近日,龍源福建南日海上40萬千瓦風電一期項目順利完成220kV海底電纜倒送電,標誌著由龍源中能公司負責打造的國產首條220kV海上風電「大動脈」成功投入運行,實現了國產220kV海底電纜敷設工程的歷史性突破。
勇於擔當,挺進海上
近年來,海上風電以其豐富的風能資源、穩定的發電輸出、優越的盈利能力,成為了風電開發的「必爭之地」,但海上惡劣的施工環境、複雜的技術難題卻使多數開發商只能「望洋興嘆」。龍源電力作為最具實力的風電開發商,始終高度重視海上風電技術的發展,早在2010年就投產了世界首個海上(潮間帶)風電項目,並以此為基礎建成國內最大海上風電場。
2014年,中國長江以南第一個海上風電項目——龍源福建莆田南日島40萬千瓦海上風電項目開工建設。該項目採用220kV光電複合海底電纜線路作為其送出「大動脈」,這是國產首條220kV單芯長距離海底電纜,也是現階段世界上最大截面積的單芯海纜,其重要意義和施工難度不言而喻。作為南日海上風電項目的主要技術支持單位,龍源中能公司勇挑重擔,承擔了此次海底電纜敷設的技術攻關工作,第一時間成立了「海上風電工程技術研究室」,抽調精幹力量開展高壓海纜敷設的研究與實施工作。
陽光、海浪、沙灘……在多數人眼中,大海是浪漫和美麗的象徵,可是在海上風電人的眼中,大海卻是另一番景象:舒適的陽光變成灼熱的紫外線,如果沒有做好必要的紫外線防護,連續數小時的海上作業會對皮膚造成極大傷害;溫柔的浪花變作翻滾的巨浪,用永不停歇的衝刷和撞擊,考驗著海上風電施工裝備的性能和作業人員的體能,成為海上風電施工的最大障礙;就連再平常不過的淡水,也成了海上風電建設的稀缺資源。
在變幻莫測的海洋腹地修建風電場,其困難程度常人無法想像:南日項目地處臺灣海峽,春冬季節為盛風期,夏秋季節頻繁受颱風影響,全年風浪不停歇,施工作業有效時間極為有限;項目處在華南褶皺帶東緣,海底地質主要為堅硬的花崗巖海床,巖體複雜多變、巖面起伏劇烈,海纜敷設需要充分考慮地形和地質條件的變化;我國現有的海纜敷設船大多是由普通駁船改造,其質量和敷設能力參差不齊,專業船機裝備非常缺乏,大直徑海纜敷設經驗幾乎為零……
面對這樣的困境,龍源中能公司的技術人員紮根項目建設一線,他們把家安在了海上、把實驗室設在了船上,以「戰天鬥海」的豪情和志在必得的信心迎接挑戰,在茫茫的大海上演繹著國電龍源人的風採。
2015年6月,福建莆田南日島海上風電場一期項目220kV海底電纜工程順利獲得核准,同年9月,該工程正式開工建設。
因地制宜,謀定後動
為保障海纜送出工程如期投產,龍源中能公司技術人員調研和考察了國內幾乎所有的高壓海纜施工案例,查閱了海量的國外文獻,進行了不計其數的數值和實驗模擬,並組織專家、供應商、設計和施工單位進行反覆論證。經過近一年的不斷推翻和調整,終於制定了詳細周密的海纜敷設方案:根據海底地形地質變化,將海纜工程分為六種施工區段,每個區段都採用與其水深地質情況相匹配的敷設方式和保護方法。
海纜敷設所在海床整體成V形,水道兩側地形坡度較大,易造成海纜懸空,海流的反覆衝刷會導致海纜外部鎧裝層磨損、變形、振動,甚至引發海纜絕緣擊穿等嚴重故障。為確保海纜敷設穩定,公司引進了世界上最先進的淺地層剖面探測儀詳細勘察海纜路徑,精確掌握海底地形起伏情況;同時,在海纜敷設期間,實時測定船隻方位,精確控制敷纜設備按預定的海纜長度和餘量布放,確保海纜以預定深度埋設在起伏不平的海底。
海纜的下海段和登陸段暗礁叢生、地形複雜、養殖區密布,不利於大型施工船舶和設備作業。為此,公司制定了《海纜長距離登陸方案》,引入水陸兩用挖掘機開挖電纜溝槽,在登陸端採用岸上牽引的方式將海纜引入終端站,並利用潮水變化規律,採取必要的船推、錨拉等措施保證海纜轉彎半徑及安全,順利實現海纜兩端的長距離登陸,保證敷設工程質量。
海纜通常需埋入泥面以下兩米,以保護海纜免受衝刷,但由於海底基巖裸露區域地質堅硬,水下開槽困難,電纜衝埋保護代價高昂。經過充分的實地調研和研究,公司技術人員因地制宜,制定了3種海纜專項保護方案:對水深超過30米的基巖裸露區域,採用拋石保護;對水深較淺基巖裸露區域,採用新型哈夫管保護;對潮間帶基巖裸露區域,實施石籠蓋板保護,全方位保護海纜敷設。
海纜敷設區域的供電、供水等管線較多,施工組織如若不善,將會對此類「生命管線」產生破壞性影響,後果不堪設想。為充分保護海纜敷設範圍內的管道線路,公司根據施工海域特點,結合已有的管線交叉案例,組織海洋物探專家和海纜敷設專家制定了《海纜交叉跨越專項方案》,通過綜合利用旁掃聲吶、磁力儀以及管線儀等海洋物探手段,精確掌握施工區域的線纜和其他障礙物的具體位置及走向。在海纜敷設過程中,儘量避免與已有管線交叉重疊,若必須交叉,則在交叉部位採用特殊方式進行保護。
鍥而不捨,金石可鏤
2016年4月26日,第一條海纜開始敷設。此時正值春夏交接之際,大風和濃霧天氣交替出現,施工海域潮流變化巨大,天氣反覆無常,經常清晨還是豔陽高照,中午就突降暴雨,平均每天有效工作時間不足4個小時。此外,海纜途經海域比預定計劃多出了不少養殖區,突如其來的變數使海纜敷設難度係數陡增。
困難面前,大家沒有驚慌,而是第一時間研究制定變更方案,經過冷靜分析,決定採用「交替作業、主動疏導」的施工方式與時間賽跑。根據潮水變化規律,敷纜船和起錨艇交替作業,充分利用零星的施工窗口,提高施工效率。同時,根據施工水域範圍以及施工作業要求,結合養殖水域位置,設置海上施工安全警戒,加強海事巡航檢查,引導其他船舶快速通航,在確保通航安全和養殖需求的前提下,全力搶抓工期。2016年5月7日18時,經過各方連續12個晝夜的共同努力,福建南日海上項目首根海纜終於敷設成功,並順利通過耐壓試驗,從而實現了國產220kV海底電纜敷設工程零的突破,打贏了南日海上風電一期項目送出第一戰。
寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來。多年的積累終於在這一刻收穫果實,繼破解海纜敷設難題後,龍源中能公司海上風電技術支持團隊又相繼攻克了「複雜巖基地質海上風機高樁承臺基礎技術研究及應用」「海上風電機組大直徑植入式嵌巖單樁基礎技術研究及應用」「海上風電機組單葉片分體式安裝技術研究與應用」等多項技術難關,榮獲「全國電力職工技術成果二等獎」等3項重要獎項,申報了2項海上風電技術專利,填補了多項海上風電技術空白,為集團公司海上風電事業健康發展保駕護航。(孫小釺 王帥)