国家能源集团建成全球首个漂浮式风渔融合平台

来源：中国能源新闻网 时间：2024-04-28 11:36

——国家能源集团“大风车”遇到“蓝色粮仓”

林启鑫

　　东海之滨，清风拂绿，春和景明。

　　福建莆田南日岛国家级海洋牧场海域，晴空下的万顷碧波中，一排排海上风机御风而立，叶片迎风转动，源源不断地输送着绿色电能。风机中间，伫立着引人注目的“国能共享号”——国家能源集团龙源电力开发建设的全球首个漂浮式风渔融合平台。

　　4月2日，首批1万尾大黄鱼鱼苗成功入住“国能共享号”，标志着该项目渔业养殖方案正式落地实施，开启了新时代“新能源+”立体化开发的新篇章，推动形成“海上发电、海下养鱼”的融合发展新模式。

　　建成投产后，“国能共享号”一天可发电9.6万千瓦时，约能满足4.2万人一天的生活用电需求，此外，一个养殖周期的鱼品收入就能达到数百万元，实现新能源发展与传统海洋经济共享共进、互促共赢。

融合，勾勒新发展蓝图

　　南日岛的洁白风车如林矗立，风车转动，将原本穿岛而过的风变成了清洁能源。这里是福建省唯一一个国家级海洋牧场示范区，海水养殖面积超4500公顷。

　　由于需要统筹规划海上风电和渔业养殖区域，并预留一定的间隔空间，南日岛逐渐面临海上风机和海上牧场的“饱和”状态。如何进一步发展海洋经济，成了龙源电力福建公司高质量发展的突出问题。

　　要提高海洋经济开发能力，就要走综合利用海洋的新思路，推动海上风电与深远海养殖之间的融合。在此背景下，“国能共享号”应运而生。

　　“国能共享号”是全球首个深远海浮式风电与养殖一体化设计结合的项目，建于福建莆田南日岛国家级海洋牧场示范区，水深约35米，采用三立柱半潜式平台，立柱边长约70米、平台总高24米、设计吃水14米，总重量达4900吨，相当于3000余辆小汽车的重量。平台中间取正六边形作为养殖区域，养殖水体约10000立方米，相当于5个标准游泳池的大小。

　　“国能共享号”开创性地将海上风力发电和深海养殖平台合为一体，实现海洋经济的跨产业融合。针对传统海洋牧场普遍存在“供电不足、供电不稳定”的情况，导致大型现代化牧场增养殖设备、资源环境监测设施等无法使用，增养殖效率低、危险系数高等综合性难题，“国能共享号”平台上安装一台4兆瓦海上风电机组以及轻质柔性光伏组件，利用风机、光伏等绿色电力为养殖投喂设备、养殖监控设备、洗网设备、渔网绞车等养殖设施供电，达到“自发自用”的目的。

　　同一海域中，既能利用风力发电，又能进行渔业养殖，实现海洋资源的集约、高效、环保利用和“立体式”开发，是“国能共享号”的最大特点。

　　“国能共享号”一经推出，就获得了不少渔业养殖企业的关注。秀屿区南日镇后叶村村民杨文发靠海为生，有着15年渔业养殖经验，对“国能共享号”的投用充满期待：“既能发电、又能养鱼，科技感满满。平台周边投放饵料也会引来更多鱼类，增加我们的捕捞收入。”

创新，赋能新质生产力

　　“作为全球首个漂浮式风渔融合项目，从项目设计到项目建造，再到项目首批鱼苗成功投放，每一步都充满了未知的挑战。我们坚持守正创新，融合发展，通过‘国能共享号’引领海上风电向深远海挺进。”龙源电力福建公司党委委员、副总经理，“国能共享号”项目负责人陈勇说。

　　作为深远海漂浮式风电与渔业养殖一体化设计概念在世界范围内的首次创新实践，“国能共享号”是国家能源集团2020年度十大重点科技项目之一，入选2021年度“中国科协十大产业技术问题”，列入福建省2022年度科技重大专项计划。

　　面对无先例参考、跨行业融合等多重因素叠加，在项目初始设计建造阶段，龙源电力深入开展能源电力、风机制造、海洋工程、渔业养殖等跨领域、跨学科技术融合研究，全力攻克漂浮式风电基础设计、风电机组适应性改造、动态海缆及锚泊系统设计等技术，完成总体性能、结构、系泊、机械、电气、养殖等14个专业设计，实现“平台结构、海洋空间、运营功能”多空间多层次共用。

　　“我们还开发出了适用于漂浮式风机的控制算法及使用平台稳定控制策略，完成了10余项关键设计升级，保证浮式风机系统的稳定性，多项技术实现从‘0’到‘1’的突破，填补了技术空白领域，解决我国深远海海上风电开发的技术难题。”林燊说道。

　　在养殖方面，“国能共享号”养殖网箱网衣选用了低碳低蠕变的超高分子量聚乙烯纤维材料编织，采用分片式结构，可承受50年一遇极端海况荷载，设计寿命长达5年，为国内海洋养殖行业最高标准。同时，项目搭载了完善的信息化、现代化、智能化的深远海养殖设备，包括网衣清洗机器人系统、自动投喂系统、海洋环境监测和鱼体监测系统等，并同步搭建了在线监测水质环境和水文数据的传感器，可对水体温度等关键参数进行监控，远程观察评估鱼的生长状态和尺寸重量，有效防控风险，提高养殖收益率。

　　此外，龙源电力还将在“国能共享号”上线应用一体化监控系统，实时采集平台风机、箱变、海缆、光伏、养殖、消防等10余类设备的全量数据，并在常规风电、光伏监控基础上，创新融合了基础平台倾仰角度、横荡、系泊锚链拉力等漂浮式平台指标监测，实现了“漂浮式风电+深海养殖”的多元一体化监控，多维度实时监视和设备故障报警，为深远海风能资源开发与渔业养殖融合发展提供数字化监控贡献了“国能智慧”。

　　“‘国能共享号’一方面解决了海上风电向深远海发展的技术瓶颈，另一方面推动了海水养殖向深远海发展。两者结合将有效降低综合成本，有利于引导我国风电开发迈入深远海。”陈勇表示。

实干，笃行不怠创一流

　　受益于台湾海峡“狭管效应”影响，南日岛区域被称为“海上风电明珠”，全年4级风以上时间达300天以上。风大、水深、浪高等地理环境特点，是“国能共享号”项目落地必须要啃下来的“硬骨头”。

　　“国能共享号”主要施工工序有浮式平台建造、吸力锚建造、吸力筒施工、浮体拖航、风机安装、整体拖航、锚链回接等，点多、面广，无法形成长时间的连贯性作业。“我们必须转变思路，化整为零，碎片化作业，高起点谋划、高质量推进，向海图强打造‘一流工程’。”龙源电力福建公司工程建设部负责人林燊说道。

　　漂浮式基础设计建造是“国能共享号”平台建设的关键环节，上承浮式风机、下托养殖网箱。龙源电力坚持产学研一体化推进，联合高校、科研院所等单位，针对东南沿海夏季多台风等恶劣天气环境，综合分析适用海域、水动力性能、结构性能、设计建造安装等因素，经过多轮仿真模拟和设计优化，探索形成了一种适合我国海域的漂浮式基础型式。

　　“在仿真计算过程中，我们前后进行了4轮迭代计算，每轮计算仅风机的工况就超过5万个。不仅如此，我们还通过水池实验模拟了数百个极端工况，全面检验关键性能参数的准确性。”林燊介绍。该平台设计已获得中国船级社原则性批准（AIP）证书，设计成果通过中国船级社、挪威船级社等业内专业机构审查验证。

　　万事俱备，只“欠”东风。2023年9月，“国能共享号”浮式平台拖航抵达福建平潭金井码头，开展浮式风机吊装。彼时的福建即将进入“盛风期”，施工窗口期进一步缩减，风机吊装任务更加艰巨。受风况影响，尚未下锚的漂浮式平台在海上不断摇摆，使浮式风机叶片与塔筒的对接始终处于不稳定状态，给吊装作业带来了许多不确定因素。面对“不可能”的任务，林燊24小时蹲点现场，按照“人停设备不停”的倒班工作机制，以分保时、以时保天，紧抓每一个窗口期，在确保安全的前提下，组织施工单位争分夺秒地进行吊装。经过3天4夜的奋战，浮式风机安装工作成功完成，创造了行业内漂浮式风机最短安装工期纪录。

　　“‘国能共享号’届时整体拖航至预定海域后，将通过锚链和吸力锚筒与海床连接固定。吸力锚的施工，相当于海上风机基础施工。”龙源电力海上事业部海工专责、项目现场负责人赵乐川介绍。

　　南日岛海域海底沟壑纵横、暗礁交错，岩体复杂多变，给锚的型式及位置选择带来很大挑战。该公司充分借鉴莆田南日岛海上风电场一期项目施工经验，与各单位充分研讨分析后，确定采用吸力锚方案，并对机位附近采取浅地层剖面物探法分析岩石埋深情况，首次在漂浮式风电领域应用船体端部连接张紧器，集导向、止链、张紧功能于一体，显著提高海上锚链回接效率，降低作业风险，最终顺利完成项目9个吸力锚沉贯工作，为打牢“浮式基础”奠定了基础。

　　“国能共享号”的建成投产是龙源电力坚持多元化、快速化、规模化、效益化、科学化发展新能源的实践，今后，龙源电力将不断探索“新能源+”融合发展自然经济模式，为推动绿色低碳发展、建设美丽中国贡献力量。

责任编辑：闫弘旭