江蘇省南通市如東縣，位於長江三角洲北翼，東麵北麵瀕臨南黃海。這裏四季分明，光照充足,季風明顯，溫和濕潤，以良好的氣候條件聞名全國。隨著我國最大海上風電項目——龍源江蘇如東海上風電項目在這裏成功運營，龍源電力成為我國“海上風電先行者”。
近日，龍源電力“潮間帶風機新型單樁基礎設計與施工關鍵技術、裝備研發和工程應用”榮獲2013年度中國電力科學技術一等獎，標誌著公司海上風電開發技術達到一流水平。該項目在海上風機基礎設計以及施工設備研發應用方麵作出的領先探索，正在產生積極的示範效應，在全國乃至世界風電行業內持續發酵。
一流技術夯實單樁基礎
海上風電開發的真正掣肘、‘最難啃的硬骨頭’是風機基礎即打樁技術。隻有掌握了單樁沉樁的核心技術，才具備大規模開發海上風電的實力。
“海上風電相當於在海上建造一塊用來樹立風機的‘陸地’，這塊‘陸地’需要一個堅實而穩定的樁，而在海上打樁，相當於要在豆腐上鑽個眼兒”，龍源海上公司總經理張鋼的比喻形象生動，充分說明了在海上打樁的難度。
國際上多傾向采用單樁基礎。為保證單樁基礎的的垂直度，國外采用帶過渡段的單樁結構形式，以調整打樁帶來的偏差，過渡段與單樁之間通過高強灌漿料進行連接。這種施工方法不僅增加了施工成本和施工周期，而且國外已經出現了大量單樁基礎灌漿料連接部分發生微裂紋，導致過渡段滑移。考慮到國內目前無法生產高強度的灌漿料，同時進口灌漿料成本高，龍源海上公司技術人員對單樁基礎進行了技術創新，取消了傳統單樁中的過渡段。
“取消過渡段對單樁基礎的垂直度提出了高精度的要求，為此我們優化了頂法蘭結構，研製了大型扶正導向架，通過沉樁垂直度實行監測與校正成套施工工藝技術，實現了打樁過程中單樁的有效導向和糾偏，垂直度誤差控製在2‰，遠低於國際要求的4‰”，龍源海上公司副總經理高宏飆耐心地向記者解釋打樁過程的精細度，“50多米長、5米直徑、幾百噸重的單樁基礎打入海底40多米的位置，最終垂直度誤差率控製在千分之二以內，這不是在辦公室簡單說說就能辦到的。”
高宏飆表示，單樁沉樁技術和大型專業施工設備的運用，使得潮間帶風電工程造價大幅降低。省去過渡段不僅每台節約40-60噸重的鋼材，省去每台漿料成本近70萬元，而且使施工功效大幅度提高，從至少需要8天時間減少到平均僅需半天時間。
“我們現在開發的是試驗或示範風電場，所以成本還包括實驗和前期聯合研發的費用等，如果不計取這部分成本，該項目成本為1.6萬元／千瓦。而歐洲海上風電項目造價一般在2.5萬元／千瓦至3萬元／千瓦”龍源電力規劃發展部範子超說。
中國電機工程學會技術鑒定專家則認為，該技術促進了海上風電單樁基礎設計與施工技術的進步，經濟效益與社會效益顯著，具有良好的實用價值和推廣應用前景。技術成果在整體上處於國際先進水平，其中潮間帶沉樁控製技術與裝備達到國際領先水平。這種在國內外首次采用並成功實踐無過渡段大直徑單樁基礎形式，讓國外同行刮目相看，為將來後續大規模開發海上風電提供了示範和參考。
新型單樁製作工藝也是一項重要的技術創新點，單樁基礎露出灘麵的那一段是整個基礎最敏感的部分，隨著海水潮漲潮退，這部分時而暴露在空氣，時而被海水淹沒，因此最容易被腐蝕。為此，龍源人特意為風機穿了一間橘黃色的“雨靴”，這就是龍源獨創、國內首次在海上風機基礎應用的“金屬熱噴塗+海工油漆塗層+犧牲陽極”防腐蝕方案，大大減少了海水對風機基礎的腐蝕。
“不要小看這麼一個簡單的應用，這對保護風機基礎至關重要。”龍源海上公司安全監督部主任江建軍表示，地基、基礎、塔架、機艙、輪轂、葉片這些元素構成了風機正常運行所需要的係統，它是把上述元素安全有效捏合在一起的重要保障。
一流裝備引領開發熱潮
潮間帶地區海水麵僅有5米，這就要求施工船的自重不能太重，否則會壓斷船的龍骨；其次，處理鋼結構多角架、大直徑單樁風機基礎，重達四百多噸的單樁以及直徑達百米的風機葉片，它自身的力氣也不能小。“穩穩站在灘塗裏作業的大力士”是龍源海上員工對龍源振華號1號的親切稱呼。
在海上潮間帶施工過程中，風機基礎是關鍵技術難點，而施工設備則是實現技術的保障。海上潮間帶灘塗地質鬆軟，重型機械在灘麵上無法立足，僅有幾米的水深讓常規施工船舶施展不開。這是製約潮間帶風電大規模開發建設的重要瓶頸。如果從國外購買該項服務，不僅價格昂貴，而且還要看他人的臉色。
“擁有該裝備的國外企業都牛的狠，不僅收費高，等待他們的服務還要排隊，往往要等半年時間”，跟國外相關服務公司打過交道的龍源振華副總經理張樂平無奈地說道。
為此，龍源電力與上海振華重工（集團）股份有限公司聯合投資組建了專門承擔海上風電施工的專業性公司——江蘇龍源振華海洋工程有限公司，並從荷蘭ihc公司購入s-800大型液壓衝擊錘，一並定製了敷纜船、起錨艇、吊裝船、運輸船等20多艘專用船隻。2011年5月18日，首艘海上風電800噸全回轉起重船——龍源振華1號交付使用，使海上風電造價降低約25%。已經下水的龍源振華2號是適用於近海風力發電的自升式平台，是國內第一艘齒輪齒條式海上風電安裝船，擁有12級風暴自存能力，國內目前僅有3艘，雙鉤最大起重能力達800噸，不僅起重能力最大，功能也最先進，適用於離岸更遠的近海風電開發需要。以目前擁有的施工裝備，龍源電力可以同時開工3個海上施工作業麵，年施工能力可達30萬-35萬千瓦。至此，龍源電力已經具備了潮間帶和近海風電規模化施工能力。
目前，龍源電力已經取得了“海上潮間帶風電施工設備”、“鋼管裝打樁施工設備”等多項海上風電施工專利。連最初持質疑態度的專家，也不得不豎起大拇指，稱讚龍源電力“敢為天下先”的魄力。
“龍源江蘇如東海上風電示範項目意義非凡，研發製造了可適用於潮間帶以及近海海上風電開發、具有自主知識產權的新型無過渡段風機單樁基礎技術兵開發了配套施工工藝以及專用配套設備，在江蘇如東潮間帶海上風電場進行了應用。近百台海上潮間帶風機所積累的開發、施工、運營、維護經驗，對全國海上風電開發做出了積極的探索，可推廣至全國其他潮間帶和近海風電場建設工程”，張鋼自豪地說道。