5月2日下午，广东阳江青洲海域，全球单机容量最大16兆瓦漂浮式海上风电平台——“三峡领航号”完成海上安装，这标志着我国在深远海漂浮式风电技术领域取得重大突破。
▲ 5月2日，全球单机容量最大16兆瓦漂浮式海上风电平台“三峡领航号”在广东阳江海域完成安装。摄影：潘宏冠
“十五五”规划纲要首次明确指出，规范有序推进深远海风电开发。预计到“十五五”末，我国海上风电累计并网装机规模将超过1亿千瓦。行业普遍认为，当水深超过50米且逐渐加深时，固定式风电基础成本显著上升，而漂浮式风电机组的成本变化则不明显。对于开发深远海资源而言，漂浮式海上风电技术具有天然优势。
然而，越是深远海，环境越复杂莫测。“三峡领航号”作业区域离岸超70公里、水深超50米，直面17级台风、超20米浪高冲击。在恶劣海况下，新型系泊系统与主动压载系统两大自主创新技术，为这座排水量达2.41万吨的海上“不倒翁”筑牢了“漂而不倒、稳且能发”的根基。
▲ “三峡领航号”创新研发应用新型系泊系统、主动压载系统等新技术，使得浮体平台能够在恶劣海况下安全稳定运行。图为由高强度复合锚缆牵拉固定的半潜式浮体平台。摄影：潘宏冠
从国家命题到上下游协同，这场“深海大考”，产业链如何共同作答？
2022年，在国务院国资委科研命题牵引下，三峡集团基于国内首个漂浮式风电“三峡引领号”的实践经验，将攻关目标瞄准水深超50米的深海应用，场址选在广东阳江青洲项目，剑指大容量机组、半潜式基础及国产系泊链等关键技术研发。
其中，漂浮式风电面临的核心挑战之一，是风机与浮体平台之间一度存在“对话失灵”。风浪涌流中，支撑结构与风机相互耦合，但以往的设计常“各自为战”，迭代时数据易发生偏差。为解决这一难题，工程师们秉持“一体化”设计理念，以真实海域环境参数反复验证，历时一年半联合攻坚，最终攻克了风机与浮体协同设计的难题。
2024年春，三峡集团上海勘测设计研究院与金风科技集团的工程师们开启了一场“双向奔赴”。历经十轮交互设计、海量计算变更，终于成功解决了浮体载荷计算一致性问题。
金风科技集团工程师单寒梅回忆：“‘数据打通’是我们的‘解题法宝’。我们主动交互数据，背靠背进行静、动态计算验证，通过高精度等效模型得到更精确的仿真结果，整体单位重量降低，安全性能提升。这一过程让我感受到了产业链伙伴的深度互信。”
国产化特种聚酯纤维缆等一系列新材料、新技术在海上风电领域的首次应用，带动一批本土配套制造企业完成产能升级及技术创新，持续培育自主可控、安全高效的海上风电产业供应链。
系泊系统是漂浮式风机的“定海神针”，为平台安稳运行筑牢第一道防线。项目创新采用国产化聚酯纤维缆与锚链组合的系泊方案，通过9根高强度复合锚缆将半潜式浮体平台牢牢锁控在指定海域，单根锚缆最大可承受约1300吨拉力，设计使用寿命长达25年。其中，我国自主研发的特种聚酯纤维缆为本次国产化关键突破材料，相较于传统缆绳，具备高强度、高弹性、高耐久性，可高效吸收海浪冲击，降低系泊张力。随着机位水深加深，优化后的系泊布局让风机系泊半径较初代漂浮式风机“三峡引领号”缩减超200米，大幅节约海域使用面积，适配深远海大规模开发需求。
“这不是普通绳索，而是超高强度弹性纽带，解决了深远海系泊材料技术难题。”浙江四兄绳业有限公司副总经理李航宇表示，该国产特种缆绳的规模化应用，为我国深远海漂浮式风电系泊系统国产化、低成本化发展提供坚实支撑。
如果说系泊系统负责“定得住”，主动压载系统则承担着“站得稳”的重要职责。受海风、海浪、海流三重外力叠加影响，漂浮式风机易产生倾斜、晃动，传统固定式压载方式无法适配动态海洋环境。
对此，三峡集团研发团队联合中国船舶科学研究中心自主研发智能主动压载系统。该系统依托高精度传感监测设备实时采集的海域风浪流数据，自动调节立柱内部水舱的水量来控制平台姿态，有效降低机组在风浪中的摇摆幅度，进一步保障风机平稳运行。
“平台三个侧立柱900吨的压载水，可以实现30分钟内3度倾角的精准调控，自动‘扶正’近300米的风电机组，让漂浮式风电系统从‘被动承受’风浪变为‘主动适应’风浪，从而站得更稳、发得更满。”上海勘测设计研究院“三峡领航号”技术负责人范可介绍道。
据了解，这是漂浮式风电主动压载在国内的首次应用，将在保障设备的稳定性、减少机身晃动造成的风能损耗等方面发挥重要作用。
外部锚定加固加上内部智能调平，这两项核心技术让这台叶轮直径达252米、约50层楼高的海上风电“巨无霸”，在茫茫大海上稳如浮岛。满发状态下，设备年发电量可达4465万千瓦时，能满足约2.4万户家庭全年用电需求，以硬核科技点亮深蓝海上绿色能源。
作为海上风电产业链牵头建设单位，三峡集团以“三峡领航号”大容量漂浮式海上风电平台为重要纽带，串联行业产学研用全链条优质资源，牵头带动上下游企业协同创新、联合攻关，全方位推动海上风电关键技术、核心装备自主可控。
为提升自主创新能力，补齐深远海风电技术短板，三峡集团牵头联合金风科技集团、中国船舶科学研究中心、东方海缆、浙江四兄绳业等20余家科研单位、制造企业组建创新联合体，在生产制造环节，创新采用齿电组合装配新工艺，优化机组组装流程，生产制造效率大幅提升；在电力传输方面，自研66千伏高压动态海缆，优化外层防腐材质与内部线型结构，强化抗拉伸、抗扭曲性能，适配深远海极端复杂工况；在智能运维层面，同步搭载智能监测系统，实时采集分析设备100余项运行参数，实现海上风机无人化远程智能运维。
▲ 我国首艘“运输+起重”一体化深远海风电施工船“乌东德”号，为“三峡领航号”安装提供坚实保障。摄影：关彦亮
技术创新的同时，行业标准体系同步完善升级。作为国内首个入级中国船级社的漂浮式风电示范项目，项目技术团队深度参与漂浮式风电基础结构、系泊系统、动态电缆、安全运维等多项能源行业标准编制，搭建覆盖设备生产、海上施工、运行监测、后期维保全生命周期的安全质量管控体系。中国船级社海洋工程技术中心副主任李红涛表示，本项目总结形成的技术标准、施工规范、验收准则，将为后续商业化深远海风电场建设提供范本，加速推动我国漂浮式风电从试验技术示范阶段，迈向规模化、商业化、产业化应用新阶段。
从单一机型技术突破，到全产业链优化升级，在国家政策规划引领下，三峡集团与产业链上下游企业协同攻关，充分发挥中央企业在资源整合、技术攻关中的带动作用，共同走出一条“技术突破—装备升级—成本下降—产业成熟”的发展之路。
国家能源局发布数据显示，截至今年3月底，全国海上风电累计并网装机规模4722万千瓦，连续5年全球居首。深远海域风能资源开发前景广阔。“‘三峡领航号’屹立深蓝，是中国海上风电挺进深远海的缩影，然而要深耕这片蓝海、进一步发展漂浮式风电技术仍然任重道远。未来，我们将充分发挥‘主体支撑’和‘融通共建’的双重作用，为国家能源结构转型、海洋强国建设持续注入强劲绿色动能。”三峡能源副总经理吕鹏远说。
来源 | 三峡小微
记者 | 陈磊 卢忠灿