從海上風電安裝平臺“白鶴灘”號看廣東海工重器之威海上作業“如履平地”靠什么

2023-10-27 來源：南方日報瀏覽數：237

今年6月底，在福建平潭外海，全球超大單機容量16兆瓦海上風電機組吊裝現場，從廣東遠道而來的“白鶴灘”號展現出了真正的實力。在152米、近50層樓高的空中，其憑借巨型起重機的“穿針引線”，將長達123米的風電機組葉片精準插入輪轂孔位，對位精度達到毫米級。

　　如果你有機會一睹海上風電安裝平臺“白鶴灘”號的真容，你一定會被這個“海上巨無霸”所震撼——它依靠4條長達120米、近40層樓高的三角形桁架式樁腿，穿過淤泥深深扎入海底，穩穩“站立”在海面上；而它那長達130米、起吊能力達2000噸的“巨臂”，足足可以同時吊起1300多輛小轎車。

　　作為國內首艘2000噸級海上風電安裝平臺，“白鶴灘”號在設計和建造上實現了哪些突破？在長年風高浪急的深海面上，它是如何做到“如履平地”的？究竟是哪些技術的加持，讓它能夠完成如此高精度的作業？廣東還有哪些自主研發建造的海工裝備利器？

　　“海上巨無霸”誕生就注定不凡

　　海上風起“綠電”來。海上風電作為一種可再生的能源，具有清潔、高效、可規模化開發等特點。風電機組的功率和容量是衡量海上風電發展水平的重要指標之一。

　　而我國自主研發的16兆瓦海上風電機組，是目前全球范圍內已投產的單機容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕的海上風電機組，年均可生產“綠電”超過6600萬千瓦時，能夠滿足3.6萬戶三口之家一年的生活用電。

　　如此大功率的海上風電機組，其安裝和運維自然也面臨諸多挑戰。然而，作為目前全球最先進的風電安裝平臺之一，“白鶴灘”號憑借強大吊裝能力、適應復雜海況設計和先進的施工工藝，以“舍我其誰”的氣魄，出色地完成了這一高難度任務。

　　“白鶴灘”號勇擔重任、攻堅克難的底氣從何而來？這要從一條時間軸說起：2021年7月30日，“白鶴灘”號海上風電安裝平臺正式開工建造；2022年9月28日，其在廣州南沙正式交付投運；今年2月5日，前往廣東陽江海域開展首次施工作業……為保證應用效率，從開工建造到完成首個施工項目，“白鶴灘”號用了僅1年6個月，堪稱“神速”。

　　速度快，體現在每個環節的高效施工。據悉，“白鶴灘”號先行地面生產周期僅126天，主船體搭載成型41天，進塢90天實現主發電機動車，15天完成電站主系統調試，創下了同類型平臺中最快的建造紀錄。

　　除了高效的施工和管理，“白鶴灘”號的成功還離不開中國船舶集團旗下的中船黃埔文沖船舶有限公司、三峽集團旗下的長江三峽設備物資有限公司、中國船舶集團第七〇八研究所和中國船級社等單位的聯合打造。這些單位通過密切溝通合作，共同攻克了一個又一個技術難題，確保了“白鶴灘”號的順利交付和使用。

　　交船時，“白鶴灘”號就創下的幾個國際之最——船體長126米、寬50米、型深10米，是目前國內起吊能力最強（2000噸）、作業水深最深（70米）、可變載荷最大（6500噸）、甲板面積最大（4200平方米）的自升自航式一體化風電安裝平臺。

　　如何做到精準“穿針引線”？

　　“海況瞬息萬變，狂風巨浪常常給海上作業帶來巨大困難。”“白鶴灘”號開發部技術負責人周冠崇介紹，“白鶴灘”號獨特的4條三角形桁架式樁腿結構，讓它能夠“任憑風浪起，穩坐釣魚臺”。

　　其中，4條樁腿高120米，配有4套齒輪齒條式電控升降系統，單樁額定升降能力8100噸，長度可伸出船底板以下95米，最大作業水深70米，能夠適應各種深水區域的海上風電安裝需求。

　　樁腿還專門設計有錐形樁靴，配備大流量沖樁系統，能夠在深淤泥海底層輕松插拔樁，如巨型“腳掌”般牢牢“站立”在海上作業點上，使平臺船體完全脫離水面，不受海浪影響，保障起重機對大容量風機的起重要求。

　　在建造階段，團隊面臨著更為嚴峻的挑戰。由于“白鶴灘”號的特殊設計，建造過程中的每一個細節都至關重要。為了確保平臺的穩定性和安全性，團隊采用了高強度鋼材和先進焊接技術，確保船體的堅固耐用，能夠抵御海上各種惡劣環境的考驗。

　　“白鶴灘”號的精度要求之高、焊接難度之大，是其建造中的主要技術難點。“像升降基礎的耐磨板與樁腿間的間隙就僅為4毫米。”周冠崇說，面對復雜的升降基礎結構、狹窄的作業空間、焊接工藝極為復雜的特制鋼材等施工難點，技術人員和施工人員展現出了頑強的毅力和團隊協作精神，最終成功完成了樁腿的制作和吊裝合攏以及升降基礎的制作、加工、安裝、試驗。

　　高效精準的作業能力是“白鶴灘”號的另一大亮點。這要歸功于其2000噸繞樁式回轉起重機，繞樁直徑達13米，28米吊載幅度內吊載能力達2000噸，最大起吊高度達到水面以上170米，能夠起吊風電基礎和風機設備，大幅增強近海深水區及深遠海風電機組施工安裝能力。

　　此外，在海況復雜的海域，“白鶴灘”號依靠穩定性強、定位精度高的DP-2動力定位系統，克服風浪流等海況的影響，在海上精準定位。同時，該系統能夠在活動部件或單個系統出現故障時，自動保持船位和艏向，確保作業的安全性。

　　值得一提的是，“白鶴灘”號實現了升降系統、起重機等核心作業裝備的全國產化，在它研制成功的那一刻，標志著我國已經成功掌握了建造的核心技術，為我國自升自航式一體化風電安裝平臺實現國產化奠定了基礎。

　　廣東近年來有哪些新突破？

　　逐夢深藍征程上，廣東勇攀科技高峰。除了“白鶴灘”號，廣東在海工裝備制造業領域的探索從未停止，近年來涌現出一系列令人矚目的海工裝備創新成果。

　　與“白鶴灘”號一樣，智能型無人系統母船“珠海云”也孕育于黃埔文沖船廠，是全球首艘具有遠程遙控和開闊水域自主航行功能的科考船。

　　打造這樣一艘科考船并非易事。“珠海云”項目相關負責人坦言，建造“珠海云”需要克服船外觀復雜線性曲面工藝難題、不同材質間復合焊接工藝技術難點，以及玻璃幕墻適應無限航區船體海上變形安裝工藝難點。“‘珠海云’國產化程度達98%，其動力系統等核心要素均為我國自主研制。”上述負責人表示。

　　如何用新能源代替燃油，推動綠色船舶發展，是廣東海工裝備近年來的重點發展方向。

　　今年2月，由中國船舶集團有限公司旗下廣船國際有限公司（下稱“廣船國際”）建造的5萬噸甲醇雙燃料化學品/成品油船5號船在造船平臺生產線上舉行上船臺儀式，該船是國產首型甲醇雙燃料油船，配備的甲醇雙燃料驅動系統可采用燃油、燃油水合物、甲醇、甲醇水合物4種燃料模式驅動，實現減碳、減氮、減硫。

　　廣船國際相關負責人表示，當前正大力推進綠色船舶建造，“我們已經交付4艘甲醇雙燃料動力船舶，目前手持綠色船舶訂單數量超過20艘。”

　　而邁向深藍的征途中，廣東的海洋工程裝備制造業也在深海里不斷創造紀錄。

　　海洋油氣管線是海洋油氣能源介質最高效的遠距離輸送方式，但在很長一段時間內，其制造技術被歐美先進國家所壟斷。