三峽如東（dōng）海上換流站進點導管架安裝完畢 中國三峽新能源(集團)股份有限公司供圖
110萬千瓦（wǎ）
建成後，換流（liú）站將負責匯集輸出三峽如東H6、H10項目(共80萬千瓦（wǎ）)以及中廣核如東H8項目(30萬千瓦)總（zǒng）計110萬千瓦容量生（shēng）產的（de）電能，可有效解（jiě）決海上風電場大容量（liàng）、遠距離輸電問題。
近日，在江蘇如東黃沙洋（yáng）海域，重達2.2萬噸的三峽如東柔性直流輸電工程海上換流站（zhàn）在駁（bó）船的托舉下，完成與導管架的（de）毫米級精準（zhǔn）對接，標誌著世（shì）界最大、亞洲首座海上換流站順利完成安裝。
三峽如東柔性直流輸電工程海上換流站由三峽（xiá）集團（tuán）聯合產業鏈相關單位協（xié）同攻關，完成建設任務。該換流站是目前世界容量最（zuì）大、電（diàn）壓等級最高、體積最大的海上換（huàn）流站。建成後，它將負責匯集輸出三峽如東H6、H10項目(共80萬千瓦)以及中廣核如東H8項目(30萬千瓦)總計110萬（wàn）千瓦容量生產的電能，可有效解決海上風電場大容量、遠距離輸電問題。
巧借潮汐力，海上“築高（gāo）樓”
一幢相當於15層樓高（gāo）的“鋼鐵巨屋”，由（yóu）江向（xiàng）海，鳴笛啟航。這是三峽如東海上換流站從江蘇南通長江岸邊出發（fā）時的場景，3天後（hòu）“鋼鐵巨屋”抵（dǐ）達黃海海域，並進行安裝。10天後，安裝完成。
三峽如（rú）東海上換流站平麵麵（miàn）積接近一個（gè）標準足球場，高度約等於15層居民樓，重量接近（jìn）10個響水海上升壓站，是名副其實的“大塊頭”。因目前世界（jiè）最大吊裝能力的起重船為1.2萬噸，傳統浮（fú）吊安裝模式無法滿足該換流站約（yuē）2.2萬噸的吊裝重量要求（qiú），三峽集（jí）團組織各參建單位組成項目團隊，創新使用浮托法（fǎ）進行海上換流站（zhàn）安裝(以下簡稱浮托安（ān）裝)。
海上換流站浮托（tuō）安裝技術（shù）經（jīng）理倫燦（càn）章告訴科技日報記者，浮托安裝分為陸（lù）地建造與海（hǎi）上安裝兩個階段。在陸地建造階（jiē）段，采用甲（jiǎ）板（bǎn）支撐框架(DSF)將上部（bù）模塊架高;在海上安裝階段時，通過駁船壓載，將上部模塊（kuài）下放至導管架上（shàng），在此過程中，通過樁腿耦合緩衝裝置(LMU)吸收（shōu）組塊與導管架之間的碰撞（zhuàng）力，完成安裝任務。
“所謂水漲船（chuán）高，自然潮汐可謂是浮托安裝的得（dé）力助手。”倫燦章形象地（dì）解釋道，漲潮時水位會上升，此時運輸船拖載海上（shàng）“巨星”駛（shǐ）入導管架所在位置，通過落（luò）潮時水位的下降，助力海上“巨星”與導管架精準（zhǔn）對接，讓換流站這（zhè）個“大塊頭”穩穩（wěn）“坐”在導管架上，最終實現海上“巨星”在深海區的安家落戶。
浮托安裝對海況條件要求極（jí）高，為尋找精準的浮托安（ān）裝窗口期，確保風浪流（liú）等環境數據均在浮托安裝設計值內，現場團隊根據多個定點氣象預報（bào）的相互驗證，最終將浮托安裝時間定在7月18日。除此之外，項目團隊在摸清施工（gōng）海域（yù）環境、建立施工路徑（jìng）氣象預報機製、識別施工風險並製定應急預案的（de）基礎上，克服作業窗口期短、海況多（duō）變等挑戰，順利完成（chéng）海上換流站安裝。
攻（gōng）克技術難題,填補海（hǎi）洋工程技術空白
三峽集團江蘇如東項目在建設（shè）過程（chéng）中攻克了換流站建造、直流海纜研發等多項重大技術難題，主要電氣設備均采用國產品牌（pái），填補了國內（nèi）海洋工（gōng）程領域多個技（jì）術空白，同時也推動了國內相關製造行業（yè）的進步。
根據三峽（xiá）如東海上換流站效果示意圖，記者了解到，換流站由上部模塊（kuài）和下部導管架兩（liǎng）部分組成。上部模（mó）塊（kuài）為一座6層鋼（gāng）結構建築，總重約2.2萬噸;下部導管（guǎn）架采用分體式導管架，兩片導（dǎo）管架（jià）間距62米，通過12根鋼（gāng）管樁固定在（zài）海床上，總重約8900噸。
在上部6層鋼結構建築中，每層均布（bù）置相應的設備房室（shì）。三峽能源江（jiāng）蘇分（fèn）公司總工程師（shī）劉宇告訴科技日報記者，換（huàn）流站（zhàn）內海陸換流站聯接變、電抗器、站用變等主要電氣設備均采用國（guó）產品牌。除此以外（wài），可關斷器件(IGBT)作為柔性直流技術（shù）的核心部件，長期（qī）以來被國外壟斷（duàn），三峽如東項目首次批量使用國產IGBT部件，實現海上風電主電氣設備的自主可控。
三峽如東海上換流站下部導管架（jià）基礎是目前（qián）國內建造的最大體量（liàng）海上風電導管架。導管架采（cǎi）用分體式（shì）桁架（jià）結構（gòu），其（qí）精準定位對海況要求、施工工藝要求均極高。在經過數種施工方案（àn）比選（xuǎn）、數輪專家評（píng）審後，最終選用“擱置平台精確定（dìng）位安放”創新施工工藝，實現了施工偏差遠小於（yú）設計要求的目標。
此外，海上換流站上部組塊具有重量重、體積大（dà）等特點（diǎn），加（jiā）之海（hǎi）上換流站內部換流閥、電抗器等電氣設（shè）備對於振動、加（jiā）速度、傾角等參數（shù）敏感（gǎn），導致海上換流站上部（bù）組塊搭（dā）載建造、滑移上船、海上（shàng）運輸安裝難度增大。為了克服這些困難，三峽集團牽頭各參建單位通過（guò）多輪結構（gòu）設計優化、設備抗震仿真設計優化、浮托安裝穩性設計優化等方式，高效解決、預防了相關問題，實現換（huàn）流站的順利安裝。
柔性輸電（diàn），解（jiě）鎖海上風電新技術
隨著海上風電開發程度的不斷提高，風電場離岸距離越來越（yuè）遠，遠距（jù）離海上輸電成為關鍵製約因素。三峽如東柔性直（zhí）流輸（shū）電工程是（shì）亞洲地區首次將柔性直流輸電技術運用於（yú）海上風電的項目，其±400千伏電壓（yā）等級成套設計與（yǔ）應用更是（shì）創新突破。
高壓直流輸電須通過換流站來實現交（jiāo）直流之間的變化。到目（mù）前為止，高壓直流輸電技（jì）術已經曆了3次技術上的革新，革（gé）新主要體（tǐ）現在其所組成換流器的基本元件發生了革命性的重大突破。三峽能源江蘇分公司總經理劉兵向科（kē）技日報記者進一步解釋道，基於電壓源型全（quán）控性換流器技術（shù）的直（zhí）流輸電（diàn）方式（shì），被稱為是柔性直流輸電，也是第三代直流輸（shū）電技（jì）術。
柔性直流輸電中的換流（liú）器為電壓源換流器(VSC)，其最大的特點在於采（cǎi）用了可（kě）關斷器件(通常為IGBT)和高頻調製（zhì）技術。通過調（diào）節換流器出（chū）口電壓的（de）幅值和與係統電壓之間的功角差，可以獨立地控製輸出的有功功率和無功功率。這樣，通過對兩（liǎng）端換流站的控（kòng）製，就可以實現兩個交流網絡之間有功功率的相（xiàng）互傳送，同時兩（liǎng）端（duān）換流站還可以獨立調節各（gè）自所吸收或發出的無功功率（lǜ），從而對所聯的交流係統給予無功支撐。
“柔性直流輸電（diàn）技術作為目前世界上最前沿的輸電技術，解決了當前交直流輸電技術（shù）麵臨的諸多問題。”劉兵表（biǎo）示，和傳統電流源型直流相比，柔性直流對電壓、頻率的控製更加（jiā）靈活（huó），就像一個完全可控的水泵，能夠精準控製水流的方（fāng）向、速度和流量，使水庫水位更加平穩，河流被截停的幾率也（yě）大幅下降。
因此，柔性直流輸電技（jì）術特別適合應用於長距離的跨海電纜送（sòng）電（diàn）、可再生能（néng）源並網、分布式發電並網、孤島供電(黑啟（qǐ）動)、異步交（jiāo）流電網互聯等領域。
“遠海海上（shàng）風電即將成為未來海上風電項目開發的聚焦點。柔性直流輸電技術將遠海的電能匯聚並轉換為損耗更低的直流電，然後通過（guò）海（hǎi）纜輸送至陸上，能有效彌補傳統長距離交流輸電存在的不足，相比傳統交流輸電更具（jù）有技術經濟性（xìng）。”劉兵說。
來源：科技日報記者 何 亮
