追风者，和海上风电长跑
政务
2024-12-16 10:48
江苏
2020年8月，方晶（中）在大丰港码头进行首台全旋转单叶片夹具叶片夹持测试海平面上太阳缓缓升起，阳光穿透云层，朝霞绚烂，一排排矗立在海面上的风机平静地转动着，万籁俱寂。经历了一晚通宵达旦的工作，方晶怀着激动的心情举起手机，将眼前的一幕拍了下来。2023年6月28日14时30分，位于福建省北部海域，由三峡集团与金风科技联合研发的全球首台16兆瓦海上风电机组成功吊装。叶轮直径252米，单只叶片长度123米，吊装的最大部件重量约500吨，功率达到16MW，刷新了单机容量最大、叶片最长等多项世界纪录，建成并网发电后，成为我国当时已投运的单机容量最大海上风电机组。金风科技海上工程技术团队主任工程师方晶，主导了该款风电机组吊具工装开发并参与吊装。3兆瓦、6兆瓦、8兆瓦……16兆瓦，方晶亲历了中国大兆瓦海上风电机组发展的演进历程，“有始有终，把事情干好”。这场日出在方晶内心既是奖赏，也是新的激励。江苏盐城，黄海之滨，一座座风机沿着海岸线由近及远随风转动，海上“大风车”成为一种新景观，沿途与运载着超长风机叶片的大货车相遇，总令人惊叹：如此庞然大物，是如何组装起来的？风机吊装是风电场建设中重要而复杂的一环。自2017年以来，作为主任工程师和技术带头人，方晶在江苏金风科技承担着关键核心技术的研发和创新工作，主导海上大兆瓦机组吊具、运维工装开发及吊装运维工艺。以16兆瓦风机为例，其轮毂中心高度达水面以上152米，较10兆瓦风机高度增加34米，叶片长度达到123米，主机重量460吨，叶片与轮毂需在高空通过176组高强度螺栓完成插接。“2017年之前的海上风力发电机基本上是2兆瓦、3兆瓦，2017年之后有了6兆瓦，而从8兆瓦到16兆瓦，只用了一两年时间。”方晶说。2024年10月，我国再次刷新全球海上风电装备制造纪录——26兆瓦海上风力发电机组在福建下线，海上风电机组单机容量呈现加速增长之势。应用大兆瓦机组，一方面，可以大大减少同等装机规模海上风电项目的机位点数量，节约海域使用面积，降低成本；另一方面，能够显著提升单机发电量。然而，更长的叶片、更高的轮毂中心、更重的主机、更复杂的海况和更短暂的施工窗口期，也使得大兆瓦机组吊装困难重重。大兆瓦机组整机的吊具功能开发是方晶的工作重点。塔架的拼装工艺、锚栓标准化、吊具国产化，在方晶的带领下，他和团队攻克了多个业界难题，把许多“不可能”变为了“可能”。2017年，首次实现海上塔架模块化拼装，将大兆瓦塔架拼装效率提升3倍以上；2018年，攻克分片式锚栓基础海上拼装行业难题，形成专利，并固化工艺成企业标准；2019年，开发金风6MW级别模块化吊具、运输工装等通用化装备，实现30%降本。在海上风机吊具工装通用技术研究方面，方晶将一直困扰塔架法兰接口定制化设计导致的吊装接口不通用的业界难题突破，实现了6—8MW塔架吊装接口99%以上兼容，降低塔架吊具成本80%以上，提升塔架吊装时间50%以上，节省塔架吊具冗余制造成本200余万元。“以前叶片夹具基本是从国外引进，国外对该技术实行垄断，如果夹具损坏，外国专家来修理是按小时收费，成本特别高。”令方晶印象深刻的是，有次夹具损坏，外国专家直接将修理处遮盖起来不让看……正因面临此类难题，我国进行自主研发、解决“卡脖子”问题的脚步加快。如何把叶片拎到100多米的高空，在空中动态调节，实现精准对接？2020年，方晶主导国内首套全旋转单叶片夹具开发项目。为实现大兆瓦叶片吊具工装开发国产化，方晶多次穿梭于供应商、各大码头和港口之间，从吊装需求分析、接口设计、吊具开发、出厂测试到现场吊装应用，全程跟踪，他和团队坚守在组装、测试、吊装一线，最终实现超长叶片自动化吊具国产化生产制造，成本大大降低，并完成了关键技术的知识沉淀和传承。![]()
2019年2月，首台175—6.0机组在海上完成吊装![]()
2020年11月，首台全旋转单叶片吊具吊装成功我国拥有大约1.8万公里的海岸线，海域面积广阔，海上风电资源储备丰富。近年来，我国海上风电实现了跨越式发展，累计装机从2018年的不到500万千瓦增长到2023年的3770万千瓦，占全球总装机容量的50%，成为全球最大的海上风电市场。盐城拥有江苏省最长海岸线和最大海域面积，近海100米高度年平均风速超过7.6米/秒，显著的沿海资源优势为这座“海上风电第一城”打下了基础。2009年，盐城在大丰区规划建设风电产业园，引入金风科技等龙头企业，风电装备产业集群由此发力聚势。目前这里已形成全国最大规模的海上风电产业集群、装机容量巨大的海上风电场，形成了集研发设计、装备制造、资源开发、运维服务等环节于一体的海上风电产业链。2010年，方晶从武汉理工大学硕士毕业后从事海上风电安装船起重机结构和海上基础施工工装结构设计，从此和海上风电结缘。2017年是方晶人生的一个重要转折点，通过人才引进，他来到盐城，加入了江苏金风科技有限公司，更高层次的平台、优厚的人才政策，让他全身心地投入海上风电事业之中。刚开始接手海上吊装施工，由于缺乏经验，方晶用了三个月的时间学习钻研——通过完成一台样机的拼装，练就扎实的基本功。参与海上项目的初期，令方晶记忆犹新的是6MWβ样机底塔的拼装工艺阶段。由于之前吊装的最大机组就是3MW，而6MWβ样机设计没有经验，零部件众多，拼装工艺也是极其复杂，拼装周期长，他们经常加班到凌晨还在探讨工艺。2017年，6MWβ样机第一台从底塔翻身开始，到最后拼装完成，经历三个月时间，中间跨越中秋、国庆假期，现场拼装过程方晶至今仍历历在目。“这是目前海上机组单台塔架拼装时间最长的项目。对于我们，除了专业知识和经验的积累，也进一步提升了现场协调和问题处理的能力。”伴随着海上风电产业的高速发展，风力发电机组单机容量不断增大，风机基础施工和设备安装难度急剧增加，他不断在技术“无人区”寻求突破。“学无止境，要有一往无前的劲头，敢于吃苦，才能在事业上有所突破。”随着我国碳中和计划的提出，风电、光伏等新能源行业的发展正在提速，光伏、陆上风电相继实现平价上网，2021年是国内海上风电国家补贴的最后一年，因此出现了海上风电的“抢装潮”。这一年，有一半以上的时间，方晶和团队成员驻扎在海上吊装第一线，为吊具工装的可靠性保驾护航，先后支持安装了400多台风机。2022年，海上风电平价后的第一年，整个行业面临新变局，零部件国产化成为主要趋势，如何在降本的同时保证机组质量，全行业都在探索技术的创新突破。在方晶看来，吊具工装开发的重点和难点在于需要“瞻前顾后”，新吊具开发既需要传承和满足吊装、更换以前的机组大部件，也需要适应当前在研项目的新机组和后面的概念机型，同时也要对以前库存的吊具进行改造、重复利用。未来海上风电发展将面向深远海发展，方晶和团队已经开始着手开发深远海漂浮式吊装运维工装。风机的设计使用周期一般是25年，质保期5年，使用时间越长，收益越好。一台“大风车”由机舱、叶轮、叶片和塔筒等组成，总共需要上万个零部件，如何以相对低成本的方式做好零部件的维护和更换，也是方晶和团队未来需要重点攻克的方向。“海上风电机组的运维成本占项目运营成本的80%以上，做好维护，对风机整个生命周期具有重要价值。我们需要在实践中不停地更新案例库，做好储备，形成标准化，让现场去执行。”![]()
2022年10月，方晶（右二）和团队完成首台GHW V21中速永磁机组吊装习近平总书记在党的二十大报告中指出：“广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国目标基本实现。”能源是经济社会发展的重要物质基础和动力源泉，也是推进碳达峰碳中和的主战场。风从海上来，转化为绿色、新型的能源动力。据测算，在额定工况下，单台16兆瓦海上风电机组每转动一圈可发电约34度，平均每年可发6600万度清洁电能，可满足3.6万户三口之家一年的生活用电。与同等规模燃煤电厂相比，单台风机每年可以节约标准煤约2.2万吨，减排二氧化碳约5.4万吨。盐城是国家首批碳达峰试点城市、长三角地区首个千万千瓦新能源发电城市，大丰区重点打造全国绿色低碳示范园区，构建新型（近）零碳生态圈。2023年，盐城海上风电生产了148.07亿千瓦时“绿电”，全部并网。在大丰区，金风科技等“大风车”制造企业的生产用电几乎都来自风电，生产生活形成绿色循环。两项企业标准、七十余项发明专利、十项国际发明专利……一个个荣誉，一项项成果，记录了方晶的奋进足迹。“从跟踪一件事情，到参与一件事情，再到负责一件事情，心态和责任不同，付出和成长的收获也会不一样。”这是方晶常和年轻同事分享的一句话。“作为新时代的‘追风者’，与海上风电长跑，从大的方面是产业链不断完善增强，包含新技术、新工艺、新材料、新工装等，从小的方面就是自身的基本功，从前期接口设计迭代，到中间的吊具工装开发、工艺，到后期的交付、运维，需要锻炼个人和团队十八般武艺，与时俱进，为推进我国可再生能源产业创新发展贡献青春力量。”“没有条件就创造条件，没有可能就将其变为可能”，这句话已成为他们团队的座右铭。带领团队工作，方晶认为关键是方向和信念一致。他引用了先秦荀子《劝学》中的一句话：“蚓无爪牙之利，筋骨之强，上食埃土，下饮黄泉，用心一也。”这是方晶的人生信条，也一直激励他在风电技术领域深学精研，永不止步。面对年轻同事，他习惯于先去了解每个人的优势和性格特点，再沟通分配相应的工作。在工作中，奖励创新，提供培训学习的机会，激发大家的干事热情。“这是一份需要团队协作的工作，建立信任很重要，特别是在现场遇到紧急情况或者特殊情况，大家愿意齐心协力一起去解决问题。”工作之余，经共青团大丰区委联络，方晶还担任了“课外辅导员”。2024年4月，盐城市大丰区人民路小学的“小麋鹿红领巾寻访团”走进大丰经济开发区风电产业园。方晶带着少先队员们参观了金风科技风电产业展示馆、风电设备实验中心以及研发中心，他热情地向孩子们展示了正在进行测试的风力发电机组的各个部件，深入浅出地讲解了风电设备的生产工艺、质量检测等方面的知识。孩子们围在他身边提出了一个个天马行空的问题，比如“为什么喜欢这个工作？”“怎么克服困难进行技术创新？”“如何成为一名科技工作者？”方晶都一一耐心解答，用自己的亲身经历和专业知识为孩子们解开疑惑。“希望在孩子们的心中种下对科技的热爱，未来能够勇敢追梦，为实现科技强国接续奋斗。”编辑 | 杨 媛
审核 | 卞泓骄
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