藍色牧場揚風帆

　　探訪全球首個漂浮式風漁融合項目

　　提及海上風電，大家已耳熟能詳。海上風機可以將海洋上的風轉(zhuǎn)化為電能，為人們生產(chǎn)生活提供清潔能源。如今，海上風電平臺不僅可以發(fā)電，還可以養(yǎng)魚。

　　在福建省莆田市秀嶼區(qū)南日島海面之上，就有這樣一個平臺——“國能共享號”。

　　這是全球首個漂浮式風漁融合項目，是深遠海漂浮式風機與漁業(yè)養(yǎng)殖一體化設(shè)計的創(chuàng)新實踐，既能產(chǎn)生綠色能源，也是一座“藍色糧倉”。

　　為什么要把養(yǎng)魚和發(fā)電放在一起？建設(shè)該平臺有什么意義？建設(shè)中遇到了哪些難題，又是如何攻克的？我們一起探訪全球首個漂浮式風漁融合項目“國能共享號”平臺。

　　分體組裝 整體拖航

　　一顆亮眼“新星”落戶南日島海域

　　11月初，南日島海上風電場水域。在一排排御風而動、化風為寶的風機群中，明黃色的三立柱半潛式平臺佇立于萬頃碧波，尤顯與眾不同。

　　這就是“國能共享號”平臺。平臺上裝有一臺4兆瓦海上風電機組，以及輕質(zhì)柔性光伏組件，平臺中間取正六邊形作為養(yǎng)殖區(qū)域，實現(xiàn)風、光、漁融合發(fā)展。平臺下，9條錨鏈將平臺與海床系固，打牢了“海底地基”。海底電纜敷設(shè)也已全部完成。

　　“這為下一步風機送電提供了重要基礎(chǔ)支撐?！表椖楷F(xiàn)場負責人趙樂川介紹，平臺投產(chǎn)后，每年發(fā)電量可達1600萬千瓦時，相當于6000多戶普通家庭一年的用電量，一個養(yǎng)殖周期的魚品預(yù)計可營收數(shù)百萬元。

　　據(jù)了解，因獨特的資源環(huán)境優(yōu)勢，南日島既是天然風電場，又是福建省唯一一個國家級海洋牧場示范區(qū)。在“國能共享號”落戶前，全島已投產(chǎn)風機267臺，海水養(yǎng)殖面積達4566.67公頃。

　　“國能共享號”的優(yōu)勢在哪兒？就在于其“既能發(fā)電、也能養(yǎng)魚”的開創(chuàng)性之舉。

　　“我們將風力發(fā)電、光伏發(fā)電和深海養(yǎng)殖平臺合為一體，實現(xiàn)綠色能源與人工智能養(yǎng)殖的跨產(chǎn)業(yè)融合?！眹夷茉醇瘓F龍源電力“國能共享號”項目負責人陳勇介紹，這一方面推動海上風電、海水養(yǎng)殖向深遠海發(fā)展，另一方面將有效降低綜合成本。

　　據(jù)了解，傳統(tǒng)意義上，統(tǒng)籌規(guī)劃海上風電和漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)域，需要預(yù)留一定的間隔空間，導(dǎo)致海洋資源利用率不高。而“國能共享號”在同一片海域既能發(fā)電、也能養(yǎng)魚，可實現(xiàn)海洋資源的立體式開發(fā)，海洋資源利用更加環(huán)保、集約、高效，且更加靈活。

　　其中，漂浮式基礎(chǔ)的設(shè)計建造是“國能共享號”平臺建設(shè)的關(guān)鍵所在，其上承風電機組，下托養(yǎng)殖網(wǎng)箱。

　　“漂浮式基礎(chǔ)就是那個三立柱半潛式平臺?！标愑逻M一步解釋道，傳統(tǒng)固定式海上風電機組一般是通過打樁將基礎(chǔ)固定在海床上來支撐上部風機，但對于水深50米以上的海域適用性不高，“我們采用漂浮式平臺來支撐上部風機，就像是一艘‘船’，可以漂浮在海面上，適用范圍更廣。”

　　從空中俯瞰，漂浮式平臺形狀為正三角形，立柱間邊長70米，平臺總高24米、設(shè)計吃水14米，總重量達4900噸，養(yǎng)殖區(qū)域容積約1萬立方米。風機高86米，單機重約645噸。

　　如此龐然大物，在南日島安家并不容易。

　　據(jù)國家能源集團龍源電力福建公司工程建設(shè)部主任林燊介紹，“國能共享號”采取“分體組裝、整體拖航”的方式在南日島安家落戶：主體漂浮平臺在浙江制造出廠后，拖航至福建平潭完成“風機+漂浮式平臺”的組裝，隨后整體拖航至預(yù)定海域。

　　“每一步，都是與時間賽跑?！绷譄鼋榻B，整體組裝之時正值“盛風期”，施工窗口期很短，使得風機吊裝任務(wù)更加艱巨。他和工作人員24小時守在現(xiàn)場，就地協(xié)調(diào)葉片吊裝遇到的各類問題?！碍h(huán)環(huán)緊扣，每個點位的建設(shè)人員都是夜以繼日地協(xié)作‘戰(zhàn)斗’，最終確保整體組裝順利。隨后又經(jīng)歷了約5小時的海上拖航，‘國能共享號’抵達南日島海上風電場水域。”

　　遠程監(jiān)控 一鍵操作

　　數(shù)字化智能化應(yīng)用于設(shè)計建造全過程

　　走近三角形狀的漂浮式主體平臺，正中間一個正六邊形的巨型養(yǎng)殖網(wǎng)箱躍然眼前。現(xiàn)場工作人員正對養(yǎng)殖網(wǎng)箱的網(wǎng)衣、遠程監(jiān)控系統(tǒng)等進行檢測，為下一步魚種投放、網(wǎng)衣機器人投用等工作做準備。

　　作為全球首個漂浮式風漁融合項目，“國能共享號”可謂科技感滿滿。據(jù)了解，該平臺是一個無人平臺，搭載了許多智能化裝備，可遠程監(jiān)測魚體生長狀況、進行餌料自動投喂等。

　　“養(yǎng)殖網(wǎng)箱配套了高清攝像系統(tǒng)，可以比較直觀地看到養(yǎng)殖網(wǎng)箱中魚的情況，遠程觀察評估魚的生長狀態(tài)和尺寸重量。同步配套的水下聚魚燈，用于聚集野生餌料，促進魚的生長。”陳勇說，網(wǎng)箱上還搭建了在線監(jiān)測水質(zhì)和水文數(shù)據(jù)的傳感器，可獲取水體溫度等參數(shù)，這些數(shù)據(jù)可同步顯示在工作人員的手機APP終端；配備餌料自動投放器，工作人員無需登上平臺，足不出戶便可實現(xiàn)“一鍵喂養(yǎng)”。

　　網(wǎng)衣清洗機器人因清洗效率高、對網(wǎng)衣?lián)p傷小等特點，也加入了海底網(wǎng)箱系統(tǒng)“大家庭”，可定期對網(wǎng)衣上的海草、貽貝等海洋附著物進行清潔，降低附著物對魚類養(yǎng)殖的影響。工作人員在陸地可遠程操控網(wǎng)衣清洗機器人“工作”，并實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

　　數(shù)字化、智能化不僅被應(yīng)用于“國能共享號”的后期運維，也被應(yīng)用于設(shè)計建造全過程。

　　以“國能共享號”的關(guān)鍵技術(shù)——漂浮式平臺的設(shè)計建造為例。由于平臺像船一樣漂浮在海面，且上承風機、下托養(yǎng)殖網(wǎng)箱，風浪對其穩(wěn)定性影響很大。要確保平臺安全和穩(wěn)定發(fā)電，對其最大傾角提出了較高要求。

　　對此，項目技術(shù)人員聯(lián)合高校、科研院所等，綜合分析適用海域、水動力性能、結(jié)構(gòu)性能、設(shè)計建造安裝等因素，經(jīng)過多輪高科技仿真模擬和設(shè)計優(yōu)化，才確定了漂浮式基礎(chǔ)的型式。據(jù)了解，僅型式仿真計算就進行了4輪，每輪仿真計算模擬的工況更是數(shù)以萬計。

　　“每輪仿真計算，僅風機的工況模擬就超過5萬個。不僅如此，我們還通過水池實驗?zāi)M了數(shù)百個極端工況，全面檢驗關(guān)鍵性能參數(shù)的準確性?！标愑陆榻B，“國能共享號”平臺設(shè)計獲得了中國船級社原則性批準證書，設(shè)計成果通過中國船級社、挪威船級社等業(yè)內(nèi)專業(yè)機構(gòu)審查驗證。

　　“我們還開發(fā)設(shè)計了適用漂浮式風機的控制算法和平臺穩(wěn)定控制系統(tǒng)，并且完成10余項關(guān)鍵設(shè)計升級?！标愑陆榻B，針對漂浮式風機系統(tǒng)穩(wěn)定問題，項目團隊攻克了風電基礎(chǔ)設(shè)計、風電機組適應(yīng)性改造、動態(tài)海纜及錨泊系統(tǒng)設(shè)計等方面的“卡脖子”技術(shù)，填補了相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)空白，實現(xiàn)了從“0”到“1”的突破。

　　優(yōu)化漂浮式平臺下部垂蕩艙設(shè)計、選用非對稱系泊系統(tǒng)和分段錨鏈……一系列技術(shù)創(chuàng)新及優(yōu)化，使得整個漂浮式平臺可抵御15級臺風侵襲。

　　以電養(yǎng)魚 以漁養(yǎng)電

　　探索形成“綠色能源+藍色糧倉”新模式

　　最近，風漁融合項目養(yǎng)殖單位正聯(lián)合海洋漁業(yè)研究所、養(yǎng)殖專家等，根據(jù)海域環(huán)境特點，對“國能共享號”第一代養(yǎng)殖魚種進行論證。

　　作為一個搭載諸多智能化應(yīng)用的養(yǎng)殖網(wǎng)箱，其正常運轉(zhuǎn)離不開“國能共享號”的“自循環(huán)”供電系統(tǒng)。

　　據(jù)了解，供電不足、供電不穩(wěn)定，是傳統(tǒng)海洋牧場普遍存在的問題，這也限制了大型海洋牧場智能化控制設(shè)施的廣泛應(yīng)用。

　　如何解決這一問題？“國能共享號”給出了答案。

　　“平臺上承載的4兆瓦風電機組雖然看起來不算大，但它滿負荷時，每小時就能發(fā)電4000度，一天能發(fā)電9.6萬度?！眹夷茉醇瘓F龍源電力福建公司生產(chǎn)技術(shù)部主任劉興鋒介紹，這也是平臺上各類設(shè)施的主要電源。白天光照充足時，平臺上的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)，可作為輔助電源與風電機組一起供電，實現(xiàn)“自發(fā)自用”，并為帶有儲能裝置的不間斷電源充電。

　　“‘國能共享號’配備了微網(wǎng)控制器，實現(xiàn)‘智能’邏輯判斷。當風、光發(fā)電過剩時，除自用外還可通過海底電纜外送；當風、光發(fā)電不足或其他原因?qū)е孪到y(tǒng)無法供電時，微網(wǎng)控制器啟動帶有儲能裝置的不間斷電源進行過渡性供電，并發(fā)動柴油發(fā)電機發(fā)電，確保不斷電?！眲⑴d鋒說。

　　“國能共享號”不僅可以實現(xiàn)“以電養(yǎng)魚”，還能實現(xiàn)“以漁養(yǎng)電”，即養(yǎng)殖收入反過來補貼深遠海風電建設(shè)成本。

　　風漁融合項目的推出，也獲得了不少漁業(yè)養(yǎng)殖企業(yè)主的關(guān)注。

　　秀嶼區(qū)南日鎮(zhèn)后葉村村民楊文發(fā)以海為生，有著15年漁業(yè)養(yǎng)殖經(jīng)驗，對“國能共享號”的投用充滿期待：“既能發(fā)電、又能養(yǎng)魚，科技感滿滿。平臺周邊投放餌料也會引來眾多魚類活動，增加我們的捕撈收入。”

　　作為海邊出生長大的“漁村人”，陳勇有著深厚的“海洋情懷”。他表示，開發(fā)建設(shè)“國能共享號”，搭建起海洋牧場與海上風電融合發(fā)展的新模式，“既能產(chǎn)生綠色能源，也是一座‘藍色糧倉’，提升了海域空間利用，為進一步推進海洋資源開發(fā)提供創(chuàng)新方案?！?/p>

　　“國能共享號”投產(chǎn)在即，項目團隊之后將對該樣機實測的風機運行參數(shù)、錨泊性能、漁業(yè)養(yǎng)殖數(shù)值等進行分析，總結(jié)優(yōu)化方案，全面推廣應(yīng)用，助推海洋經(jīng)濟融合發(fā)展模式向蔚藍深海挺進。