Глубоководные районы являются «главным полем битвы» для будущей морской ветроэнергетики. Однако, в отличие от прибрежных зон, освоение глубоководных ветропарков сталкивается с неизбежной «ахиллесовой пятой»: как стабильно передавать огромные объемы «зеленой» электроэнергии за тысячи километров на сушу? Ответ — гибкий подводный кабель постоянного тока. Это признанное в мире «оптимальное решение» для передачи больших мощностей на большие расстояния в глубоководных районах, а также вершина, за которую борются ведущие мировые морские инженерные компании. Недавно проект по централизованной передаче электроэнергии с помощью подводных кабелей для пятой и седьмой очередей морской ветроэлектростанции «Янцзян Цинчжоу», реализуемый компанией «Чжунцзяо Хайфэн», завершил прокладку всего маршрута в акватории Цинчжоу города Янцзян провинции Гуандун. Этот первый в мире гибкий подводный кабель постоянного тока на ±500 кВ успешно закрепился на глубоководном дне Южно-Китайского моря и точно состыковался с крупнейшей в мире морской преобразовательной подстанцией «Сердце морского ветра», что знаменует собой формирование полного комплекса инженерных возможностей Китая в области передачи электроэнергии от глубоководных ветропарков с использованием гибкого постоянного тока и официальное начало реализации «китайского решения» для получения электроэнергии из глубоководных районов.
В чем же уникальность этого гибкого подводного кабеля постоянного тока на ±500 кВ, ведь это тоже подводный кабель? В традиционной морской ветроэнергетике чаще всего используются подводные кабели переменного тока. Однако при длине кабеля более 70 километров между морской водой и кабелем возникает сильный «емкостный эффект», подобный утечке воды из трубы: значительная часть электроэнергии теряется впустую на полпути, и передать ее на берег в полном объеме невозможно. Прелесть технологии гибкого постоянного тока заключается в следующем: переменный ток, вырабатываемый ветрогенераторами, преобразуется в постоянный ток на преобразовательной подстанции, затем передается по подводному кабелю постоянного тока, а после выхода на берег снова преобразуется в переменный. Поскольку у кабеля постоянного тока нет емкостного эффекта, потери по сравнению с кабелем переменного тока могут быть снижены примерно на 60%. Однако для передачи электроэнергии необходима «цепь». Общая длина гибкого подводного кабеля постоянного тока на ±500 кВ составляет 88,8 км, используется двухполюсная конструкция «1 цепь, 2 кабеля». Знак ± обозначает положительный и отрицательный полюса гибкой передачи постоянного тока. Эти два кабеля работают в паре (один положительный, один отрицательный), образуя полный канал передачи электроэнергии. Один конец кабеля соединяется с «Сердцем морского ветра», а другой напрямую ведет к береговому центру управления, выполняя миссию по передаче 2000 МВт «зеленой» электроэнергии, доводя пропускную способность этой «электрической магистрали» до мирового максимума.
Прокладка подводного кабеля на дне Южно-Китайского моря со средней глубиной более 40 метров — задача, сравнимая с «вышиванием крестиком железным молотом»: с одной стороны, огромный по весу кабелеукладчик и многотонные кабельные суда, с другой — прецизионный кабель, не терпящий ни малейших повреждений. Поскольку в Китае ранее не было прецедентов прокладки подводных кабелей такого класса, команда проекта начала технологический прорыв в глубоководных работах с нуля. Перед началом прокладки команда проекта комплексно применила высокоточные гидроакустические методы сканирования, такие как многолучевое эхолотирование и профилограф мелкого залегания, чтобы точно определить рельеф дна и местоположение различных препятствий, создав детальную «трехмерную карту» морского дна. Затем с помощью якорных судов вдоль всего запланированного маршрута прокладки были проведены многократные зачистки и проверки для полного устранения всех факторов, угрожающих безопасной прокладке кабеля, проложив ровный и безопасный глубоководный путь для «капризного» кабеля. Волоконно-оптический пучок внутри кабеля является «нервным центром» всей системы, поэтому радиус изгиба и контроль натяжения кабеля во время прокладки не должны допускать ни малейших отклонений. Глубоководный кабелеукладчик имеет огромный собственный вес, и при работе под воздействием сильных океанских течений он легко подвержен колебаниям, что может напрямую передаваться на кабель и вызывать повреждения. В связи с этим команда проекта многократно прорабатывала технологические процессы, строго отбирая рабочие окна с высотой волн менее 1,5 метра, чтобы исключить риск повреждения кабеля на начальном этапе. Для обеспечения точности маршрута прокладки на всем протяжении и контролируемости нагрузки на кабель в проекте использовалась совместная работа нескольких систем, включая дифференциальную навигационную привязку, мониторинг глубины залегания в реальном времени и контроль отклонений от маршрута, что позволило осуществлять мониторинг положения и состояния кабеля в реальном времени и динамическую коррекцию. В случае возникновения аварийных ситуаций, таких как потеря сигнала с навигационного судна или отклонение судна от курса, полевая команда может высвободить запас кабеля, снять линейное натяжение и другими способами создать буферное пространство для кабеля, снять напряженное состояние, тем самым устранив риск разрыва кабеля в зародыше и надежно обеспечив безопасность строительных работ.
Сегодня этот 88,8-километровый «глубоководный дракон» прочно и спокойно покоится на дне Южно-Китайского моря, точно состыковавшись с «Сердцем морского ветра», образуя полную систему «сбор — преобразование — передача». После ввода проекта в эксплуатацию чистая электроэнергия от 163 ветрогенераторов пятой и седьмой очередей «Цинчжоу» будет ежегодно поставлять около 6 миллиардов кВт·ч «зеленой» электроэнергии в регион Большого залива Гуандун-Сянган-Аомэнь, что эквивалентно сокращению выбросов углекислого газа примерно на 5 миллионов тонн. Это равносильно созданию для региона Большого залива гигантского «зеленого аккумулятора», который эффективно снижает нагрузку на региональное электроснабжение и регулирование пиковых нагрузок. Бороться с морем за ветер, получать от моря электроэнергию. Строительство этой покоящейся в глубоководной синеве энергетической артерии знаменует собой официальный переход Китая в области передачи электроэнергии от морских ветропарков от «прибрежного переменного тока» к эпохе «глубоководного гибкого постоянного тока». Корпорация «Чжунцзяо» своими практическими достижениями предоставила миру тиражируемое и масштабируемое «китайское инфраструктурное решение» для освоения глубоководной морской ветроэнергетики.