海上那些事儿 探寻海上风电场的秘密

  一台台崭新的“大风车”在海风中徐徐转动，白色的叶片与蓝色的大海相映成趣，每一座风车都犹如一个巨人般巍然矗立于南通沿海，为这广袤的天地间增添了些许别样的景致。

  南通沿海风力资源丰富，风能分布集中稳定，年可利用小时数高，占据新能源开发利用的“天时地利”。目前，南通沿海已建成23座海上风电场、1573座风机、装机容量668.52万千瓦。

  ①潮间带和潮下带滩涂风电场，指低于平均大潮高潮线m水深内的海域开发建设。

  ②近海风电场，指在理论最低潮位以下5m～50m水深的海域开发建设的风电场。

  ③深海风电场，指在大于理论最低潮位以下50m水深的海域开发建设的风电场。

  风车呼呼转，电从海上来。风力发电机组是风电场的发电装置，单个的风电机组包括叶片、风机、塔身和基础部分。

  叶片是整座风机的“灵魂”，也是将自然界风能转换为风力发电机组电能的核心部件。为达到最佳离心效应，大型海上风电机组一般都会采用三叶片设计。遥望海上，叶片显得身形瘦小，但实际上，它们可谓是“超级大风车”。以ENBL-E/8.5叶片为例，叶片重41吨，长111m，约有30层楼高；扫风面积40000多平方米，相当于5个标准足球场。

  风电机组的固定有四种基本形式：陆地基础、单桩基础、基脚架基础和浮式基础，其具体结构如下图（风电机组基础结构四种基本形式）所示。这四种基本形式分别运用在路地、浅水（水深＜30m）、中等水深（水深30～60m）、深水（水深60m）。

  风机的工作原理是空气动力学原理。利用风吹过叶片形成叶片正反面的压差产生的升力，令风机旋转并经过齿轮箱，进而带动风力发电机转子，将风的动能转化成发电机转子的动能，然后再将转子的动能又转化成电能输出。

  迄今为止已建成的海上风电场大部分采用高压交流输电系统（HVAC），其由以下几部分所组成：交流集电线路、海上升压站和无功补偿设备、海底电缆、陆上变电站和无功补偿设备。

  通过交流集电线路将各个风力发电机组产生的电收集起来，再通过海上升压站将电压升高，然后通过海底电缆将电输送到岸上变电站。

  以SWT-4.0-146型海上风力发电机组为例，每天可发出高达9.6万kWh的清洁电力，这相当于每天可节约标煤33.6吨，减少88.65吨二氧化碳排放，这不仅满足了日渐增长的电力需求，也降低了煤炭燃烧所产生的污染物排放，为我国的能源结构注入了绿色动力，更是对实现国家碳达标、碳中和战略目标的积极贡献。

  在大数据、云计算、物联网、人工智能等新兴技术的加持下，风电场不仅有敏锐的“五官”，更有聪明的“大脑”。南通沿海风电机组，每一台都能听会看、可感可控。这种感知能力，源于分布在机组上的各种先进传感器。

  海缆通过其自带的光纤作为传感器，能轻松实现对缆表温度状态、缆芯温度状态等的实时监控，同时设定海缆左右500m内为安全警戒区，一旦船舶进入，会立即报警。

  通过搭建三维数字化风场模型，实时监控海上风电场所在海域的强天气过程，预报未来7天风电场近海面气象要素，同时，兼具落水预警、危险区违规进入告警等功能。

  为了提升海上风电场及附近海域的安全应急保障能力，南通海事主动作为、创新研究，制定出台了《南通沿海风电桩海上应急救助点设计的具体方案》，统一了应急救助标识牌、点位设置要求、救助包标准配置和使用流程图。多次组织召开集中研讨，指导风电企业利用海上风机、升压站和换流站设置了企业自备性质的应急救助点1459个，设置了社会公益性质的应急救助点208个，基本覆盖了如东海上风电场全域，有力提升了海上风电场安全应急保障能力。

  海上风电场企业自备的应急救助点一般设置在室内，主要供风电运维作业人员应急使用。而社会公益的应急救助点设置在室外，仅供周边养殖渔民和附近遇险人员在紧急状况下使用。社会应急救助点在风机塔筒上张贴了直径60厘米圆形且带3M反光膜的应急救助标识，红色外圈代表救生圈，内中留白处表示风机叶片和塔筒，中部蓝色SOS表示代表救助信号，标识醒目、易于辨别。

  同时，在救助点合适区域放置了防水防潮的橙色应急救助箱，箱内配备少数的救助用品、急救药物和生活用品等18类物资。社会应急救助点可及时为遇险人员提供救助条件，大幅度提升遇险人员自救和求救机会，有力提高海上人命搜救成功率。

  强化风险防控，统筹海上交通安全。开展沿海风电海上交通安全专项活动，建立涵盖电力行业和海上交通安全领域的安全管理制度，包括明确安全生产责任清单、配备专业管理人员、理清海上交通管理、强化协作单位管理等方面，建立船舶、人员管理制度和42项操作须知。科学防范恶劣天气，南通海事局根据辖区内风电施工、运维船舶数量、种类、特点，结合辖区水域特征，科学布局、提前规划船舶避风水域，同气象局保持信息畅通，持续跟踪船舶动态，确保各类船舶在恶劣天气到来前及时撤离到位。

  创新监管举措，提升风电运维管理。联同风电企业一同制定《如东海上风电业主单位高质量选船机制》和《运维船舶选船标准》，创新推出《南通海上风电工程相关法律和法规文件汇编》，系统梳理了风电管理脉络，提炼了风电管理经验。建立风电运维登乘点智能卡口，升级运维人员查验措施，实现“快速查验、精准识别、有序登乘”。创新推出江苏首个海上风电场海缆安全防护电子预警系统，以前端感知系统和预警监控平台为手段，对 220KV主海缆集中廊道周边及过往船舶进行24小时实时监控。

  坚持协调理念，共建执法联动机制。依托海上风电产业链党委，成立“海上红枫桥”矛盾纠纷调处中心，为链上公司可以提供纠纷调处、公证仲裁、法律援助等一站式融合服务，坚持把非诉讼纠纷解决机制挺在前面，护航海上风电产业链高水平质量的发展，做到“小事不出船、大事不出场、急事不出链、矛盾不上交”，成功调解多起矛盾纠纷。联合风电企业推进海上风电桩应急救助点建设，创新制定《南通海上风电桩应急救助点设计的具体方案》，利用海上风机、升压站和换流站设置企业自备的应急救助点1459个、社会应急救助点208个，基本覆盖了如东海上风电场全域。

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