建院75年来,西北院始终践行国家战略,坚持创新发展理念,构建起规划咨询、勘测设计、工程承包、投资运营全产业链优势,形成代表国家综合竞争力的技术服务体系、技术标准体系和科技创新体系。编制了新能源领域多部国家和行业技术规范,承担了多项国家和省部级重大科技项目攻关,多项参建工程获得国家和省部级优质工程奖。
作为新能源领域的行业拓荒者、战略践行者、创新引领者,西北院立足海上光伏先发优势,绿色为体、创新为翼,发展坐标清晰明确。为加快构建新型电力系统、保障能源电力安全供应注入强劲动能。
▲新华社记者 张武岳 摄
西北院作为国内首个桩基固定式海上光伏项目的EPC总承包建设单位,克服了海面大风、涌浪、浮冰、高湿度、浓盐雾、高辐照、海水微生物侵蚀等技术挑战,在技术创新、装备研发、数字化应用等领域实现多项突破,成果丰硕,各项进展令人瞩目,在技术创新的多个层面均位居全国前列。为全球海上光伏产业发展提供了可复制、可推广的“中国样本”。
该项目位于山东省烟台市招远市境内北部的莱州湾海域,总规划面积约6.44km²,场址距海岸边最近距离约2.0km,最远距离约6.2km,场址区水深约8.5-11m。项目交流侧额定容量400MW,直流侧安装容量539.3274MWp,由121个光伏子方阵组成。设计采用710Wp双面双玻单晶异质结组件+固定式支架+组串式逆变器方案,单套支架单元采用竖向16×52的布置方式,光伏区共安装759616块组件,913套支架单元。
单套支架单元长69.2米、宽38.1米,其面积超过了6个标准篮球场的大小,四桩支撑,首创了全球最大光伏支架跨度,其规模为全球光伏支架单元之最。
项目建成后,预计年平均发电量6.94亿千瓦时,等效减少标煤消耗约20.87万吨,减排二氧化碳约53.58万吨,相当于植树造林1562公顷,为“碳达峰、碳中和”目标实现提供有力支撑。
在海上光伏建设过程中,密集型群桩施工是核心难点之一。传统打桩装备面临“定位精度差、移船效率低、抗风浪能力弱”等三大难题,难以满足高密度桩基阵列的施工要求。西北院组建专项研发团队,联合同济大学、武汉理工大学等科研院校,历时2年攻关,成功自主设计自主研发全国首台(套)海上光伏智能建造装备——“电建海装001”。
该装备长66.6米、宽22米,型深4.5m,吃水3.2m,创新性的采用了“四桩+四锚”定位方式、“台车+锚机”双向移船技术、舷侧工装多桩同步定位技术、船舶智能运行技术、双机悬吊打桩等多项关键技术,是一套全新的海上光伏智能建造装备,兼具打桩、电缆桥架安装、电缆敷设等多种海上作业能力。
高效移动定位技术具有快、准、稳的施工特点,移动绞车单次最大抛锚距离400m,一次抛锚可完成5~6次装备移动,较传统装备效率提高2~4倍,将北斗定位技术与移动台车相结合,定位精度较传统装备提高2~4倍,四桩+四锚+防横倾系统配合使用,装备稳定性提高1~2倍。
双吊机悬吊打桩高效施工技术作业半径可覆盖40m,实现吊桩打桩一体化作业。
多桩高精度同步定位技术采用可回收舷侧工装定位,配置双桩同步作业装备,采用直径可调抱箍,可适用于0.6-1.5m桩径或变径桩基施工,同时保证了桩基施工的定位精度、贯入度和垂直度等设计要求。
依托中广核烟台招远400MW海上光伏项目(HG30)项目,西北院围绕项目数字化应用场景及需求,开展海上光伏建设期数字化实施工作,以实现海上光伏建设施工方案科学化、项目管理数字化、施工建造智能化。围绕项目数字化应用需求,对项目各单位工程开展BIM模型设计工作,确保BIM模型成果满足项目各阶段应用要求,同时以编码为纽带,建立BIM模型和工程数据的关联关系,形成一个模型、一套数据、一个数据库的BIM数据中心,为工程建设、系统应用提供BIM数据支撑。同时,通过BIM开展施工工艺模拟,施工组织设计仿真模拟,指导现场施工,提高方案的可行性和科学性。基于BIM的智慧工程项目管理应用,采用技术整合、功能整合、数据整合、业务整合等技术手段,将新一代信息技术与工程进度、质量、安全等业务深度融合,实现业务管理信息化,提高项目管理的效率。通过GIS、移动互联等技术,实现现场海上作业的人员、船舶动态调度,实现机电设备全流程管控业务应用的智能化及自动扫描、记录、分析、识别等功能,以智能化手段降低现场人、材料、机调度的复杂性,优化资源配置,提升现场安全管理水平。
在“数字中国”战略引领下,西北院将数字化技术深度融入海上光伏全生命周期,打造“筑能”数字海光平台,以“1131”体系构建行业首个投建营一体化数字化生态。
一个底座
构建一个基于BIM+GIS的数字孪生底座,全面掌控海上光伏建设运行状态。
一个平台
打造一个基于数据驱动的综合决策平台,提升海上光伏投建营管控效能。
三大应用
面向工程项目投资、建设、运营三个阶段,开展投资决策分析、三维数字化设计、智能施工建造、智慧运维等应用,支撑海上光伏全生命周期科学决策、保障进度安全,提升工程质量。
一个中心
形成一个生态级投建营数据资源中心,促进海上光伏上下游产业链数据贯通、资源共享、业务协同。
与传统陆地光伏相比,针对桩基固定式海上光伏布置集中密集、桩基定位精度高、支架结构尺寸大且数量多、海上运输量大、码头条件要求苛刻、陆上与海上施工设备投入及工序匹配度要求高、逻辑施工顺序严密等难点,西北院创新制定光伏支架单元“码头流水拼装+翻转吊装+带倾角海上运输+海上整体安装”关键施工技术,大幅减少海上作业量和施工风险。在码头拼装场地,作业人员通过流水线作业完成支架单元安装工作:首先在专用拼装胎具上完成螺栓球网架拼装、檩条安装、组件安装、电气施工、防腐施工等一系列工作,然后采用专用翻转设备将支架单元从水平0°翻转至设计安装倾角,再通过带倾角整体运输至海上光伏区的安装位置。
这种“陆上制造+海上装配”模式引用了模块化施工的先进理念,使单套光伏支架单元施工时间大幅缩短,海上作业人力减少60%,高空作业及水上作业风险因素减少50%。工程建设过程中,项目团队研发制造了大跨度支架单元空中翻转装置、同频滑移电动平车、自升式桩顶作业平台等具有自主知识产权的核心施工装备,填补国内桩基固定式海上光伏项目建设领域的技术空白,推动海上光伏施工技术向标准化、高效化发展,助力我国新能源产业竞争力提升,推动我国海上新能源产业向规模化、绿色化、智能化方向发展,为全球清洁能源转型贡献“中国方案”。
中广核烟台招远海上光伏项目(HG30)项目的顺利实施,不仅是一组清洁能源数据的落地,更是我国在海洋领域践行“双碳”目标的生动实践。西北院从全国首台智能建造装备的“硬核突破”,到数字化平台的“智慧赋能”,再到施工工艺的“突破创新”,形成了多项海上光伏关键技术成果。目前获得了电力行业优秀工程咨询成果一等奖和7项QC省部级成果奖。研发取得专利120余项,其中发明专利50余项,形成3项核心工法,发表论文10余篇,另有8项行业标准已立项,由西北院依托HG30项目实践经验牵头编制,为后续海上光伏项目设计建造提供依据。
中国电建西北院以全产业链协同创新,破解了海上光伏“水深难建、长效难管、成本难降”的难题。这一“中国样本”的价值,不仅在于技术突破本身,更在于其构建了可复制的产业生态——从装备制造到标准输出,从绿色能源到海洋经济,为全球能源转型提供了兼顾效率与可持续性的解决方案。