探访全球首个漂浮式风渔融合项目:蓝色牧场扬风帆
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蓝色牧场扬风帆
探访全球首个漂浮式风渔融合项目
提及海上风电，大家已耳熟能详。海上风机可以将海洋上的风转化为电能，为人们生产生活提供清洁能源。如今，海上风电平台不仅可以发电，还可以养鱼。
这是全球首个漂浮式风渔融合项目，是深远海漂浮式风机与渔业养殖一体化设计的创新实践，既能产生绿色能源，也是一座“蓝色粮仓”。
为什么要把养鱼和发电放在一起？建设该平台有什么意义？建设中遇到了哪些难题，又是如何攻克的？我们一起探访全球首个漂浮式风渔融合项目“国能共享号”平台。
分体组装 整体拖航
一颗亮眼“新星”落户南日岛海域
11月初，南日岛海上风电场水域。在一排排御风而动、化风为宝的风机群中，明黄色的三立柱半潜式平台伫立于万顷碧波，尤显与众不同。
这就是“国能共享号”平台。平台上装有一台4兆瓦海上风电机组，以及轻质柔性光伏组件，平台中间取正六边形作为养殖区域，实现风、光、渔融合发展。平台下，9条锚链将平台与海床系固，打牢了“海底地基”。海底电缆敷设也已全部完成。
“这为下一步风机送电提供了重要基础支撑。”项目现场负责人赵乐川介绍，平台投产后，每年发电量可达1600万千瓦时，相当于6000多户普通家庭一年的用电量，一个养殖周期的鱼品预计可营收数百万元。
据了解，因独特的资源环境优势，南日岛既是天然风电场，又是福建省唯一一个国家级海洋牧场示范区。在“国能共享号”落户前，全岛已投产风机267台，海水养殖面积达4566.67公顷。
“国能共享号”的优势在哪儿？就在于其“既能发电、也能养鱼”的开创性之举。
“我们将风力发电、光伏发电和深海养殖平台合为一体，实现绿色能源与人工智能养殖的跨产业融合。”国家能源集团龙源电力“国能共享号”项目负责人陈勇介绍，这一方面推动海上风电、海水养殖向深远海发展，另一方面将有效降低综合成本。
据了解，传统意义上，统筹规划海上风电和渔业养殖区域，需要预留一定的间隔空间，导致海洋资源利用率不高。而“国能共享号”在同一片海域既能发电、也能养鱼，可实现海洋资源的立体式开发，海洋资源利用更加环保、集约、高效，且更加灵活。
其中，漂浮式基础的设计建造是“国能共享号”平台建设的关键所在，其上承风电机组，下托养殖网箱。
“漂浮式基础就是那个三立柱半潜式平台。”陈勇进一步解释道，传统固定式海上风电机组一般是通过打桩将基础固定在海床上来支撑上部风机，但对于水深50米以上的海域适用性不高，“我们采用漂浮式平台来支撑上部风机，就像是一艘‘船’，可以漂浮在海面上，适用范围更广。”
从空中俯瞰，漂浮式平台形状为正三角形，立柱间边长70米，平台总高24米、设计吃水14米，总重量达4900吨，养殖区域容积约1万立方米。风机高86米，单机重约645吨。
如此庞然大物，在南日岛安家并不容易。
据国家能源集团龙源电力福建公司工程建设部主任林燊介绍，“国能共享号”采取“分体组装、整体拖航”的方式在南日岛安家落户：主体漂浮平台在浙江制造出厂后，拖航至福建平潭完成“风机 漂浮式平台”的组装，随后整体拖航至预定海域。
“每一步，都是与时间赛跑。”林燊介绍，整体组装之时正值“盛风期”，施工窗口期很短，使得风机吊装任务更加艰巨。他和工作人员24小时守在现场，就地协调叶片吊装遇到的各类问题。“环环紧扣，每个点位的建设人员都是夜以继日地协作‘战斗’，最终确保整体组装顺利。随后又经历了约5小时的海上拖航，‘国能共享号’抵达南日岛海上风电场水域。”
远程监控 一键操作
数字化智能化应用于设计建造全过程
走近三角形状的漂浮式主体平台，正中间一个正六边形的巨型养殖网箱跃然眼前。现场工作人员正对养殖网箱的网衣、远程监控系统等进行检测，为下一步鱼种投放、网衣机器人投用等工作做准备。
作为全球首个漂浮式风渔融合项目，“国能共享号”可谓科技感满满。据了解，该平台是一个无人平台，搭载了许多智能化装备，可远程监测鱼体生长状况、进行饵料自动投喂等。
“养殖网箱配套了高清摄像系统，可以比较直观地看到养殖网箱中鱼的情况，远程观察评估鱼的生长状态和尺寸重量。同步配套的水下聚鱼灯，用于聚集野生饵料，促进鱼的生长。”陈勇说，网箱上还搭建了在线监测水质和水文数据的传感器，可获取水体温度等参数，这些数据可同步显示在工作人员的手机app终端；配备饵料自动投放器，工作人员无需登上平台，足不出户便可实现“一键喂养”。
网衣清洗机器人因清洗效率高、对网衣损伤小等特点，也加入了海底网箱系统“大家庭”，可定期对网衣上的海草、贻贝等海洋附着物进行清洁，降低附着物对鱼类养殖的影响。工作人员在陆地可远程操控网衣清洗机器人“工作”，并实现远程监控。
数字化、智能化不仅被应用于“国能共享号”的后期运维，也被应用于设计建造全过程。
以“国能共享号”的关键技术——漂浮式平台的设计建造为例。由于平台像船一样漂浮在海面，且上承风机、下托养殖网箱，风浪对其稳定性影响很大。要确保平台安全和稳定发电，对其最大倾角提出了较高要求。
对此，项目技术人员联合高校、科研院所等，综合分析适用海域、水动力性能、结构性能、设计建造安装等因素，经过多轮高科技仿真模拟和设计优化，才确定了漂浮式基础的型式。据了解，仅型式仿真计算就进行了4轮，每轮仿真计算模拟的工况更是数以万计。
“每轮仿真计算，仅风机的工况模拟就超过5万个。不仅如此，我们还通过水池实验模拟了数百个极端工况，全面检验关键性能参数的准确性。”陈勇介绍，“国能共享号”平台设计获得了中国船级社原则性批准证书，设计成果通过中国船级社、挪威船级社等业内专业机构审查验证。
“我们还开发设计了适用漂浮式风机的控制算法和平台稳定控制系统，并且完成10余项关键设计升级。”陈勇介绍，针对漂浮式风机系统稳定问题，项目团队攻克了风电基础设计、风电机组适应性改造、动态海缆及锚泊系统设计等方面的“卡脖子”技术，填补了相关领域技术空白，实现了从“0”到“1”的突破。
优化漂浮式平台下部垂荡舱设计、选用非对称系泊系统和分段锚链……一系列技术创新及优化，使得整个漂浮式平台可抵御15级台风侵袭。
以电养鱼 以渔养电
探索形成“绿色能源 蓝色粮仓”新模式
最近，风渔融合项目养殖单位正联合海洋渔业研究所、养殖专家等，根据海域环境特点，对“国能共享号”第一代养殖鱼种进行论证。
作为一个搭载诸多智能化应用的养殖网箱，其正常运转离不开“国能共享号”的“自循环”供电系统。
据了解，供电不足、供电不稳定，是传统海洋牧场普遍存在的问题，这也限制了大型海洋牧场智能化控制设施的广泛应用。
如何解决这一问题？“国能共享号”给出了答案。
“平台上承载的4兆瓦风电机组虽然看起来不算大，但它满负荷时，每小时就能发电4000度，一天能发电9.6万度。”国家能源集团龙源电力福建公司生产技术部主任刘兴锋介绍，这也是平台上各类设施的主要电源。白天光照充足时，平台上的光伏发电系统并网，可作为辅助电源与风电机组一起供电，实现“自发自用”，并为带有储能装置的不间断电源充电。
“‘国能共享号’配备了微网控制器，实现‘智能’逻辑判断。当风、光发电过剩时，除自用外还可通过海底电缆外送；当风、光发电不足或其他原因导致系统无法供电时，微网控制器启动带有储能装置的不间断电源进行过渡性供电，并发动柴油发电机发电，确保不断电。”刘兴锋说。
“国能共享号”不仅可以实现“以电养鱼”，还能实现“以渔养电”，即养殖收入反过来补贴深远海风电建设成本。
风渔融合项目的推出，也获得了不少渔业养殖企业主的关注。
秀屿区南日镇后叶村村民杨文发以海为生，有着15年渔业养殖经验，对“国能共享号”的投用充满期待：“既能发电、又能养鱼，科技感满满。平台周边投放饵料也会引来众多鱼类活动，增加我们的捕捞收入。”
作为海边出生长大的“渔村人”，陈勇有着深厚的“海洋情怀”。他表示，开发建设“国能共享号”，搭建起海洋牧场与海上风电融合发展的新模式，“既能产生绿色能源，也是一座‘蓝色粮仓’，提升了海域空间利用，为进一步推进海洋资源开发提供创新方案。”
