我國海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)連續(xù)兩年位居全球首位
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近日,全球首臺(tái)16兆瓦超大容量海上風(fēng)電機(jī)組在福建并網(wǎng)發(fā)電,標(biāo)志著我國海上風(fēng)電大容量機(jī)組研發(fā)制造及運(yùn)營能力再上新臺(tái)階。推動(dòng)度電成本下降,研制關(guān)鍵零部件,發(fā)展走向深遠(yuǎn)?!陙?,我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,已進(jìn)入規(guī)?;_發(fā)階段。面向未來,隨著技術(shù)不斷突破、跨產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展持續(xù)推進(jìn),海上風(fēng)電行業(yè)將走得更遠(yuǎn)、更穩(wěn)。
福建北部海域,一臺(tái)臺(tái)百米高的白色風(fēng)機(jī)迎風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng),將綠色電能送往千家萬戶。日前,全球首臺(tái)16兆瓦超大容量海上風(fēng)電機(jī)組在這里成功并網(wǎng)發(fā)電,標(biāo)志著我國海上風(fēng)電大容量機(jī)組研發(fā)制造及運(yùn)營能力再上新臺(tái)階。
(資料圖)
截至2022年底,我國海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)已超3000萬千瓦,連續(xù)兩年位居全球首位,占比達(dá)一半左右。將時(shí)間軸拉長,截至2012年底,累計(jì)裝機(jī)約39萬千瓦;截至2017年底,累計(jì)裝機(jī)約279萬千瓦??梢钥闯觯覈I巷L(fēng)電雖然起步較晚,但發(fā)展迅猛,已進(jìn)入規(guī)?;_發(fā)階段。
《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出,“積極推動(dòng)近海海上風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展”“推動(dòng)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用”。我國發(fā)展海上風(fēng)電有哪些優(yōu)勢(shì)?下一步還需向哪些方面發(fā)力?記者進(jìn)行了采訪。
開發(fā)勢(shì)頭強(qiáng)勁,大幅提升經(jīng)濟(jì)性
要了解16兆瓦海上風(fēng)機(jī)“巨無霸”,不妨先看幾個(gè)關(guān)鍵字:“大”,單支葉片長123米,葉輪掃風(fēng)面積約7個(gè)足球場(chǎng)大小;“高”,輪轂中心高度152米,相當(dāng)于50層樓高;“綠”,每年可輸出超6600萬千瓦時(shí)的綠色電力,能滿足3.6萬戶三口之家一年的用電量。不僅如此,其開發(fā)應(yīng)用還攻克了超長柔性葉片、大型主軸軸承、超大容量發(fā)電機(jī)小型化等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題。
從2007年1.5兆瓦風(fēng)機(jī)在渤海建成發(fā)電、葉片長度不到40米,到如今的16兆瓦、18兆瓦“巨無霸”風(fēng)機(jī)陸續(xù)推出,機(jī)組大型化成為海上風(fēng)電發(fā)展的顯著趨勢(shì)?!皯?yīng)用更大的風(fēng)電機(jī)組,能夠節(jié)省用海面積、提高發(fā)電效率、降低安裝施工成本等,繼而推動(dòng)項(xiàng)目整體度電成本下降。”金風(fēng)科技海上業(yè)務(wù)單元總經(jīng)理于晨光說。
于晨光給記者算了一筆賬:以100萬千瓦海上風(fēng)電項(xiàng)目為例,如果采用8兆瓦機(jī)組,需要125臺(tái);采用16兆瓦機(jī)組,只需63臺(tái),能節(jié)約35%以上的用海面積、降低40%以上的塔筒成本。另外,16兆瓦風(fēng)機(jī)捕風(fēng)效率有所提高,發(fā)電量比兩臺(tái)8兆瓦風(fēng)機(jī)還要提升6%以上。總體推算,項(xiàng)目度電成本能降低12.5%左右。
這只是我國海上風(fēng)電快速發(fā)展的一個(gè)縮影。中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)秘書長秦海巖介紹,當(dāng)前我國已具備大容量海上風(fēng)電機(jī)組自主設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行能力??粗圃欤覈a(chǎn)的發(fā)電機(jī)、輪轂、塔架等鑄鍛件以及葉片、齒輪箱、軸承等關(guān)鍵零部件產(chǎn)量占到全球市場(chǎng)的70%以上??窗惭b,去年9月,我國自主建造的2000噸級(jí)海上風(fēng)電安裝平臺(tái)“白鶴灘”號(hào)交付投運(yùn),大幅增強(qiáng)了海上風(fēng)電機(jī)組施工安裝能力。
依托規(guī)?;_發(fā)與技術(shù)進(jìn)步,海上風(fēng)電開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性大幅提高。秦海巖介紹,2010年至2021年,我國海上風(fēng)電度電成本降幅接近56%。當(dāng)前海上風(fēng)電項(xiàng)目平均度電成本已降至0.33元/千瓦時(shí)左右,到“十四五”末有望實(shí)現(xiàn)全面平價(jià)。
面向未來,海上風(fēng)電發(fā)展前景廣闊。一方面,發(fā)展有資源。我國擁有約1.8萬多公里大陸海岸線,海上風(fēng)能資源豐富?!拔覈:蜕钸h(yuǎn)海150米高度、離岸200公里以內(nèi)且水深小于100米的海上風(fēng)能資源技術(shù)可開發(fā)量為27.8億千瓦。目前海上風(fēng)機(jī)累計(jì)裝機(jī)僅為3000多萬千瓦,利用率不足1.1%,未來開發(fā)潛力巨大?!鼻睾r說。另一方面,消納有空間。我國電力負(fù)荷集中在東部沿海地區(qū),但能源資源主要集中在西部和北部地區(qū),靠近沿海地區(qū)發(fā)展海上風(fēng)電,能夠?qū)崿F(xiàn)“電從遠(yuǎn)方來”與“電從身邊來”協(xié)同發(fā)展。
根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》,我國將推動(dòng)山東半島、長三角、閩南、粵東、北部灣等千萬千瓦級(jí)海上風(fēng)電基地開發(fā)建設(shè),推進(jìn)一批百萬千瓦級(jí)的重點(diǎn)項(xiàng)目集中連片開發(fā),結(jié)合基地開發(fā)建設(shè)推進(jìn)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電平價(jià)示范和海上能源島示范工程。
突破關(guān)鍵技術(shù),推進(jìn)產(chǎn)業(yè)集群化
風(fēng)力發(fā)電機(jī)來自中車株洲電機(jī),葉片來自中材科技……全球首臺(tái)16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組主機(jī)由上萬個(gè)零部件組成,關(guān)鍵部件均已實(shí)現(xiàn)100%國產(chǎn)化。研制過程中,金風(fēng)科技協(xié)同了數(shù)十家企業(yè)、大學(xué)及科研院所,產(chǎn)業(yè)鏈上下游高效協(xié)同、產(chǎn)學(xué)研深度融合,為風(fēng)電行業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
主軸軸承是風(fēng)機(jī)的核心部件。3支總重量100多噸的巨型葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí),軸承必須保障它們能長時(shí)間平穩(wěn)流暢運(yùn)轉(zhuǎn),這意味著直徑3.2米的軸承加工誤差不能超過0.01毫米。
“軸承公司之前沒做過這么大尺寸的軸承,我們有這方面的技術(shù)積累,分享給他們滿足風(fēng)機(jī)可靠性所需的載荷、扭矩等相關(guān)資料。歷時(shí)9個(gè)多月軸承順利交付,結(jié)束了我國不能研制超大容量海上風(fēng)電機(jī)組主軸軸承的歷史。”于晨光說。
智能化應(yīng)用,提高產(chǎn)品性能。渤海海域,山東能源電力集團(tuán)90萬千瓦海上風(fēng)電場(chǎng)有序運(yùn)轉(zhuǎn),每年可提供32.5億千瓦時(shí)綠電。“項(xiàng)目應(yīng)用了狀態(tài)參數(shù)辨識(shí)自適應(yīng)增功控制技術(shù),實(shí)時(shí)感知風(fēng)況變化及機(jī)組運(yùn)行狀態(tài),確保發(fā)電性能達(dá)到最優(yōu),單機(jī)能夠提升約3%的發(fā)電量。”山東能源電力集團(tuán)黨委書記李偉介紹。對(duì)于一些項(xiàng)目的抗臺(tái)風(fēng)型風(fēng)機(jī),借助智能控制系統(tǒng)還能保證葉片始終處于最小受力角度,避免葉片發(fā)生渦激振動(dòng)。
集群化發(fā)展,提升供應(yīng)鏈韌性。廣東汕頭,國際風(fēng)電創(chuàng)新港項(xiàng)目正在加緊建設(shè),未來這里將聚集風(fēng)電整機(jī)、葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、軸承等全產(chǎn)業(yè)鏈制造企業(yè),以及檢驗(yàn)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室和大型科研裝置,形成“研發(fā)設(shè)計(jì)一體化、工藝流程一體化、生產(chǎn)制造一體化、檢測(cè)認(rèn)證一體化”四個(gè)一體化的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群。
“大型風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)、齒輪箱等體積大、陸運(yùn)不便,依托汕頭國際風(fēng)電創(chuàng)新港,有助于海上風(fēng)電裝備及服務(wù)出口,降低物流成本?!庇诔抗饨榻B。和其他風(fēng)電集群項(xiàng)目有所不同,汕頭國際風(fēng)電創(chuàng)新港打通企業(yè)和企業(yè)之間的“圍墻”,相當(dāng)于在一個(gè)超大廠房里,不同車間里的工序高效流轉(zhuǎn),減少運(yùn)輸環(huán)節(jié)。設(shè)備制造完后,還可以就近在旁邊的實(shí)驗(yàn)中心測(cè)試,提升迭代速度,為我國海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新和大型機(jī)組研制提供有力支撐。
向深遠(yuǎn)海進(jìn)軍,促進(jìn)跨產(chǎn)業(yè)融合
目前,全球70%的潛在海風(fēng)資源位于水深大于60米的深水海域。由近海走向深遠(yuǎn)海,是海上風(fēng)電發(fā)展的必然趨勢(shì)。
今年5月,我國首座深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電平臺(tái)“海油觀瀾號(hào)”并入文昌油田群電網(wǎng),開啟為海上油氣田輸送綠電的新里程。作為我國第一個(gè)工作海域距離海岸線100公里以上、水深超過100米的浮式風(fēng)電平臺(tái),“海油觀瀾號(hào)”的建成投用,使我國海上風(fēng)電的自主開發(fā)能力從水深不到50米提升至100米級(jí)以上。
中國海油研究總院院長米立軍介紹,在近淺海,風(fēng)機(jī)是通過鋼管或者導(dǎo)管架,深深插入海底,固定風(fēng)機(jī);在深遠(yuǎn)海,這種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)變得過于龐大,性價(jià)比將大打折扣?!案∈狡脚_(tái)可以打破作業(yè)水深和海底固定安裝條件的限制,有效拓展深遠(yuǎn)海風(fēng)能資源開發(fā)?!泵琢④娬f。
但目前來看,我國深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電的發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如漂浮式風(fēng)電的系泊纜、電纜等高端產(chǎn)品的國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈還不完整,運(yùn)維數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累相對(duì)不足;從成本來說,漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目造價(jià)較高,平均度電成本相較傳統(tǒng)固定式海上風(fēng)電高出3倍左右,仍處于商業(yè)化初期,亟須探索顛覆性新技術(shù)和高效開發(fā)模式,向規(guī)?;A段邁進(jìn)。
根據(jù)相關(guān)規(guī)劃,我國將推進(jìn)漂浮式風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)、遠(yuǎn)海柔性直流輸電技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用,力爭(zhēng)“十四五”期間開工建設(shè)我國首個(gè)漂浮式商業(yè)化海上風(fēng)電項(xiàng)目。在上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、廣西等資源和建設(shè)條件好的區(qū)域,結(jié)合基地項(xiàng)目建設(shè),推動(dòng)一批百萬千瓦級(jí)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電示范工程開工建設(shè),2025年前力爭(zhēng)建成一至兩個(gè)平價(jià)海上風(fēng)電場(chǎng)工程。
不少受訪對(duì)象談到,隨著海上風(fēng)電開發(fā)提速以及走向深遠(yuǎn)海,相應(yīng)的審批流程、用海政策等方面可以進(jìn)一步優(yōu)化,并完善海洋、氣象、海事、環(huán)保等部門的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機(jī)制,進(jìn)行整體規(guī)劃,促進(jìn)具備條件的項(xiàng)目盡早開工建設(shè)。
與此同時(shí),行業(yè)仍需保持合理的開發(fā)節(jié)奏。秦海巖認(rèn)為,海上風(fēng)電技術(shù)正處在快速迭代中,如果使用現(xiàn)有技術(shù)大干快上,不僅成本高、風(fēng)險(xiǎn)大,也無法讓風(fēng)能資源得到最有效利用,造成浪費(fèi)。因此,“十四五”海上風(fēng)電發(fā)展的主基調(diào)依然是穩(wěn)妥,不應(yīng)盲目追求規(guī)模。
海上風(fēng)電行業(yè)要走得更遠(yuǎn)、更穩(wěn),跨產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展是探索方向。在文昌油田群,通過打造海上風(fēng)電與海洋油氣融合發(fā)展新模式,將油田群的4個(gè)燃料電站與“海油觀瀾號(hào)”風(fēng)電平臺(tái)融合成一個(gè)整體,實(shí)現(xiàn)海洋油氣綠色低碳開發(fā)?!拔磥恚梢酝苿?dòng)海上風(fēng)電項(xiàng)目開發(fā)與海洋牧場(chǎng)、海水制氫、觀光旅游等相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)‘海上糧倉+藍(lán)色能源’立體開發(fā),助力解決單一海洋資源開發(fā)瓶頸問題。”秦海巖說。(記者 丁怡婷)
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