为耗资39亿美元的北海人工岛打下巨大的基础

在荷兰弗利辛根的一个制造厂，比利时建筑承包商 Jan de Nul 和疏浚专家 DEME 的合资企业雇佣的工人们正在忙着建造巨大的钢筋混凝土沉箱。

TM Edison合资企业正在建造的23个巨型立方体沉箱，每个长57米，高30米，宽30米。每个沉箱相当于一座10层楼高的建筑，重达22000吨，需要300人的团队耗时三个月才能建成。

随后，这 23 个结构将由拖船逐步拖到距离比利时奥斯坦德海岸约 45 公里的海域，在那里它们将构成一个巨大的新型“能源岛”的基础外墙，该能源岛旨在提高北海海上风力发电的效率。

这座将被命名为伊丽莎白公主岛的岛屿，将作为一座巨型电力变电站，与北海日益增多的风力发电场相连。据报道，该岛由比利时公用事业公司Elia承建，耗资36亿欧元（约合39亿美元）。其目的是为了帮助欧洲减少对化石燃料的依赖，同时遏制其对天然气的依赖——2022年俄罗斯入侵乌克兰暴露了欧洲对天然气的依赖。

今年早些时候，即将卸任的比利时首相亚历山大·德克罗在接受记者采访时表示：“北海将成为我们能源独立的动力源泉，而伊丽莎白公主岛将是这一进程中的关键一环。比利时长期以来一直是海上风电领域的先驱，通过不断创新，我们将进一步巩固我们在未来的地位。”

即将卸任的首相亚历山大·德克罗（右）在荷兰弗利辛根视察北海能源岛“伊丽莎白公主岛”的施工现场。照片：Belga Photo Dirk Waem/路透社。

具有挑战性的施工

“伊丽莎白公主岛将是世界上第一个结合直流电和交流电的人工能源岛，” Jan de Nul 项目开发和概念设计总监 Jan Fordeyn 说。

“该岛的高压基础设施将把伊丽莎白公主海域风电场的输电电缆捆绑在一起，同时也将作为未来与英国和丹麦互联的枢纽。该岛将成为欧洲一体化海上电网的首个组成部分。”

然而，在北海建造这样一座岛屿也面临着自身的挑战。

“在北海地区，沉箱在海洋基础设施设计中的应用并不像在地中海地区那么普遍，”福尔登承认。“这意味着从供应商到认证机构，所有相关方都面临着一些他们之前从未接触过的领域。”

确保尽可能多的复杂施工工作在陆地上进行，在 TM Edison 专门设计的制造场地进行，是为了降低在如此偏远的地方进行施工所带来的风险和成本。

首先浇筑混凝土，形成沉箱的巨大钢筋混凝土底座。待底座固化后，用滑轨将其运送到第二个工位。在那里，搭建滑动模板结构来建造墙体。混凝土持续浇筑到巨大的模具中，持续约十天，利用德国泵制造商普茨迈斯特（Putzmeister）生产的电动混凝土泵，以每小时十厘米的速度缓慢上升，最终建成巨大的墙体。

福德恩解释说：“高峰期，施工现场每班大约有400人工作，每天大约有800人。该项目需要各种专业技能的工人，包括钢筋工、模板工、混凝土工、起重机操作员、焊工和电工。”

之后，部分成型的沉箱会沿着滑轨缓慢移动到第三个工作站，在那里添加电缆入口，然后再停一次，在那里添加钢筋混凝土屋顶，最后添加防风墙。

每个沉箱的建造大约需要85天，但TM Edison的工厂可以同时建造五个沉箱。总共将有约16.5万立方米的混凝土被浇筑到这些沉箱中。

该项目工期非常紧张。工程于2023年9月开工，如果天气允许，沉箱将在今年夏季沉入预定位置。“在不到六个月的时间内搭建一个完整的施工场地是迄今为止最大的挑战之一，”福德恩说道。

沉箱

待沉箱完全固化后，拖船会将部分沉入水中的沉箱拖至其最终的海上位置。挖泥船会将沙子部分填入沉箱内部，使其进一步下沉，最终落入海底。在此之前，吸泥船已对海底进行平整，并在海底铺设碎石，为沉箱形成坚实的基础。

当23个沉箱全部就位，构成能源岛地基的外墙后，TM Edison公司将使用挖泥船向岛屿核心区域填沙，并采用振动浮选法进行压实。挖泥船还将在沉箱周围放置大量石块，以保护沉箱底部免受冲击，并在暴风雨天气中防止冲刷。

岛屿主体结构完工后，将安装维护所需的小型港口和直升机停机坪。

变电站安装

地基工程将于今年年底完工，岛上的安装工作将于 2025 年 5 月至 2029 年初进行。

法国承包商Eiffage的比利时子公司Smulders和荷兰专业公司HSM Offshore Energy负责该岛上四座交流变电站的设计、制造、安装和调试。其中两座将是1050兆瓦的变电站。

弗利辛根制造厂正在进行模板施工。图片：比利时摄影 Dirk Waem/路透社

与地基一样，岛上的安装工作也尽可能多地采用异地制造，以减少在北海偏远地区进行最终组装所需的时间和人力。

Eiffage 的媒体关系官员 Marguerite Richebé 解释说：“目前大部分工作都在陆上进行，在弗利辛根的 Smulders 生产设施和斯希丹的 HSM 设施。

“我们将尽可能地对模块进行最大程度的改造，以减少岛上的施工量。”

据福登称，TM Edison 和 Elia 正在努力使这个偏远地点对明年安装阶段需要在海上工作的工人更加友好。

他说：“海上作业人员通常轮班工作12小时。在船上休息时，他们可以享用美食，还可以去健身房、玩电子游戏，或者使用多媒体电影系统进行娱乐。此外，船上还提供网络，方便海上同事与亲朋好友保持联系。”

未来还将有更多能源岛。

目前，北海海上风电场通过各自专用的电缆将所发电能输送到陆上电网。伊丽莎白公主能源岛旨在将多个风电场的电力集中起来，并通过一条大型电缆以更经济高效的方式输送到陆上。能源岛还可以根据需求向多个国家供电。

欧洲各国承诺在北海建造数十座新的风力发电场，使总装机容量从目前的约 30 吉瓦增加到 2030 年的 120 吉瓦，到 2050 年增加到 300 吉瓦——足以满足欧洲大陆所有家庭的用电需求。

随着经济增长，需要改进电力基础设施来分配电力。

艺术家绘制的竣工效果图。图片：Elia

这意味着TM Edison及其竞争对手预测未来会有更多能源岛建设项目。

“我们相信，其他能源岛的建设只是时间问题，”福德恩说。“北海具备建设能源岛的有利条件。它相对较浅，而且需要容纳大量的基础设施。”

丹麦议会于2021年批准了在北海建造一座3吉瓦人工能源岛的方案。该岛位于日德兰半岛以西80公里处，建成后面积将是伊丽莎白公主岛的两倍多。但由于预计建造费用高昂，招标工作已被推迟。据信，丹麦政府目前正在考虑更经济的方案，例如建造桩基平台。

荷兰电网运营商TenneT及其德国子公司和丹麦电力公司Energinet正在制定一项计划，拟建一个占地6平方公里的能源岛综合体，名为“北海风力发电中心”。该中心位于英国、德国、荷兰和丹麦领海之间的多格滩海域。该海域水深较浅，适合建造传统的固定式风力涡轮机，这种涡轮机的作业深度通常限制在40米至50米之间。