藍(lán)色牧場(chǎng)揚(yáng)風(fēng)帆

　　探訪全球首個(gè)漂浮式風(fēng)漁融合項(xiàng)目

　　提及海上風(fēng)電，大家已耳熟能詳。海上風(fēng)機(jī)可以將海洋上的風(fēng)轉(zhuǎn)化為電能，為人們生產(chǎn)生活提供清潔能源。如今，海上風(fēng)電平臺(tái)不僅可以發(fā)電，還可以養(yǎng)魚。

　　在福建省莆田市秀嶼區(qū)南日島海面之上，就有這樣一個(gè)平臺(tái)——“國能共享號(hào)”。

　　這是全球首個(gè)漂浮式風(fēng)漁融合項(xiàng)目，是深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)機(jī)與漁業(yè)養(yǎng)殖一體化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新實(shí)踐，既能產(chǎn)生綠色能源，也是一座“藍(lán)色糧倉”。

　　為什么要把養(yǎng)魚和發(fā)電放在一起？建設(shè)該平臺(tái)有什么意義？建設(shè)中遇到了哪些難題，又是如何攻克的？我們一起探訪全球首個(gè)漂浮式風(fēng)漁融合項(xiàng)目“國能共享號(hào)”平臺(tái)。

　　分體組裝 整體拖航

　　一顆亮眼“新星”落戶南日島海域

　　11月初，南日島海上風(fēng)電場(chǎng)水域。在一排排御風(fēng)而動(dòng)、化風(fēng)為寶的風(fēng)機(jī)群中，明黃色的三立柱半潛式平臺(tái)佇立于萬頃碧波，尤顯與眾不同。

　　這就是“國能共享號(hào)”平臺(tái)。平臺(tái)上裝有一臺(tái)4兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組，以及輕質(zhì)柔性光伏組件，平臺(tái)中間取正六邊形作為養(yǎng)殖區(qū)域，實(shí)現(xiàn)風(fēng)、光、漁融合發(fā)展。平臺(tái)下，9條錨鏈將平臺(tái)與海床系固，打牢了“海底地基”。海底電纜敷設(shè)也已全部完成。

　　“這為下一步風(fēng)機(jī)送電提供了重要基礎(chǔ)支撐。”項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人趙樂川介紹，平臺(tái)投產(chǎn)后，每年發(fā)電量可達(dá)1600萬千瓦時(shí)，相當(dāng)于6000多戶普通家庭一年的用電量，一個(gè)養(yǎng)殖周期的魚品預(yù)計(jì)可營收數(shù)百萬元。

　　據(jù)了解，因獨(dú)特的資源環(huán)境優(yōu)勢(shì)，南日島既是天然風(fēng)電場(chǎng)，又是福建省唯一一個(gè)國家級(jí)海洋牧場(chǎng)示范區(qū)。在“國能共享號(hào)”落戶前，全島已投產(chǎn)風(fēng)機(jī)267臺(tái)，海水養(yǎng)殖面積達(dá)4566.67公頃。

　　“國能共享號(hào)”的優(yōu)勢(shì)在哪兒？就在于其“既能發(fā)電、也能養(yǎng)魚”的開創(chuàng)性之舉。

　　“我們將風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和深海養(yǎng)殖平臺(tái)合為一體，實(shí)現(xiàn)綠色能源與人工智能養(yǎng)殖的跨產(chǎn)業(yè)融合?！眹夷茉醇瘓F(tuán)龍?jiān)措娏Α皣芄蚕硖?hào)”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳勇介紹，這一方面推動(dòng)海上風(fēng)電、海水養(yǎng)殖向深遠(yuǎn)海發(fā)展，另一方面將有效降低綜合成本。

　　據(jù)了解，傳統(tǒng)意義上，統(tǒng)籌規(guī)劃海上風(fēng)電和漁業(yè)養(yǎng)殖區(qū)域，需要預(yù)留一定的間隔空間，導(dǎo)致海洋資源利用率不高。而“國能共享號(hào)”在同一片海域既能發(fā)電、也能養(yǎng)魚，可實(shí)現(xiàn)海洋資源的立體式開發(fā)，海洋資源利用更加環(huán)保、集約、高效，且更加靈活。

　　其中，漂浮式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)建造是“國能共享號(hào)”平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵所在，其上承風(fēng)電機(jī)組，下托養(yǎng)殖網(wǎng)箱。

　　“漂浮式基礎(chǔ)就是那個(gè)三立柱半潛式平臺(tái)。”陳勇進(jìn)一步解釋道，傳統(tǒng)固定式海上風(fēng)電機(jī)組一般是通過打樁將基礎(chǔ)固定在海床上來支撐上部風(fēng)機(jī)，但對(duì)于水深50米以上的海域適用性不高，“我們采用漂浮式平臺(tái)來支撐上部風(fēng)機(jī)，就像是一艘‘船’，可以漂浮在海面上，適用范圍更廣?！?/p>

　　從空中俯瞰，漂浮式平臺(tái)形狀為正三角形，立柱間邊長70米，平臺(tái)總高24米、設(shè)計(jì)吃水14米，總重量達(dá)4900噸，養(yǎng)殖區(qū)域容積約1萬立方米。風(fēng)機(jī)高86米，單機(jī)重約645噸。

　　如此龐然大物，在南日島安家并不容易。

　　據(jù)國家能源集團(tuán)龍?jiān)措娏Ω＝ü竟こ探ㄔO(shè)部主任林燊介紹，“國能共享號(hào)”采取“分體組裝、整體拖航”的方式在南日島安家落戶：主體漂浮平臺(tái)在浙江制造出廠后，拖航至福建平潭完成“風(fēng)機(jī)+漂浮式平臺(tái)”的組裝，隨后整體拖航至預(yù)定海域。

　　“每一步，都是與時(shí)間賽跑?！绷譄鼋榻B，整體組裝之時(shí)正值“盛風(fēng)期”，施工窗口期很短，使得風(fēng)機(jī)吊裝任務(wù)更加艱巨。他和工作人員24小時(shí)守在現(xiàn)場(chǎng)，就地協(xié)調(diào)葉片吊裝遇到的各類問題?！碍h(huán)環(huán)緊扣，每個(gè)點(diǎn)位的建設(shè)人員都是夜以繼日地協(xié)作‘戰(zhàn)斗’，最終確保整體組裝順利。隨后又經(jīng)歷了約5小時(shí)的海上拖航，‘國能共享號(hào)’抵達(dá)南日島海上風(fēng)電場(chǎng)水域?！?/p>

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控 一鍵操作

　　數(shù)字化智能化應(yīng)用于設(shè)計(jì)建造全過程

　　走近三角形狀的漂浮式主體平臺(tái)，正中間一個(gè)正六邊形的巨型養(yǎng)殖網(wǎng)箱躍然眼前?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員正對(duì)養(yǎng)殖網(wǎng)箱的網(wǎng)衣、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等進(jìn)行檢測(cè)，為下一步魚種投放、網(wǎng)衣機(jī)器人投用等工作做準(zhǔn)備。

　　作為全球首個(gè)漂浮式風(fēng)漁融合項(xiàng)目，“國能共享號(hào)”可謂科技感滿滿。據(jù)了解，該平臺(tái)是一個(gè)無人平臺(tái)，搭載了許多智能化裝備，可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)魚體生長狀況、進(jìn)行餌料自動(dòng)投喂等。

　　“養(yǎng)殖網(wǎng)箱配套了高清攝像系統(tǒng)，可以比較直觀地看到養(yǎng)殖網(wǎng)箱中魚的情況，遠(yuǎn)程觀察評(píng)估魚的生長狀態(tài)和尺寸重量。同步配套的水下聚魚燈，用于聚集野生餌料，促進(jìn)魚的生長?！标愑抡f，網(wǎng)箱上還搭建了在線監(jiān)測(cè)水質(zhì)和水文數(shù)據(jù)的傳感器，可獲取水體溫度等參數(shù)，這些數(shù)據(jù)可同步顯示在工作人員的手機(jī)APP終端；配備餌料自動(dòng)投放器，工作人員無需登上平臺(tái)，足不出戶便可實(shí)現(xiàn)“一鍵喂養(yǎng)”。

　　網(wǎng)衣清洗機(jī)器人因清洗效率高、對(duì)網(wǎng)衣?lián)p傷小等特點(diǎn)，也加入了海底網(wǎng)箱系統(tǒng)“大家庭”，可定期對(duì)網(wǎng)衣上的海草、貽貝等海洋附著物進(jìn)行清潔，降低附著物對(duì)魚類養(yǎng)殖的影響。工作人員在陸地可遠(yuǎn)程操控網(wǎng)衣清洗機(jī)器人“工作”，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　數(shù)字化、智能化不僅被應(yīng)用于“國能共享號(hào)”的后期運(yùn)維，也被應(yīng)用于設(shè)計(jì)建造全過程。

　　以“國能共享號(hào)”的關(guān)鍵技術(shù)——漂浮式平臺(tái)的設(shè)計(jì)建造為例。由于平臺(tái)像船一樣漂浮在海面，且上承風(fēng)機(jī)、下托養(yǎng)殖網(wǎng)箱，風(fēng)浪對(duì)其穩(wěn)定性影響很大。要確保平臺(tái)安全和穩(wěn)定發(fā)電，對(duì)其最大傾角提出了較高要求。

　　對(duì)此，項(xiàng)目技術(shù)人員聯(lián)合高校、科研院所等，綜合分析適用海域、水動(dòng)力性能、結(jié)構(gòu)性能、設(shè)計(jì)建造安裝等因素，經(jīng)過多輪高科技仿真模擬和設(shè)計(jì)優(yōu)化，才確定了漂浮式基礎(chǔ)的型式。據(jù)了解，僅型式仿真計(jì)算就進(jìn)行了4輪，每輪仿真計(jì)算模擬的工況更是數(shù)以萬計(jì)。

　　“每輪仿真計(jì)算，僅風(fēng)機(jī)的工況模擬就超過5萬個(gè)。不僅如此，我們還通過水池實(shí)驗(yàn)?zāi)M了數(shù)百個(gè)極端工況，全面檢驗(yàn)關(guān)鍵性能參數(shù)的準(zhǔn)確性。”陳勇介紹，“國能共享號(hào)”平臺(tái)設(shè)計(jì)獲得了中國船級(jí)社原則性批準(zhǔn)證書，設(shè)計(jì)成果通過中國船級(jí)社、挪威船級(jí)社等業(yè)內(nèi)專業(yè)機(jī)構(gòu)審查驗(yàn)證。

　　“我們還開發(fā)設(shè)計(jì)了適用漂浮式風(fēng)機(jī)的控制算法和平臺(tái)穩(wěn)定控制系統(tǒng)，并且完成10余項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)計(jì)升級(jí)。”陳勇介紹，針對(duì)漂浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)攻克了風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、風(fēng)電機(jī)組適應(yīng)性改造、動(dòng)態(tài)海纜及錨泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的“卡脖子”技術(shù)，填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)空白，實(shí)現(xiàn)了從“0”到“1”的突破。

　　優(yōu)化漂浮式平臺(tái)下部垂蕩艙設(shè)計(jì)、選用非對(duì)稱系泊系統(tǒng)和分段錨鏈……一系列技術(shù)創(chuàng)新及優(yōu)化，使得整個(gè)漂浮式平臺(tái)可抵御15級(jí)臺(tái)風(fēng)侵襲。

　　以電養(yǎng)魚 以漁養(yǎng)電

　　探索形成“綠色能源+藍(lán)色糧倉”新模式

　　最近，風(fēng)漁融合項(xiàng)目養(yǎng)殖單位正聯(lián)合海洋漁業(yè)研究所、養(yǎng)殖專家等，根據(jù)海域環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)“國能共享號(hào)”第一代養(yǎng)殖魚種進(jìn)行論證。

　　作為一個(gè)搭載諸多智能化應(yīng)用的養(yǎng)殖網(wǎng)箱，其正常運(yùn)轉(zhuǎn)離不開“國能共享號(hào)”的“自循環(huán)”供電系統(tǒng)。

　　據(jù)了解，供電不足、供電不穩(wěn)定，是傳統(tǒng)海洋牧場(chǎng)普遍存在的問題，這也限制了大型海洋牧場(chǎng)智能化控制設(shè)施的廣泛應(yīng)用。

　　如何解決這一問題？“國能共享號(hào)”給出了答案。

　　“平臺(tái)上承載的4兆瓦風(fēng)電機(jī)組雖然看起來不算大，但它滿負(fù)荷時(shí)，每小時(shí)就能發(fā)電4000度，一天能發(fā)電9.6萬度?！眹夷茉醇瘓F(tuán)龍?jiān)措娏Ω＝ü旧a(chǎn)技術(shù)部主任劉興鋒介紹，這也是平臺(tái)上各類設(shè)施的主要電源。白天光照充足時(shí)，平臺(tái)上的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)，可作為輔助電源與風(fēng)電機(jī)組一起供電，實(shí)現(xiàn)“自發(fā)自用”，并為帶有儲(chǔ)能裝置的不間斷電源充電。

　　“‘國能共享號(hào)’配備了微網(wǎng)控制器，實(shí)現(xiàn)‘智能’邏輯判斷。當(dāng)風(fēng)、光發(fā)電過剩時(shí)，除自用外還可通過海底電纜外送；當(dāng)風(fēng)、光發(fā)電不足或其他原因?qū)е孪到y(tǒng)無法供電時(shí)，微網(wǎng)控制器啟動(dòng)帶有儲(chǔ)能裝置的不間斷電源進(jìn)行過渡性供電，并發(fā)動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，確保不斷電。”劉興鋒說。

　　“國能共享號(hào)”不僅可以實(shí)現(xiàn)“以電養(yǎng)魚”，還能實(shí)現(xiàn)“以漁養(yǎng)電”，即養(yǎng)殖收入反過來補(bǔ)貼深遠(yuǎn)海風(fēng)電建設(shè)成本。

　　風(fēng)漁融合項(xiàng)目的推出，也獲得了不少漁業(yè)養(yǎng)殖企業(yè)主的關(guān)注。

　　秀嶼區(qū)南日鎮(zhèn)后葉村村民楊文發(fā)以海為生，有著15年漁業(yè)養(yǎng)殖經(jīng)驗(yàn)，對(duì)“國能共享號(hào)”的投用充滿期待：“既能發(fā)電、又能養(yǎng)魚，科技感滿滿。平臺(tái)周邊投放餌料也會(huì)引來眾多魚類活動(dòng)，增加我們的捕撈收入?！?/p>

　　作為海邊出生長大的“漁村人”，陳勇有著深厚的“海洋情懷”。他表示，開發(fā)建設(shè)“國能共享號(hào)”，搭建起海洋牧場(chǎng)與海上風(fēng)電融合發(fā)展的新模式，“既能產(chǎn)生綠色能源，也是一座‘藍(lán)色糧倉’，提升了海域空間利用，為進(jìn)一步推進(jìn)海洋資源開發(fā)提供創(chuàng)新方案。”

　　“國能共享號(hào)”投產(chǎn)在即，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之后將對(duì)該樣機(jī)實(shí)測(cè)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、錨泊性能、漁業(yè)養(yǎng)殖數(shù)值等進(jìn)行分析，總結(jié)優(yōu)化方案，全面推廣應(yīng)用，助推海洋經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展模式向蔚藍(lán)深海挺進(jìn)。