中新网北京新闻12月10日电 2022-2023年度国家优质工程奖获奖名单日前公布，“张家口-北京可再生能源综合应用示范工程”项目荣获国家优质工程金奖，成为获得该奖项的国内首个陆上风电工程。
作为2022年北京冬奥会配套基础设施，“张家口-北京可再生能源综合应用示范工程”是国内首个复杂环境下的大规模智慧化风电场集群，实现了工程规划、勘察、设计、建造、运行全过程数字化，也建成了国内首个碳中和风电场，成为国内新能源领域探索“碳中和”的先驱。该工程助力2022年北京冬奥会实现奥运史上首次全部场馆100%绿电供应，如今持续为北京市供应绿色能源，让“张北的风，点亮北京的灯”，成为在能源领域践行京津冀协同发展战略的典型示范。
草原上迎来风电“小超人”
由北京京能清洁能源电力股份有限公司北京分公司投资建设的“张家口-北京可再生能源综合应用示范工程总装机容量115万千瓦，由7个风电场组成，分布在张家口坝上康保、尚义、张北三县，共建设4座升压站，安装289台风力发电机组，由位于张家口市的集控中心统一调度。工程通过张北柔直和张雄特高压将绿电送至北京市及冬奥场馆，与京能集团同期建设的延庆赛区综合能源、房山区绿电制氢和丰台区绿电供热项目，形成了上游风电、下游制氢供热的产业协同模式，为首都提供综合性的清洁能源保障。
从2020年7月17日开工，到2021年12月26日全容量并网投运，工程在一年多的建设期间，面临单位工程多、覆盖区域广、施工环境复杂等诸多难题。
工程位于张家口坝上康保、尚义、张北三县，涉及平原、丘陵、山地三种地貌，且属于高寒地区，工程建设期间年平均温度1.4℃，最低气温-33℃，积雪日期长达150天。工程面临施工环境恶劣，有效施工周期短的挑战。
“坝上一场风，从春吹到冬”的张家口年平均风速可达每秒6.3米至8米，不利于进行风力发电机组的吊装。“风是风电场发电的关键，也是风电场建设中的关键，施工只能在风小的时候进行，所以整个建设周期非常紧张。”北京京能清洁能源电力股份有限公司北京分公司工程建设部项目负责人葛杨介绍，工程建设地区属于生态脆弱区，生态恢复难度大，所以在工程启动伊始就引入绿色建造概念，从设计优化、设备选型等方面进行顶层设计，在克服建设困难的同时，最大程度上减少对生态环境的影响。
绿色建造涵盖了建设工程的规划、勘测、设计、施工、监理、调试、运营各个阶段，采取BIM技术(建筑信息模型技术)节省占地约16435.4平方米，自建光伏年可发出绿电47.8万度，优先采用非传统水源及雨污分流系统提高节水率30%，模块化升压站设计与建设减少建材消耗。根据《建筑碳排放计算标准》计算，各项绿色建造措施共计减排二氧化碳8855.75吨，为新能源工程的绿色建造开创了新思路、新方法。
全过程数字化，高质量建设中勇创新
7个风电场、4座升压站、1个集控中心，线路塔基1900余座，大件运输约2500车，工程施工区域超过2500平方公里。如此大的工程体量，需要在短短的有效施工期内有序推进，离不开数字化的加持。
建设方从工程策划、勘察、设计、建造、运行各个环节开发和应用数字技术，基于云共建、云共用、云共享的思想，采用BIM技术路线，建设综合数字化管理平台，实现各参建单位高效协同，精准管控，提高数字化、可视化、系统化交付能力，为高质量运维提供有效支撑。
该工程采用了北方高寒地区首台混凝土塔筒工艺的4.5MW大型风力发电机组，且轮毂高度在120米以上。面对条件限制、工艺难度等问题，数字技术成了解题关键。
通过数字赋能，生产技术人员基于风机基础结构解析方法编制了计算文件，分别填入风机基础相关参数后，程序即可生成最终的三维模型和二维图纸。同时，将三维倾斜摄影技术应用于勘测与风机微观选址，提出风电工程全过程仿真方法，对风电工程新型混凝土塔筒预制加工、吊装、设备安装全过程动态仿真。BIM技术的应用让混凝土塔筒建设实现安全快速高效。混凝土塔筒预制前，生产技术人员利用BIM技术，对模板组装、钢筋绑扎、锚栓固定、预埋管放置、混凝土浇筑等施工顺序进行演练，防止实际生产过程中出现碰撞和施工顺序错乱等现象，优化预制方案。
工程首次结合4.X级风电机组在高寒地区应用钢-混凝土混合塔架技术， 开创了国内高寒地区4.5MW容量风机使用钢-混凝土混合塔筒架技术的先河，极大提高风机运行稳定性，为高寒地区混塔的应用提供了宝贵的经验。混凝土塔筒设计计算方法获得国家发明专利，混塔施工工法获得省部级工法5个。
同时，工程实现国际首次应用风轮150m级陆上4.X双主轴承智能风力发电机。双主轴承设计有效降低齿轮箱的载荷，进而提高风机的可利用率，结合电网友好型技术的应用，有效减少了弃风限电现象的发生，可提高机组发电量提升约3%，降低运维成本约20%。《网源友好型风电机组关键技术及规模化应用》获得国家科学进步二等奖。
这些都仅仅是建设过程中技术应用的冰山一角，工程应用了“国家重点节能低碳技术”14项，应用了“建筑业10项新技术”9大项的41子项，应用了“电力建设五新技术”29项， 其他自主创新技术10项。针对工程建设难点，工程强化科技创新，自主研发应用14项国际领先(先进)技术，获得6项国际认证。
风电管理智慧化，京津冀共话“双碳”经济
数字技术的运用不仅让工程建设做到了高效率高质量，也让后期运行管理实现了智慧化。通过智能设备、大数据分析、CMS振动监测等数字技术，工程实现发变电设备的经济寻优、控制寻优和故障诊断的智能化。通过区域控制中心集中运行监盘、运行操控，实现运行操作的远端集中化和少人化。通过运用智能巡检机器人、智能视频等辅助系统，实现无人少人点巡检和设备的健康评价，给出远程监视、控制、诊断和检修的优化建议。最终实现了新能源场站“无人值班、少人值守、集中监控、智慧运维”的科学管理方式。
如今，工程中的京能张北大囫囵风电场荣获了“国内首个碳中和风电场”称号，是目前国内第一家通过追踪碳足迹，实现“碳中和”目标的风电场。
“我们从一块铁矿石的冶炼到后期加工制作成风机的所有碳排放进行了全过程追踪，建设期间通过优化工序，最大程度减少碳排放，剩余部分通过申请核销相应数额的CERs(核证减排量)和IREC(国际绿证)完成碳中和认证。”北京京能清洁能源电力股份有限公司北京分公司党委书记高延庆介绍，通过追溯和量化风电场项目全生命周期碳排放量，该项目成为国内新能源领域探索“碳中和”的先驱。
同时，通过国际首次探索风机叶片敷设光伏技术、国内首次在混凝土塔架上应用“风光同塔”技术、大规模应用先进的“建筑光伏一体化”和储能技术，实现了自发绿电用于风电工程建设。项目安装各类光伏总容量达408.3千瓦，为建设期提供约10.12万度绿电。
高质量建设的“张家口-北京可再生能源综合应用示范工程”项目助力2022年北京冬奥会实现奥运史上首次全部场馆100%绿电供应，为冬奥会供应绿电1.7亿度，占冬奥场馆总用电量的近50%。工程投产后，如今每年可发出绿电30.64亿度，可满足90万个家庭一年的用电需求，减排二氧化碳305万吨，节约标煤约100万吨。同时，通过上游风电和下游清洁供热的协同，为北京市新增清洁供热面积240万平方米，实现风电与供热相协同，资源与市场相结合，开发与消纳相匹配，为京津冀协同发展中的能源供给和能源技术做出了积极贡献。(完)
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