今年是中華人民共和國成立70周年，縱覽70年間，我國在科學(xué)技術(shù)、重大項目、重大工程建設(shè)等方面取得了巨大成就，一系列中國制造、中國創(chuàng)造、重大工程舉世矚目，在世界科技史、建造史上寫下濃墨重彩的華章。跨海大橋、高鐵、國產(chǎn)大飛機、人造太陽、天眼、北斗導(dǎo)航等等，是中國科技非凡的實力的體現(xiàn)，是中國制造、中國創(chuàng)造、中國建造的力量所在。
來源 | 深圳特區(qū)報
采寫︱李劍輝 王劍鋒 李麗 秦綺蔚
視頻｜李劍輝 王劍鋒 李麗 秦綺蔚 何龍 邢峻豪
圖片 | 何龍
在新中國成立70周年之際，深圳特區(qū)報組織策劃了大型報道“中國力量——走進中國大工程大項目”，記者兵分多路，足跡遍布東北、華北、華東、華南、西南、西北等地，走近這些具有國際影響、富有中國特色、體現(xiàn)民族精神的大工程、大項目、高科技，采訪曾經(jīng)為這些重大項目、重大工程奮斗的科學(xué)家、工程師、設(shè)計師以及普通的建設(shè)者和守護者，述說工程建設(shè)的艱辛歷程，挖掘工程建設(shè)背后的精彩故事，再現(xiàn)工程建設(shè)中可歌可泣的英雄事跡，彰顯工程建設(shè)中的中國力量。這組報道將通過全媒體傳播，向世界展示一個充滿活力與創(chuàng)造力的中國。
從零起步，自主創(chuàng)新。東海大橋風電場既是中國海上風電的起跑線，也是中國海上追風的第一座高峰。這個號稱亞洲首個大型海上風電場的建成，填補了我國海上風電的空白，我國從此躋身大功率風電機組裝備及海上承載平臺制造、安裝的世界先進行列。同時，這個項目也引領(lǐng)中國的海上風電建設(shè)進入加速跑時代。
在東海大橋風電場項目之前，中國的海上風電基本是一張白紙，而在項目中標之后，張開華帶領(lǐng)的技術(shù)團隊才真切感受到這一點。張開華現(xiàn)在是上海東海風力發(fā)電有限公司的副總經(jīng)理，項目開始之初是東海大橋風電場項目競標小組的技術(shù)組長，他見證了這個項目從競標到建設(shè)發(fā)展壯大的全過程。
隨著技術(shù)的發(fā)展，以及常規(guī)能源的危機意識，很多國家開始了對風能的追逐。“都是從陸上開始，我們陸上風電走的是舶來品的模式。”在上海東海風力發(fā)電有限公司的辦公室里，張開華給中國力量采訪組記者講起了中國海上風電從零起步的發(fā)展歷程。
起步：不掌握核心技術(shù)就會受欺負
“我們投標時做的商務(wù)技術(shù)標，我個人覺得寫得非常出色。四家單位一共抽了40多個人，分三個組封閉寫了4個月，寫出了一份厚重的標書，有設(shè)計，有產(chǎn)業(yè)鏈，有施工，有運維，所以中標時信心滿滿。”
但直到要開干了才發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合體面對的是國內(nèi)“四無”的局面。沒標準，沒有設(shè)備，沒有施工經(jīng)驗的隊伍，沒有產(chǎn)業(yè)鏈。一句話，國內(nèi)要做海上風電的基礎(chǔ)就是白紙一張。
怎么辦？當時中標方也找了不少國外的主機廠家。海上風電是高風險項目，國外的廠家即使有意，但開出來的條件卻讓人無法接受。有一個著名廠家，當時開出了幾個條件：價格要提高，要求有經(jīng)驗的設(shè)計單位來設(shè)計，有經(jīng)驗的施工隊伍來施工，對中方人員的技術(shù)培訓(xùn)要等五年之后，甚至還有一些股權(quán)的要求。“自己不掌握核心技術(shù)，就會受欺負。所以，我們決定自己干！在國內(nèi)做了一番調(diào)研后，我們大膽提出了一個設(shè)想，讓這個示范項目從頭到尾打國產(chǎn)牌。”
張開華技術(shù)團隊用了一年的時間走訪了國內(nèi)的主機廠家、設(shè)計院、施工單位。“我們在制造全產(chǎn)業(yè)鏈當中碰到了很多合作伙伴，他們愿意跟我們共同承擔這個項目的風險，大家都有國家意識，答應(yīng)跟我們一起創(chuàng)造第一個國產(chǎn)化的海上風電示范項目。”心里有了點底，聯(lián)合體專門打了報告給國家能源局，國家能源局同意通過示范項目帶動整個這個產(chǎn)業(yè)形成標準。
“當時主機的合作伙伴是華銳風電，僅憑一個設(shè)計方案就簽了合同，目標是兩年之內(nèi)把主機造出來，什么要求和標準我們共同商量。”張開華告訴記者，作為甲方，他們當時提了15條要求，至今這15條仍然深深地烙在國內(nèi)主機廠家的標準中。
東海變電站主控室內(nèi)，工作人員正在作數(shù)據(jù)收集與記錄。
創(chuàng)新：能造橋墩就能造風電基座
在東海大橋中部的觀測臺上，放眼望去，東西兩側(cè)列距1公里，行距500米，62臺逾百米高的海上風機如同兩排白色的追風戰(zhàn)士在海風中列陣，蔚為壯觀。據(jù)介紹，風機中最大的是SL5000，單個葉片長達64米，塔筒高90米，整體有40多層樓高。“主機遠看著很小，其實它有八個集裝箱那么大，頂上可以懸停直升機。”隨同采訪的東海大橋風電場場長徐哲說。
一臺臺海上巨型風機矗立在海面上
大橋東側(cè)的34臺風機是最早的一期項目，單臺功率達到3000千瓦，是當時陸上最大風機的兩倍。張開華在接受采訪時說，起步的示范項目就是10萬千瓦，這不僅是亞洲最大，也是亞洲首個大型海上風電場。
海洋工程高風險跨專業(yè)，一定要有第三方的船級社認證，國外的船級社一聽是示范工程做第一單，而且是全部國產(chǎn)，都拒絕為項目認證。“不過，有一句話給了我們很大啟發(fā)。在陪同外國專家去東海大橋調(diào)研時，專家說，你們中國人能力真強，東海大橋都能建起來了，這個放在我們國家就不行。”張開華一聽，腦洞大開——東海大橋能做海上的橋墩，海上風機的基座不也是橋墩嗎？大橋的橋墩無論設(shè)計還是建造，我們都有把握、有能力，把它和海上風電的特點相結(jié)合，問題就迎刃而解了。
造基座也是一項創(chuàng)新，國際上通行的海上風機的基座有幾種模式，比如單樁式、重力式、導(dǎo)管式等，但由于海況和裝備條件，這些都不適合東海的實際。技術(shù)團隊就自己設(shè)計了一個八爪魚式，單個樁國內(nèi)沒有那樣的錘，就按自己的能力，打下8個直徑1.7米的樁，牢牢地鍥在了海底。“鋼筋密度和東方明珠塔所用的鋼筋差不多，不僅滿足了海上風電風機基座設(shè)計要求，而且穩(wěn)定性好，還具有防撞功能。”
挑戰(zhàn)：把40層樓高的“巨無霸”安裝到海上
主機造好了，怎么安裝就成了擺在面前的難題。主機安裝在90米高的塔筒上，每臺風機有三個葉片，單片長度都在60米左右，要在百米的高空中，完成96個螺栓與主機輪轂的無縫對接，需要出動巨型吊車才能完成。而海上作業(yè)難度更大，主機葉片安裝好后，還要在海上直接整體吊裝到基座上。難度之大可想而知。
“東海是半日潮，每6小時有三米的水位落差，施工的窗口期非常短。”張開華說，風機整體的重量達到600多噸，相當于三架波音747的重量。為了完成這項任務(wù)，技術(shù)團隊和中交三航局研制了一套特別的浮船吊，標稱吊力達到2400噸。
海上風機的安裝要求垂直度偏差為1/1000，塔筒與塔基通過96個手臂粗的螺栓連接固定，每一顆螺栓工差不能超過1.5毫米。有風、有浪還有潮位變化，從百米高空吊下600多噸的風機，晃動非常厲害，在這種情況下要一次性對準96顆螺栓安裝到位，不能有絲毫失誤。張開華說，“高空只要有一度的晃動，到下面就可能有幾米的移動，幾百噸的風機，就像一個巨大的重力錘，一旦發(fā)生硬碰撞，肯定是毀滅性的。”
東海大橋海上風電場位于上海浦東新區(qū)臨港新城至洋山深水港的東海大橋兩側(cè)
技術(shù)團隊還創(chuàng)新出了一套緩沖系統(tǒng)，也是目前重點保護的專利技術(shù)。“就像有一個東西把它吸住，在牽引過程中還有防撞擊的保護，半小時內(nèi)就能完成安裝。”據(jù)介紹，在東海大橋風電場的建設(shè)中，有數(shù)十項專利技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用。“我可以驕傲地說，從建設(shè)到現(xiàn)在，沒有發(fā)生人員傷亡事故，也沒有發(fā)生機械設(shè)備的損傷。”
東海大橋風電場項目采用整體吊裝工藝，曾經(jīng)創(chuàng)造了一個月在工裝船上組裝10臺、海上吊裝8臺的記錄。
進化：從整體吊裝到分段連接
當海風達到4米每秒時，東海一期的風機就啟動了，海風達到13米每秒，也就是6級風時，進入滿發(fā)狀態(tài)。滿發(fā)時葉片每分鐘大概16轉(zhuǎn)，葉片尾端可以達到約400公里的時速。
當風向發(fā)生變化時，主機會根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)，自行適應(yīng)轉(zhuǎn)動，以達到風力的最大利用。葉片轉(zhuǎn)動帶動主機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)為機械能，機械能再轉(zhuǎn)為電能，通過海底鋪設(shè)連接的電纜傳輸?shù)郊s12公里外岸邊的變電站，增壓后并網(wǎng)入城市電網(wǎng)。
2010年6月8日，東海大橋風電場一期全部34臺3兆瓦風機并網(wǎng)發(fā)電。
2015年2月12日，東海大橋海上風電項目二期工程28臺風機（包括27臺3.6兆瓦和1臺5兆瓦風機）并網(wǎng)發(fā)電。
自投產(chǎn)至2019年6月底，東海大橋風電場一期發(fā)電201351.48萬千瓦時，節(jié)約標準煤64.63萬噸，減少二氧化碳排放178.61萬噸；二期發(fā)電量105098.36萬千瓦時節(jié)約標準煤33.94萬噸，減少二氧化碳排放93.44萬噸。
采訪當日，在變電站的主控室里，大屏幕上實時顯示著每一臺風機的工作狀態(tài)。每一臺風機關(guān)鍵位置都裝了攝像頭，值班員金輝在辦公桌上的電腦屏幕上，調(diào)出了幾臺風機的內(nèi)部監(jiān)控情況，原來，風機的塔筒內(nèi)都裝有電梯，工作人員可以通過電梯直達主機。如果葉片出現(xiàn)問題，施工人員可以從主機上懸吊下去作業(yè)。
一旦風機出現(xiàn)問題，控制系統(tǒng)會根據(jù)不同的警情發(fā)出警報，大屏幕有顏色顯示和警報聲，所有這些信息，東海風電的各級工作人員都可以從手機上看到，管理起來非常智能方便。
因為是示范項目，東海風電場一期在建設(shè)中的安全冗余比較大，到二期，塔筒不再是整體吊裝了，而是分三段用法蘭連接，安全性和效率都增加了，浮船吊也有改進，可以像陸上的吊車一樣，向海底伸出幾條“腿”，直接打到海底，船面高度得到提升，就不再受海浪的影響了。
隨著東海風電的建成并網(wǎng)，國內(nèi)的海上風電發(fā)展迅猛，沿海四處開花結(jié)果。江蘇、福建、廣東，都陸續(xù)有更大的項目投產(chǎn)。中國風機、中國風場，已經(jīng)迅速成長為國際一流品牌，中國海上風電進入了規(guī)模化、商業(yè)化發(fā)展階段。根據(jù)《風電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年，全國海上風電開工建設(shè)規(guī)模將達到1000萬千瓦，力爭累計并網(wǎng)容量達到500萬千瓦以上。
突破：向遠海進發(fā)，再做一次先鋒
“海上風機的發(fā)展方向就是單機功率越來越大，同樣的海域，同樣的安裝與運維，一般意義上是功率越大越劃算。”張開華說。
“雖然我們的海上風機已經(jīng)沖到了世界前列，但我們還是要清醒地認識到，我們的主機還不是世界上最好的，我們雖然能建設(shè)、運營大風場，但部分核心關(guān)鍵技術(shù)和部件尚未實現(xiàn)國產(chǎn)。”張開華說，“現(xiàn)在，近海可以說是九龍爭水，遍地開花。但近海海域有限，搞了風場，這片海域別人就不好用了，比如通航、漁業(yè)等，現(xiàn)在，我們還想再做一次示范、一次先鋒，到遠海去做深遠海風場。”
“上海市政府、上海市科委、上海市電力公司特別支持我們，因為我們上一次示范項目很成功。同樣，當時和我們一起冒險的合作伙伴，后來也在市場上得到了回報。”張開華說，目前團隊正在做產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，和大專院校設(shè)計院、施工單位、設(shè)計院、主機廠家、開發(fā)商等9家聯(lián)合體做共性技術(shù)研究和專業(yè)技術(shù)研究。“國家能源局給了我們一份回函，希望我們在2020年能夠開展中國第一單深遠海示范項目的研究落地。”
在東海變電站在主控室外，有一部望遠鏡，可以看到遠處的東海大橋風場，順著張開華對未來的暢想，我們的目光仿佛透過撲面的海風，看到大洋深處，隨著風葉轉(zhuǎn)動，跳動的，是澎湃的中國心。
記者手記 |有一種自豪不可阻擋
張開華
坐在上海東海風力發(fā)電有限公司的辦公室，聽張開華講述海上風機建設(shè)的故事，令人心緒不能平靜。走在東海大橋了望遠處的海上風機群，一種自豪感油然而生。張開華在重憶那些崢嶸歲月時，眼睛閃爍著亮光，流露出來的那種自豪感，不可阻擋。
作為中國第一個海上風機示范項目的全程參與者，張開華有理由自豪，這種自豪來自項目給中國帶來的四個改變。
第一個改變是重塑了中國能源行業(yè)的信心。原來的情況是大家好像都不會干，現(xiàn)在是誰都覺得不服氣，你能干，我也能干，五大發(fā)電集團、各個設(shè)計院所，主機廠家，船舶公司，都有信心成為海上風電的主力軍。
第二個是造就了一批海上風電人才。很多人在這個項目中從小白成長為行業(yè)專家，現(xiàn)在幾乎每個海上風電項目里，都有東海風電的人。張開華本人也成為業(yè)內(nèi)最知名的專家，參加了中國風電行業(yè)的標委會工作組，還是科技部高技術(shù)中心的專家?guī)斐蓡T。
第三是形成了產(chǎn)業(yè)鏈和標準。很多配套的產(chǎn)業(yè)原本國內(nèi)是沒有的，通過東海風電項目，上下游的產(chǎn)業(yè)鏈建立起來了，在示范中摸索，在實踐中確認，逐漸形成了一整套的產(chǎn)業(yè)標準，應(yīng)用并推廣，也成就了中國海上風電現(xiàn)在的蓬勃發(fā)展態(tài)勢。
第四是打出了中國品牌。國外廠家原來意欲在商業(yè)上打壓中國海上風電的發(fā)展。現(xiàn)在，中國海上風電已經(jīng)成長起來了，不斷刷新著自己的紀錄，中國的品牌在世界上越來越響亮。
這就是中國力量，一種自主創(chuàng)新，敢闖敢試，一往無前的力量。
特寫 |專業(yè) 膽識 擔當
海上風機的建設(shè)是多學(xué)科交叉工程，也是高風險工程，張開華技術(shù)團隊遇到最兇險的一次來自于兩條船的錯位。
作為這項工程的主要負責人，張開華安排不同工種的不同時序和作業(yè)面。有一次，他了解到未來兩三天可能有壞天氣，這對海上作業(yè)來講是致命問題，于是馬上問明情況。這時意外情況突然出現(xiàn)，本應(yīng)進行施工作業(yè)的鋪纜船沒有到位，而本應(yīng)讓出工位的一條8000噸的船舶卻因擔心惡劣天氣的危險不肯離開。
張開華立即作出判斷，第二天如果狂風大雨，鋪纜船必然會剪纜自保，那就意味著將會有上千萬的損失。于是，他馬上找到8000噸船的船老大，要求他的船必須馬上離開，船老大不服地說，如果有意外誰負責？這時候，張開華毫不退讓，態(tài)度斬釘截鐵。以專業(yè)精神、擔當意識和過人膽識處理了危機。
他告訴船老大，你的船有8個錨，不需要全部起錨，可以兩個兩個起錨，像螃蟹一樣爬著走就不會有危險。同時他堅決地表示，船是你負責的，我只告訴你方法，出了事當然你要負責。面對險情，他迅速布置，強調(diào)下午前必須讓8000噸船離開，但鋪纜船必須馬上到位，搶窗口期，確保當天完工。
第二天，果然狂風大作，幸好兩條船都完成作業(yè)離開入港口避風了，否則大概率會出現(xiàn)溜錨，船說不一定會沖到哪里去了，后果不堪設(shè)想。
幾天后，那兩條船的船老大見到張開華，連聲道謝，說如果不是你堅定堅決，恐怕后果不堪設(shè)想！
