我省首個海上光伏項(xiàng)目進(jìn)入大規(guī)模施工階段
多元創(chuàng)新，在渤海上“集光”
閱讀提示
8月26日，秦皇島市昌黎海域，河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目現(xiàn)場，51個光伏網(wǎng)架已安裝完成。打樁船、吊裝船、運(yùn)輸船、拖輪等近30艘大小船只在海面上穿梭，船上的技術(shù)人員、工人正在合作安裝第52個光伏網(wǎng)架。
作為河北省首個海上光伏項(xiàng)目，該項(xiàng)目已進(jìn)入大規(guī)模施工階段，建成后年均發(fā)電量可達(dá)7.7億千瓦時，可節(jié)約標(biāo)煤23.1萬噸，減排二氧化碳69.5萬噸、二氧化硫2587噸、氮氧化物2670噸、煙塵3125噸，對減輕環(huán)境污染、推動區(qū)域能源結(jié)構(gòu)向清潔化轉(zhuǎn)型作用顯著。
8月26日，在河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目現(xiàn)場，新的光伏網(wǎng)架剛剛完成安裝。 河北日報(bào)記者 孫也達(dá)攝
把海上陽光變成綠色能源
“項(xiàng)目的整體布局是一個三角形，所處水深在6米到15米之間，總用海面積約7025畝。”8月26日，河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人郝明月指著項(xiàng)目規(guī)劃圖說，項(xiàng)目選址絕非偶然，而是經(jīng)過了多輪嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目疾炫c論證。
項(xiàng)目所處海域?qū)儆谂瘻貛О霛駶櫞箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，雨熱同季。“秦皇島市陸上光伏年有效光照時間約為1300小時，海上可達(dá)到1500小時。”項(xiàng)目經(jīng)理馬志強(qiáng)說，太陽能資源豐富是項(xiàng)目考慮的首先條件，只有充足的光照才能保障項(xiàng)目的發(fā)電效益。陸域和海域存在溫差，溫差產(chǎn)生的風(fēng)使秦皇島霧霾天氣數(shù)量較少，有利于項(xiàng)目穩(wěn)定發(fā)電。
“除了光照因素，潮流流速等也至關(guān)重要。”郝明月解釋，潮流流速較弱，能減少海水對光伏設(shè)備的沖擊，降低后期維護(hù)難度。再者，工程地質(zhì)條件良好是項(xiàng)目順利施工和長期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，能避免因地質(zhì)問題導(dǎo)致的建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)。此外，項(xiàng)目用海還必須與周邊的漁業(yè)養(yǎng)殖、海上交通等用海活動相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)多元用海的和諧共生。
在項(xiàng)目建設(shè)過程中，光伏板的排列方式經(jīng)過了精心設(shè)計(jì)。為盡最大可能捕捉光能，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)綜合考慮光伏陣列密度、安裝成本和發(fā)電效率，采用傾角10°的光伏板固定安裝在桁架支架上。為減少光伏陣列互相遮擋捕光，相鄰光伏陣列南北間距15米至25米，東西間距1米至3米。
“海面上偶爾掀起的驚濤駭浪，尤其是災(zāi)難性的風(fēng)暴潮，會對光伏板的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。”馬志強(qiáng)說，盡管項(xiàng)目所處區(qū)域經(jīng)過評估屬于風(fēng)暴潮輕災(zāi)區(qū)，但設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)始終秉持“防患于未然”的理念，充分考慮風(fēng)暴潮增水的大小和當(dāng)?shù)靥煳拇蟪备叱蔽坏葮O端情況，專門設(shè)計(jì)了超大跨度網(wǎng)架式支架+鋼樁的應(yīng)對方案，以抵御海浪的侵襲。
在具體實(shí)施中，每個支架單元都采用4個鋼管樁作為支撐，通過牢固的連接方式架起鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，再將單晶硅光伏組件固定在鋼網(wǎng)架上，形成了一套穩(wěn)固可靠的光伏設(shè)備支撐體系。
大海并非光伏項(xiàng)目的專屬舞臺，這片海域還承載著繁忙的海上交通功能，擁有豐富的旅游資源，同時也是漁民賴以生存的作業(yè)區(qū)域。秦皇島港作為北煤南運(yùn)的主樞紐港，肩負(fù)著維護(hù)北煤南運(yùn)海運(yùn)大通路高效安全暢通的重要使命。僅2024年，就有共計(jì)6000余艘次約1.69億噸電煤通過秦皇島港海運(yùn)外輸。
如何在發(fā)展光伏發(fā)電的同時，不影響其他用海活動，實(shí)現(xiàn)多方共贏，成為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的一大挑戰(zhàn)。
為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)如同繪制海上交通地圖一般，精心規(guī)劃著項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的“交通路線”。郝明月說，在項(xiàng)目選址階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)就對秦皇島港的航道情況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研，精準(zhǔn)避開了進(jìn)出秦皇島港的主要航道，確保商船能夠不受影響地正常往來。同時，考慮到當(dāng)?shù)貪O民的作業(yè)需求，項(xiàng)目選址特意定在了灤河口和塔子口兩個傳統(tǒng)漁船停泊點(diǎn)之間，并為漁船進(jìn)出港口預(yù)留了充分的海上通道，保障了漁民的正常生產(chǎn)活動，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電與海上交通、漁業(yè)生產(chǎn)的和諧共處。
6月11日，在河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目現(xiàn)場，技術(shù)人員正在確定吊裝方案細(xì)節(jié)。 華電秦皇島新能源有限公司供圖
用科技創(chuàng)新解決建設(shè)難題
8月26日，記者在項(xiàng)目施工現(xiàn)場看見，施工人員在進(jìn)行打樁作業(yè)前，首先利用大型吊裝設(shè)備將一個形似桌子的鋼架緩緩吊入海中，隨后通過特殊的固定裝置將其固定在海底。
仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn)，這個鋼架的四角還帶有圓環(huán)。工人們小心翼翼地將四根鋼管樁分別穿過鋼架四角的圓環(huán)，再借助專業(yè)的打樁設(shè)備將鋼管樁夯入海底。
“四角獨(dú)特的圓環(huán)設(shè)計(jì)正是后續(xù)施工的關(guān)鍵，這是我們發(fā)明的精準(zhǔn)沉樁工藝。”該項(xiàng)目技術(shù)主管車增杰說，這個項(xiàng)目用于固定光伏板網(wǎng)架的鋼管樁數(shù)量多，更為關(guān)鍵的是，沉樁的相對精度控制有著極為嚴(yán)格的要求，4個鋼樁之間的誤差不能大于15厘米。這一精度標(biāo)準(zhǔn)在陸地上實(shí)現(xiàn)已非易事，在復(fù)雜多變的海上環(huán)境中，更是對施工技術(shù)提出了巨大挑戰(zhàn)。
為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過無數(shù)次的研究與實(shí)驗(yàn)，研發(fā)了一種形似桌子的新型吸力筒式穩(wěn)樁平臺。車增杰解釋，該平臺獨(dú)立于施工船之外，受風(fēng)浪涌影響較小，可利用吸力筒結(jié)構(gòu)調(diào)整平臺的水平度，采用四個抱樁器控制四根鋼管樁的相對精度，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)樁平臺一次安放施打四根鋼管樁。“平臺內(nèi)部還搭載北斗定位系統(tǒng)，通過精準(zhǔn)定位，誤差可以控制在10厘米內(nèi)，施工精度得到顯著提升。”他說。
先固定穩(wěn)樁平臺，再打樁，多了一道工序，會影響施工進(jìn)度嗎？
“反而提高了施工速度。”車增杰說，如果不使用穩(wěn)樁平臺，在每次進(jìn)行打樁作業(yè)前，都需要對打樁位置進(jìn)行一次單獨(dú)的定位操作。而在海上復(fù)雜的環(huán)境中，定位工作容易受到風(fēng)浪、水流等因素的干擾，一旦定位不準(zhǔn)，就需要重新進(jìn)行調(diào)整，這不僅會耗費(fèi)大量的時間和人力，還會嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。而有了穩(wěn)樁平臺之后，只需要在平臺安放時進(jìn)行一次精準(zhǔn)定位，后續(xù)的打樁作業(yè)就可以基于這個已定位好的平臺順利開展，無需再進(jìn)行重復(fù)定位，從而大幅節(jié)省了定位時間，提高了整體施工效率。
記者看到，項(xiàng)目所用的光伏網(wǎng)架單個長68米、寬38.4米，面積相當(dāng)于6個標(biāo)準(zhǔn)籃球場大小，光伏網(wǎng)架與鋼管樁連接處的對接面積不足1平方米。
“光伏網(wǎng)架的吊裝工作，不僅要克服風(fēng)的影響，還要克服浪和涌的干擾。”車增杰介紹，項(xiàng)目施工團(tuán)隊(duì)為此使用“1主+4次”的吊裝設(shè)備，在主起吊設(shè)備確定好吊裝高度和角度后，下方的4個次吊裝設(shè)備分別進(jìn)行微調(diào)，確保吊裝精準(zhǔn)度。
“海上吊裝影響因素多，所以吊裝窗口期相對較短。”車增杰說，為確保每個窗口期能高效率工作，項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了光伏網(wǎng)架疊裝運(yùn)輸工藝。在每艘光伏網(wǎng)架運(yùn)輸船上，當(dāng)下層網(wǎng)架固定后，通過雙插銷將疊拼工裝固定于運(yùn)輸船甲板，上層網(wǎng)架再固定于工裝上，實(shí)現(xiàn)一次運(yùn)輸3個網(wǎng)架，避免出現(xiàn)吊裝窗口期無光伏網(wǎng)架可用的局面。
與陸上光伏項(xiàng)目不同，海上光伏項(xiàng)目要面對海洋高鹽霧環(huán)境對設(shè)備的侵蝕，項(xiàng)目中所使用的光伏板需通過技術(shù)創(chuàng)新適應(yīng)海中環(huán)境。
“光伏板如果不能適應(yīng)高鹽度環(huán)境，后期發(fā)電能力衰減是很嚴(yán)重的。”車增杰說，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)和光伏板生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)一起，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，最終研制出一種抗腐蝕的聚氨酯邊框，替代鋁邊框，用于保護(hù)光伏板。在后期發(fā)電時，邊框、玻璃、封裝材料之間不會形成漏電流，聚氨酯邊框的使用讓光伏板的防PID（潛在誘導(dǎo)衰減）和防漏電流性能顯著提升，可確保25年使用壽命內(nèi)發(fā)電效率衰減不超過15%。
6月11日，在河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目現(xiàn)場，吊裝船剛剛完成一次吊裝工作。 華電秦皇島新能源有限公司供圖
把生態(tài)保護(hù)放在最重要位置
在河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目周邊，有河北昌黎黃金海岸國家級自然保護(hù)區(qū)、南戴河海域國家級水產(chǎn)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)、北戴河旅游區(qū)、灤河河口生態(tài)系統(tǒng)、灤河口至老米溝海域生態(tài)保護(hù)區(qū)。如何保障項(xiàng)目建設(shè)不越過海洋生態(tài)保護(hù)紅線，是項(xiàng)目建設(shè)者必須考慮的問題。
“你看那一片沿海的沙丘，是河北昌黎黃金海岸國家級自然保護(hù)區(qū)，如何穿越保護(hù)區(qū)，是集電線路安裝最大的難題。”車增杰介紹，傳統(tǒng)的集電線路安裝方式是通過建設(shè)電線桿來架設(shè)電線，這種方式雖然施工相對簡單、成本較低，且后期便于巡查和維修，但在河北昌黎黃金海岸國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)卻無法采用。“因?yàn)榻ㄔO(shè)電線桿會破壞保護(hù)區(qū)內(nèi)的地表植被和土壤結(jié)構(gòu)，影響沙丘的穩(wěn)定性，進(jìn)而對保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞”。
因此，施工團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次實(shí)地勘察和技術(shù)論證，決定采用“定向鉆穿越+海纜回拖”方案。該方案是從地面下30米處的地層中進(jìn)行定向鉆進(jìn)，形成一條地下通道，然后將集電線路的電纜通過海纜回拖的方式穿過這條地下通道，實(shí)現(xiàn)集電線路在保護(hù)區(qū)地下的無損穿越。這種施工方式無需開挖地面，不會對保護(hù)區(qū)內(nèi)的地表植被、土壤和沙丘結(jié)構(gòu)造成任何破壞，有效保護(hù)了保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
然而，將電線埋于地下，與傳統(tǒng)的電線桿架設(shè)方式相比，對電線自身質(zhì)量和施工質(zhì)量都提出了更高的要求。
“這條地下集電線長4200米，拖拽過程要一次性完成，且中途沒有任何檢修井，很容易拖斷。”項(xiàng)目安全總監(jiān)李強(qiáng)說，為解決難題，施工團(tuán)隊(duì)廣泛借鑒了其他領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，最終將油氣地下管道施工工藝應(yīng)用到該項(xiàng)目的集電線路敷設(shè)中。
施工團(tuán)隊(duì)首先在地下通過定向鉆技術(shù)，預(yù)先埋設(shè)一根保護(hù)管道。這根保護(hù)管道能夠?yàn)楹罄m(xù)的集電線路提供有效保護(hù)，防止電纜受到地下土壤、巖石等因素?fù)p壞。然后，再將集電線路的電纜通過專業(yè)設(shè)備拖拽進(jìn)預(yù)先埋設(shè)好的保護(hù)管道內(nèi)。通過這種方式，不僅確保了集電線路敷設(shè)的安全性和穩(wěn)定性，還為后期可能的線路維護(hù)預(yù)留了一定空間。
此外，該項(xiàng)目采用了110千伏集電線路，相較于目前光伏項(xiàng)目常用的66千伏集電線路，可減少2回路電纜用量，有利于后期拖拽。
“110千伏的集電線路可提高輸送容量，降低損耗，減少用海指標(biāo)。”李強(qiáng)說，該條集電線路建成后，將成為我國光伏發(fā)電領(lǐng)域電壓最高、定向鉆海纜敷設(shè)距離最長的海下集電線路。
當(dāng)大片光伏板在海面鋪開，是否會影響海洋生物的生存？
“不會的，我們的項(xiàng)目包含‘漁光互補(bǔ)’內(nèi)容，將光伏發(fā)電與海魚養(yǎng)殖同時進(jìn)行，可有效地利用該海域的自然資源。”馬志強(qiáng)說，項(xiàng)目在周邊海域增殖放流褐牙鲆、中國對蝦，補(bǔ)償因占據(jù)生物原有棲息地而造成的生物資源損失，恢復(fù)區(qū)域的生物多樣性和生物資源生產(chǎn)力，促進(jìn)受損海域環(huán)境生物結(jié)構(gòu)的完善和生態(tài)平衡。
同時，光伏板下方的鋼管樁，還可以為扇貝等喜歡在礁石上安家的海洋生物提供新的棲息場所，就像為它們打造了一個個“海底小別墅”，形成獨(dú)特的海洋生態(tài)微環(huán)境。
“扇貝這類海洋生物以海中的浮游藻類為食物，而藻類大規(guī)模泛濫則可能導(dǎo)致赤潮發(fā)生。所以海上光伏項(xiàng)目的建設(shè)，有可能會抑制赤潮的發(fā)生。”馬志強(qiáng)說，項(xiàng)目建成后，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)漁船穿行次數(shù)減少，能有效減少人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響。
通過工藝創(chuàng)新破解海洋開發(fā)難題，通過施工方式創(chuàng)新守護(hù)藍(lán)色國土……河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，正為我省海上光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供重要借鑒。（河北日報(bào)記者 孫也達(dá) 宋柏松）
8月26日，在河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目現(xiàn)場，工人們正在吊裝光伏板網(wǎng)架。 河北日報(bào)記者 孫也達(dá)攝
記者手記
“首創(chuàng)”為海上光伏建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)
目前，我國絕大部分光伏板的最大輸出功率在550瓦至650瓦之間，而河北華電昌黎500兆瓦海上光伏試點(diǎn)項(xiàng)目中，70%光伏板的最大輸出功率為710瓦。新型光伏板實(shí)驗(yàn)成功后，將有利于河北省海上光伏項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)一步減少用海面積，提高用海效率。
不僅如此，記者在采訪中了解到，該項(xiàng)目中的精準(zhǔn)沉樁工藝、光伏網(wǎng)架疊裝運(yùn)輸工藝、110千伏集電線路技術(shù)等或?yàn)槿珖讋?chuàng)，或?yàn)楦倪M(jìn)方式。
從技術(shù)創(chuàng)新維度來看，這些“首創(chuàng)”構(gòu)建了一套“問題導(dǎo)向—技術(shù)攻關(guān)—成果落地”的完整創(chuàng)新鏈條。
在海上光伏這一新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，由于缺乏成熟的經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)過程中必然會遇到各種新的問題和挑戰(zhàn)。對此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過主動創(chuàng)新，不僅成功解決了這些問題，還實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破，加速了行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的完善與升級。
從產(chǎn)業(yè)帶動的角度出發(fā)，該項(xiàng)目的創(chuàng)新成果還具有一定的輻射帶動效應(yīng)，能夠?qū)ο嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極影響。
以項(xiàng)目中研發(fā)的抗腐蝕聚氨酯邊框?yàn)槔瑸榱私鉀Q海洋高鹽霧環(huán)境對光伏板的侵蝕問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與光伏板生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)展開深度合作，共同研發(fā)出具有優(yōu)異抗腐蝕性能的聚氨酯邊框。這種新型邊框的研發(fā)成功，不僅為該項(xiàng)目提供了符合要求的光伏板配件，還為光伏板生產(chǎn)企業(yè)帶來了新的技術(shù)和產(chǎn)品，提升了自身產(chǎn)品的競爭力，拓展了市場份額。同時，新產(chǎn)品的研發(fā)還將帶動相關(guān)原材料產(chǎn)業(yè)、加工制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成一條以海上光伏項(xiàng)目為核心的產(chǎn)業(yè)鏈條，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。
更深遠(yuǎn)的影響是，項(xiàng)目的創(chuàng)新不僅有利于河北省海上光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更有利于相關(guān)企業(yè)走出去。該項(xiàng)目中的創(chuàng)新成果，不僅適用于我國海上光伏項(xiàng)目，還可以根據(jù)不同國家和地區(qū)的海洋環(huán)境、氣候條件等實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化，應(yīng)用于全球其他國家和地區(qū)的海上光伏項(xiàng)目建設(shè)中。相關(guān)企業(yè)可以憑借這些創(chuàng)新技術(shù)和項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，積極參與國際海上光伏項(xiàng)目的競爭與合作，將河北的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)推向世界。
在河北省首個海上光伏項(xiàng)目中，應(yīng)用如此多的“首創(chuàng)”建設(shè)方式，無疑是因地制宜發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的生動實(shí)踐。（文/河北日報(bào)記者 孫也達(dá)）
本文鏈接：新聞縱深｜多元創(chuàng)新，在渤海上“集光”http://www.sq15.cn/show-1-50161-0.html
聲明：本網(wǎng)站為非營利性網(wǎng)站，本網(wǎng)頁內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)博主自發(fā)貢獻(xiàn)，不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任。天上不會到餡餅，請大家謹(jǐn)防詐騙！若有侵權(quán)等問題請及時與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時間刪除處理。
上一篇： 民生一線｜菜市場，煙火氣里有新意