□ 資深記者 陳雯
渤海灣的波濤之上，一場(chǎng)關(guān)于光電與海的交響曲正在奏響。山東墾利100萬(wàn)千瓦海上光伏項(xiàng)目，作為全球首個(gè)百萬(wàn)千瓦級(jí)海上光伏項(xiàng)目，首批發(fā)電單元已于2024年11月正式并網(wǎng)發(fā)電。該項(xiàng)目由中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院（以下簡(jiǎn)稱華東院）設(shè)計(jì)，近日，記者采訪了該項(xiàng)目副總工程師呂國(guó)兒，探尋“海上光伏”背后的故事。
設(shè)計(jì)創(chuàng)新：從陸地到海洋的跨越
“相比陸地，海上光伏面臨更大的風(fēng)荷載、波浪海流以及浮冰等挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)必須從一開(kāi)始就考慮這些因素。”
從照片上看，海上光伏主要由光伏板、鋼桁架支架平臺(tái)以及樁基組裝連接而成。設(shè)計(jì)選擇在碼頭完成支架的組裝和光伏板的安裝，再整體吊裝至海上、落在樁基上。這一改變，將復(fù)雜的海上作業(yè)簡(jiǎn)化為高效的“模塊化”拼圖。
樁基選型上，鋼管樁取代了傳統(tǒng)的混凝土樁。呂國(guó)兒解釋，同直徑下，鋼管樁的抗彎性能比混凝土樁更高，所需數(shù)量更少，便于光伏上下部結(jié)構(gòu)海上吊裝對(duì)接施工。同時(shí)，由于冬季冰情嚴(yán)重，水位反復(fù)變動(dòng)，混凝土樁在凍融環(huán)境下容易產(chǎn)生裂縫和表面剝落。此外，試樁發(fā)現(xiàn)，由于土質(zhì)原因，混凝土樁打樁比較困難，而鋼管樁由于孔洞率大，打樁阻力小，更容易到達(dá)預(yù)定的設(shè)計(jì)深度。上部平臺(tái)和下部樁基之間還設(shè)有斜撐構(gòu)件，減少了平臺(tái)的跨度，增強(qiáng)了穩(wěn)定性，降低了用鋼量。經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比分析，用鋼量減少20%至30%。
在該項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還將箱變平臺(tái)挪到了大平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)功能共用；平臺(tái)鋼桁架上設(shè)置相應(yīng)支吊架，代替橋架鋪設(shè)電纜，節(jié)省了工程量。
在荷載計(jì)算上，由于場(chǎng)區(qū)里分布著將近3000個(gè)平臺(tái)，靠近外緣的平臺(tái)和內(nèi)部的平臺(tái)所受到的風(fēng)荷載不一樣。內(nèi)部平臺(tái)因受外部平臺(tái)的遮擋，風(fēng)荷載相對(duì)小些。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，陸上規(guī)范中風(fēng)荷載的折減系數(shù)0.85偏保守，不利于整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)優(yōu)化，于是通過(guò)相關(guān)科研院校做了風(fēng)洞試驗(yàn)，取得了合適的折減系數(shù)。浮冰荷載也作了類似的內(nèi)外受力差別的分析。
海上光伏項(xiàng)目由于探索前沿，超脫于現(xiàn)有規(guī)范，對(duì)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，面臨許多“首次”。華東院團(tuán)隊(duì)也在摸索中不斷尋找最優(yōu)的解決方案，并為著手推動(dòng)將經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不斷努力。
建設(shè)優(yōu)化：提升效率加快工程進(jìn)度
“鋼結(jié)構(gòu)焊接和組件安裝過(guò)程也非易事。”
一個(gè)光伏平臺(tái)尺度為35米×60米，共要建設(shè)3000個(gè)光伏平臺(tái)。呂國(guó)兒回憶，由于平臺(tái)大、數(shù)量多，建設(shè)初期，從組織大量的工人上工到磨合加快進(jìn)度就有數(shù)月。七八百塊光伏板安裝到大平臺(tái)上時(shí)，每塊板要通過(guò)四個(gè)螺栓擰緊在長(zhǎng)達(dá)60米的檁條孔洞上，這需要檁條的開(kāi)孔位置非常精準(zhǔn)。呂國(guó)兒說(shuō)，剛開(kāi)始，由于安裝精度的誤差，效率始終提不上來(lái)。后來(lái)，將檁條改短，分成小段施工，再連起來(lái)，并將螺栓開(kāi)孔改為長(zhǎng)腰型，雙管齊下，最終解決了安裝偏差問(wèn)題。
該項(xiàng)目還首次在海上光伏中應(yīng)用了66千伏“海纜+陸纜”長(zhǎng)距離輸電技術(shù)，讓電力在海洋與陸地之間暢通無(wú)阻。呂國(guó)兒表示，陸地上光伏常規(guī)的電纜等級(jí)基本在66千伏以下，而該項(xiàng)目首次在海上光伏中使用66千伏海纜，這樣電纜輸送容量更大，根數(shù)要求更少，大幅減少了用海面積和降低了建設(shè)成本。
數(shù)字賦能：為項(xiàng)目安上智慧“眼睛”
華東院此前在海上風(fēng)電數(shù)字化建設(shè)上積累了比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，此次也將該經(jīng)驗(yàn)植入了海上光伏項(xiàng)目中。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)依托BIM+GIS技術(shù)，打造了國(guó)內(nèi)首個(gè)全場(chǎng)景海上光伏數(shù)字孿生電站，如同為這片“光伏森林”裝上了智慧的“眼睛”。無(wú)人化監(jiān)控運(yùn)維、落水救援定位、氣象監(jiān)測(cè)……，將助力海上光伏電站建設(shè)運(yùn)維的全面、實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)管理。
同時(shí)，“智能化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化將是未來(lái)施工建設(shè)的思路。”呂國(guó)兒表示，大量的陸地制造過(guò)程是海上光伏一大特點(diǎn)，依靠人工制作出來(lái)的建筑產(chǎn)品形成不了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，“要借鑒制造業(yè)的方法。”
采訪尾聲，呂國(guó)兒感慨，由于沒(méi)有先例可考，設(shè)計(jì)方案剛提出來(lái)的時(shí)候，遇到了來(lái)自各方的質(zhì)疑，最大的問(wèn)題就是經(jīng)濟(jì)性和可行性。“但我們頂住了壓力，將問(wèn)題一一梳理，將解決方案一一擺出，還請(qǐng)公司里的老專家坐鎮(zhèn)指導(dǎo)，從減少工程量的角度極盡優(yōu)化手段，才有了現(xiàn)在的推進(jìn)成果。”呂國(guó)兒也表示，海上光伏的未來(lái)，需要產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同共進(jìn)，需要每一個(gè)環(huán)節(jié)的提質(zhì)增效。
山東墾利海上光伏項(xiàng)目，對(duì)于推動(dòng)區(qū)域能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、集約節(jié)約利用淺海資源具有重要意義，為我國(guó)乃至世界海上光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展起到了引領(lǐng)和示范作用。從2024年7月開(kāi)工至今，項(xiàng)目已完成將近六百個(gè)平臺(tái)建設(shè)，預(yù)計(jì)將在2025年內(nèi)全容量并網(wǎng)發(fā)電。建成投產(chǎn)后，預(yù)計(jì)年發(fā)電量可達(dá)17.8億千瓦時(shí)，大約能滿足267萬(wàn)普通中國(guó)城鎮(zhèn)居民一年的用電量，有效節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤50.38萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放134.47萬(wàn)噸。
