走近大國工程丨在藏北高原“追風(fēng)”探訪全球超高海拔地區(qū)裝機規(guī)模最大風(fēng)電項目

位于藏北高原的那曲歐瑪亭嘎風(fēng)電場（局部）。

風(fēng)電機組吊裝現(xiàn)場。

風(fēng)機葉片運輸途中。

工作人員正在安裝發(fā)電機螺栓。

風(fēng)機基礎(chǔ)混凝土澆筑作業(yè)中。（以上圖片均由受訪者提供）

臘月的藏北高原，寒風(fēng)凜冽，修長的風(fēng)機葉片悠悠轉(zhuǎn)動，似水袖舞動，仿佛在講述青藏高原的變化。

風(fēng)機所在地，是全球超高海拔地區(qū)裝機規(guī)模最大風(fēng)電項目——國家能源集團西藏那曲歐瑪亭嘎風(fēng)電場（以下簡稱“那曲風(fēng)電場”）。今年1月1日，該風(fēng)電場正式全容量并網(wǎng)發(fā)電，預(yù)計每年通過當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)向那曲市送電約2億度，可滿足約23萬人一年的用電需求。

那曲地處西藏的北大門，是全國五大牧區(qū)的重要組成部分，素有“江河源”“中華水塔”之稱，平均海拔在4500米以上。氣候、自然、交通等條件較為惡劣，為什么要在這里建設(shè)風(fēng)電場？在藏北高原“追風(fēng)”有多難？建設(shè)者們?nèi)绾瓮黄浦刂仉y關(guān)？讓我們一起去探訪。

與時間賽跑、經(jīng)受高原極端環(huán)境考驗

讓寒風(fēng)變綠電那曲冬更暖

“世界屋脊”青藏高原，土地面積廣闊，自然資源豐富，風(fēng)能是最為重要的能源資源之一。但與全國其他地區(qū)相比，西藏電力工業(yè)發(fā)展相對滯后，那曲作為我國海拔最高的城市，受地理位置和氣候條件等因素影響，電源建設(shè)起步晚，電網(wǎng)比較薄弱，冬季電力供應(yīng)緊張，用電取暖還是件很奢侈的事情。那曲風(fēng)電場就是為解決這一問題而建?！?/p>

“作為西藏2023年電力保障性項目，那曲風(fēng)電場必須在當(dāng)年建成，且只能成功、不能失敗。”時隔一年，國家能源集團西藏電力有限公司那曲分公司工程建設(shè)部負(fù)責(zé)人田江偉依舊清楚地記得這句話。這是去年初公司全體干部職工接到的指令，“開局即沖刺、開戰(zhàn)即決戰(zhàn)，我們要和時間賽跑?！?/p>

說風(fēng)電場建設(shè)爭分奪秒，這毫不夸張。因為前期進場急、高原氣候條件差、總體任務(wù)重。

招投標(biāo)和建設(shè)用地審批是項目備案后、開工前最緊急的工作?！?個多月完成了施工、設(shè)計、監(jiān)理等環(huán)節(jié)招投標(biāo)，15天備齊40多項資料拿到動土許可，各項工作緊湊高效，仿佛開了‘倍速’?！痹詾閺娜ツ?月20日正式動工開始，一切就能恢復(fù)正常，但田江偉說這不過是又一個開始。

一般來說，在理想條件下建設(shè)一個10萬兆瓦風(fēng)電場至少需要一年。那曲風(fēng)電場平均海拔4650米，其風(fēng)機采用25臺單機容量4兆瓦的陸上直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機組，總裝機量達100兆瓦，想要“超額”完成任務(wù)，時間壓力可想而知，超高海拔的極限考驗超乎想象。

含氧量降低?！叭撕蜋C器都出現(xiàn)了‘高反’，降效嚴(yán)重。原本幾分鐘就能完成的工作，在那曲至少要半個小時?！碧锝瓊ソ榻B，效率打折，就要在量上“補救”?！盀榱吮ＷC進度，項目調(diào)度了更高功率的機械，投入成倍的人員力量。”

高寒疾風(fēng)、天氣變幻無常。每年10月至次年4月是強風(fēng)、冰雪期，不具備施工條件。因此必須搶抓有利窗口期，“能早動一點是一點，多動一點是一點”。除此之外，“上一秒晴空萬里，下一秒風(fēng)雨來襲”更是家常便飯。令田江偉印象深刻的是一次葉片吊裝，當(dāng)葉輪對接發(fā)電機時狂風(fēng)驟起。“風(fēng)突然從四面八方吹來，風(fēng)速從3米每秒一下子提升到30多米每秒，當(dāng)時我們所有人的心都提到嗓子眼，簡單商議后便立即決定所有人拉著纜風(fēng)繩不動，讓葉輪抵靠發(fā)電機作臨時支撐，就這樣撐了3個多小時。”

超高海拔區(qū)長冬無夏，晝夜溫差大，最溫暖的時候溫差可達20攝氏度，中午也得穿著厚外套。正是由于溫度的起伏變化，土層反復(fù)凍融，這無疑加大了混凝土澆筑難度，稍有不慎就會出現(xiàn)裂縫，甚至在受力后破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成斷層、冷縫等質(zhì)量事故。

高原的嚴(yán)苛條件無法改變，項目建設(shè)者唯有日夜堅守，積極試驗，找尋應(yīng)對辦法?！斑@是第一次在超高海拔地區(qū)建設(shè)如此大規(guī)模風(fēng)電項目，絕大多數(shù)參建者都沒有高原施工的經(jīng)驗，大家得‘摸著石頭過河’?！碧锝瓊ソ榻B，通過該項目建設(shè)，團隊研發(fā)并成功應(yīng)用了超高海拔高性能纖維混凝土，掌握了超高海拔地區(qū)大體積風(fēng)機混凝土施工工藝，同時總結(jié)了高海拔混凝土強度增長慢、易裂縫等問題預(yù)防經(jīng)驗，保證了澆筑質(zhì)量。

攻破基礎(chǔ)澆筑難題，只是項目團隊精誠協(xié)作、艱苦奮戰(zhàn)的一個縮影。在過去8個多月時間里，建設(shè)者們奔波勞碌、爬冰臥雪，通過藏北高原的重重考驗，讓寒風(fēng)變綠電、那曲冬更暖。

自主研發(fā)“智選”平臺、量身打造風(fēng)電機組

國產(chǎn)設(shè)備打破技術(shù)封鎖解決建設(shè)難題

那曲風(fēng)電場場址位于那曲市色尼區(qū)那曲鎮(zhèn)境內(nèi)，接近市中心。在此處建風(fēng)電場又是出于什么考量？

主要是結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源稟賦特點，從實際需求出發(fā)。中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司那曲風(fēng)電項目負(fù)責(zé)人郭宗強解釋，那曲電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)以光伏為主，不僅極不穩(wěn)定，一到冬季，夜間光伏發(fā)電能力明顯下降，無法滿足用電需求，電力缺口較大?！吧崾秦?fù)荷中心，在這里建立風(fēng)電場作為電力保障，可以實現(xiàn)區(qū)域電源電站風(fēng)光互補?！?/p>

確定那曲鎮(zhèn)只是風(fēng)電場選址的第一步，為了使風(fēng)能資源利用最大化、降低開發(fā)成本，還要根據(jù)風(fēng)資源評估結(jié)果進一步縮小范圍，即所謂微觀選址。這并非易事。

“那曲的風(fēng)速風(fēng)向變化無常，‘毫無章法’，強勁的大氣湍流使得周邊空氣壓強、速度、溫度起伏大，風(fēng)資源評估難度較大?！睎|方電氣風(fēng)電股份有限公司風(fēng)電研究設(shè)計院整體解決方案負(fù)責(zé)人楊奎濱說，微觀選址工作并沒有受此影響，因為使用了公司自主開發(fā)的“風(fēng)能智選”平臺。

“‘風(fēng)能智選’就像一個參謀，通過建立覆蓋全球的高分辨率氣象格點數(shù)據(jù)庫，對接分析地理信息、機型、測風(fēng)等6類數(shù)據(jù)，提供從測風(fēng)、選址、風(fēng)資源精準(zhǔn)評估到風(fēng)電場規(guī)劃的一體化設(shè)計，解決超高海拔地區(qū)風(fēng)資源評估困難和選址布機難的問題?！睏羁鼮I介紹，從2019年至今，東方電氣始終致力于“風(fēng)能智選”平臺的建設(shè)開發(fā)，不僅打造出適應(yīng)我國的風(fēng)電應(yīng)用場景，更打破了風(fēng)資源工業(yè)軟件的國外壟斷，解決了風(fēng)電工業(yè)軟件“卡脖子”問題。

解決了選址問題，如何在世界之巔實現(xiàn)風(fēng)與電的順利轉(zhuǎn)換？那曲風(fēng)電場依靠的是強大“科技心臟”——25臺DEW-D4000-172型永磁直驅(qū)風(fēng)電機組。據(jù)了解，這組高塔架風(fēng)電機組是為風(fēng)電場量身打造，它們身型統(tǒng)一，給人的第一印象是身材高挑：距地面約100米高的風(fēng)機輪轂，掃風(fēng)面積相當(dāng)于3.3個標(biāo)準(zhǔn)足球場大小的葉輪，長度達84.5米的葉片。

從性能上來看，風(fēng)電機組“身體棒、不缺氧、無高反”，發(fā)電能力強——

直驅(qū)風(fēng)電，把“有氣無力的風(fēng)”更好地轉(zhuǎn)化成能量。通常而言，風(fēng)能大小與空氣密度成正比，高海拔地區(qū)空氣密度大約只有平原地區(qū)的一半，同等條件下發(fā)電功率更低。“‘直驅(qū)’減少風(fēng)能轉(zhuǎn)換的中間環(huán)節(jié)及損耗，通過湍流預(yù)估、風(fēng)向預(yù)測偏航、智能失速檢測技術(shù)，提高轉(zhuǎn)化效率，攻克葉片失速等難題，實現(xiàn)機組在復(fù)雜地形的穩(wěn)定、高效運行?！睎|方電氣風(fēng)電股份有限公司風(fēng)電研究設(shè)計院副院長曾志說。

紫外線、低溫、風(fēng)沙雨雪的考驗，也都對風(fēng)電機組葉片性能提出了更高要求。曾志介紹，研發(fā)設(shè)計團隊針對這一問題，優(yōu)化了葉片氣動外形，并按20年壽命要求的標(biāo)準(zhǔn)，采用一系列防紫外線技術(shù)，抑制油漆老化開裂以及外露部件加速老化。

山地區(qū)域高濕環(huán)境下，風(fēng)電機組啟動工作所需最低電壓相對較高，電氣元件容易因絕緣電阻降低導(dǎo)致電氣短路故障。為此，研發(fā)設(shè)計團隊進行了人工高海拔氣候模擬試驗技術(shù)分析，多物理場仿真及多因子老化評估，對發(fā)電機的絕緣結(jié)構(gòu)、耐壓等做了定制化設(shè)計，為變流器等主要電氣元件優(yōu)化了加熱除濕技術(shù)。

超高海拔地區(qū)，如何知道風(fēng)電機組是否正常運行？智能監(jiān)測診斷系統(tǒng)和集群控制系統(tǒng)來幫忙。每臺風(fēng)機都配置了智能監(jiān)測診斷系統(tǒng)，可采集機組傳動鏈、葉片、塔筒及螺栓運行高頻信號，結(jié)合智能算法分析及專家診斷，預(yù)警大部件運行潛在風(fēng)險并提升運維能力。集群控制系統(tǒng)則通過功率預(yù)測數(shù)據(jù)參與風(fēng)電場能量控制，根據(jù)能量需要，分配各風(fēng)機做多少功、發(fā)多少電?！爸悄鼙O(jiān)測診斷系統(tǒng)就好比風(fēng)機的‘醫(yī)生’，集群控制系統(tǒng)如同‘管家’，都是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能管理系統(tǒng)。”曾志說。

據(jù)統(tǒng)計，那曲風(fēng)電場正式投運以來，已為當(dāng)?shù)毓╇?80萬千瓦時。羌塘草原的風(fēng)點亮了千家萬戶的燈，于我國風(fēng)電行業(yè)而言，該風(fēng)電場全容量投產(chǎn)，不僅是超高海拔地區(qū)風(fēng)電開發(fā)史上的一大進程，更是一次超高海拔地區(qū)風(fēng)電技術(shù)的重大突破，對于推動高海拔風(fēng)機研發(fā)應(yīng)用和高海拔風(fēng)電項目規(guī)?；_發(fā)具有重要示范作用。

嚴(yán)格執(zhí)行草皮剝離要求、精心養(yǎng)護管理

努力把工程施工對環(huán)境影響減至最低

西藏是我國重要的生態(tài)安全屏障、清潔能源資源接續(xù)基地。當(dāng)前，當(dāng)?shù)氐锰飒毢竦哪茉磧?yōu)勢得到長足發(fā)展，據(jù)國網(wǎng)西藏電力有限公司透露，2023年藏區(qū)清潔能源發(fā)展迅猛，總體占比超90%，西藏電網(wǎng)基本實現(xiàn)清潔能源供電。

高原清潔能源的發(fā)展?jié)摿?，比想象中更為強勁。但高原的生態(tài)環(huán)境比想象中更加脆弱。

高原牧區(qū)，草地是畜牧業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵?！斑@里養(yǎng)分循環(huán)慢、土壤生成速度慢，植被更新速度慢，如果破壞了牧草生長，很長時間都無法恢復(fù)，會讓當(dāng)?shù)啬撩穹浅Ｐ奶?。”國家能源集團西藏電力有限公司那曲分公司安全環(huán)保部負(fù)責(zé)人袁正勇告訴記者，那曲風(fēng)電項目在設(shè)計之初就把環(huán)保問題考慮在內(nèi)，努力把工程施工對環(huán)境的影響減至最低，確保原有景觀不受破壞，地表水和地下水水質(zhì)不受污染，草原植被得到有效保護，噪聲、振動和揚塵的環(huán)境影響得到有效控制。

該項目占地面積14萬平方米，免不了要動土開荒。為了最大限度保護草原植被，建設(shè)者嚴(yán)格執(zhí)行草皮剝離要求，把場內(nèi)40公里新建道路、25臺風(fēng)機機位處草皮連同根部土壤一并剝離。

采訪時，袁正勇向記者展示了一張草皮剝離堆存的圖片：在新建道路兩旁，是一塊塊整齊擺放的草皮，上面覆著一層防沙網(wǎng)。“每塊草皮剝離的厚度為30厘米，經(jīng)專家建議，我們借鑒高原地區(qū)臨時存放經(jīng)驗，將草皮就近平鋪存放，以避免過度轉(zhuǎn)運造成傷害。”

臨時存放在路邊的草皮會派專人進行養(yǎng)護、管理，防止人員、車輛踐踏和牛羊啃食，還會定期根據(jù)土壤含水量進行灑水養(yǎng)護，并根據(jù)草皮的長勢適當(dāng)施肥。待到復(fù)綠階段，通過建設(shè)恢復(fù)示范點，試驗恢復(fù)成效，總結(jié)實踐經(jīng)驗，再大范圍推廣。

此外，在建設(shè)期間，建設(shè)者通過灑水、清洗、封閉、集中收集等方式，做好棄渣、揚塵、廢水和施工廢棄物處置管理。

建設(shè)者們對西藏生態(tài)環(huán)境的守護，在風(fēng)電場投產(chǎn)后得到延續(xù)，并帶來顯著的環(huán)境效益。據(jù)了解，風(fēng)電場每年所提供的清潔電能，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤6萬噸，減少二氧化碳排放量16萬噸。它的建成進一步減少對化石燃料的依賴，降低對環(huán)境的破壞和污染。