向風速條件更好、但建設條件更嚴苛的深遠海推進。

發(fā)展海洋新質(zhì)生產(chǎn)力，需要海洋技術(shù)和海洋裝備的科學水平和新型海洋工業(yè)體系的支撐。其中，勘察設計技術(shù)、裝備技術(shù)、施工技術(shù)、輸電技術(shù)有待更多“零的突破”；海上風電跨入平價時代，降低海上風電運維成本、推動海上風電數(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電項目 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)略機遇不能靠坐等實現(xiàn)，而要在最有利于發(fā)展的時期，用持續(xù)的奮斗和變革，贏來有利于發(fā)展的時空因素的疊加。

迎向海上風電發(fā)展的“黃金時代”，唯有破浪前行。

大浪淘重器，藍海起“三峽”。