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海上風起綠電來:我國海上風電累計裝機連續(xù)兩年位居全球首位

   2023-08-11 人民網—人民日報

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核心提示:核心閱讀近日,全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組在福建并網發(fā)電,標志著我國海上風電大容量機組研發(fā)制造

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近日,全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組在福建并網發(fā)電,標志著我國海上風電大容量機組研發(fā)制造及運營能力再上新臺階。推動度電成本下降,研制關鍵零部件,發(fā)展走向深遠海……近年來,我國海上風電產業(yè)發(fā)展迅猛,已進入規(guī)?;_發(fā)階段。面向未來,隨著技術不斷突破、跨產業(yè)融合發(fā)展持續(xù)推進,海上風電行業(yè)將走得更遠、更穩(wěn)。

福建北部海域,一臺臺百米高的白色風機迎風轉動,將綠色電能送往千家萬戶。日前,全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組在這里成功并網發(fā)電,標志著我國海上風電大容量機組研發(fā)制造及運營能力再上新臺階。

到2022年底,我國海上風電累計裝機已超3000萬千瓦,連續(xù)兩年位居全球首位,占比達一半左右。將時間軸拉長,截至2012年底,累計裝機約39萬千瓦;截至2017年底,累計裝機約279萬千瓦??梢钥闯觯覈I巷L電雖然起步較晚,但發(fā)展迅猛,已進入規(guī)?;_發(fā)階段。

《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出,“積極推動近海海上風電規(guī)?;l(fā)展”“推動深遠海海上風電技術創(chuàng)新和示范應用”。我國發(fā)展海上風電有哪些優(yōu)勢?下一步還需向哪些方面發(fā)力?記者進行了采訪。

開發(fā)勢頭強勁,大幅提升經濟性

要了解16兆瓦海上風機“巨無霸”,不妨先看幾個關鍵字:“大”,單支葉片長123米,葉輪掃風面積約7個足球場大小;“高”,輪轂中心高度152米,相當于50層樓高;“綠”,每年可輸出超6600萬千瓦時的綠色電力,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)電機小型化等一系列關鍵技術難題。

從2007年1.5兆瓦風機在渤海建成發(fā)電、葉片長度不到40米,到如今的16兆瓦、18兆瓦“巨無霸”風機陸續(xù)推出,機組大型化成為海上風電發(fā)展的顯著趨勢。“應用更大的風電機組,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,繼而推動項目整體度電成本下降?!苯痫L科技海上業(yè)務單元總經理于晨光說。

于晨光給記者算了一筆賬:以100萬千瓦海上風電項目為例,如果采用8兆瓦機組,需要125臺;采用16兆瓦機組,只需63臺,能節(jié)約35%以上的用海面積、降低40%以上的塔筒成本。另外,16兆瓦風機捕風效率有所提高,發(fā)電量比兩臺8兆瓦風機還要提升6%以上。總體推算,項目度電成本能降低12.5%左右。

這只是我國海上風電快速發(fā)展的一個縮影。中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖介紹,當前我國已具備大容量海上風電機組自主設計、研發(fā)、制造、運行能力。看制造,我國生產的發(fā)電機、輪轂、塔架等鑄鍛件以及葉片、齒輪箱、軸承等關鍵零部件產量占到全球市場的70%以上??窗惭b,去年9月,我國自主建造的2000噸級海上風電安裝平臺“白鶴灘”號交付投運,大幅增強了海上風電機組施工安裝能力。

依托規(guī)模化開發(fā)與技術進步,海上風電開發(fā)的經濟性大幅提高。秦海巖介紹,2010年至2021年,我國海上風電度電成本降幅接近56%。當前海上風電項目平均度電成本已降至0.33元/千瓦時左右,到“十四五”末有望實現全面平價。

面向未來,海上風電發(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,海上風能資源豐富。“我國近海和深遠海150米高度、離岸200公里以內且水深小于100米的海上風能資源技術可開發(fā)量為27.8億千瓦。目前海上風機累計裝機僅為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)展海上風電,能夠實現“電從遠方來”與“電從身邊來”協同發(fā)展。

根據《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》,我國將推動山東半島、長三角、閩南、粵東、北部灣等千萬千瓦級海上風電基地開發(fā)建設,推進一批百萬千瓦級的重點項目集中連片開發(fā),結合基地開發(fā)建設推進深遠海海上風電平價示范和海上能源島示范工程。

突破關鍵技術,推進產業(yè)集群化

風力發(fā)電機來自中車株洲電機,葉片來自中材科技……全球首臺16兆瓦海上風電機組主機由上萬個零部件組成,關鍵部件均已實現100%國產化。研制過程中,金風科技協同了數十家企業(yè)、大學及科研院所,產業(yè)鏈上下游高效協同、產學研深度融合,為風電行業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎。

主軸軸承是風機的核心部件。3支總重量100多噸的巨型葉片在旋轉時,軸承必須保障它們能長時間平穩(wěn)流暢運轉,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積累,分享給他們滿足風機可靠性所需的載荷、扭矩等相關資料。歷時9個多月軸承順利交付,結束了我國不能研制超大容量海上風電機組主軸軸承的歷史。”于晨光說。

智能化應用,提高產品性能。渤海海域,山東能源電力集團90萬千瓦海上風電場有序運轉,每年可提供32.5億千瓦時綠電。“項目應用了狀態(tài)參數辨識自適應增功控制技術,實時感知風況變化及機組運行狀態(tài),確保發(fā)電性能達到最優(yōu),單機能夠提升約3%的發(fā)電量?!鄙綎|能源電力集團黨委書記李偉介紹。對于一些項目的抗臺風型風機,借助智能控制系統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。

集群化發(fā)展,提升供應鏈韌性。廣東汕頭,國際風電創(chuàng)新港項目正在加緊建設,未來這里將聚集風電整機、葉片、齒輪箱、發(fā)電機、軸承等全產業(yè)鏈制造企業(yè),以及檢驗檢測實驗室和大型科研裝置,形成“研發(fā)設計一體化、工藝流程一體化、生產制造一體化、檢測認證一體化”四個一體化的風電產業(yè)集群。

“大型風電機組的發(fā)電機、齒輪箱等體積大、陸運不便,依托汕頭國際風電創(chuàng)新港,有助于海上風電裝備及服務出口,降低物流成本?!庇诔抗饨榻B。和其他風電集群項目有所不同,汕頭國際風電創(chuàng)新港打通企業(yè)和企業(yè)之間的“圍墻”,相當于在一個超大廠房里,不同車間里的工序高效流轉,減少運輸環(huán)節(jié)。設備制造完后,還可以就近在旁邊的實驗中心測試,提升迭代速度,為我國海上風電技術創(chuàng)新和大型機組研制提供有力支撐。

向深遠海進軍,促進跨產業(yè)融合

目前,全球70%的潛在海風資源位于水深大于60米的深水海域。由近海走向深遠海,是海上風電發(fā)展的必然趨勢。

今年5月,我國首座深遠海浮式風電平臺“海油觀瀾號”并入文昌油田群電網,開啟為海上油氣田輸送綠電的新里程。作為我國第一個工作海域距離海岸線100公里以上、水深超過100米的浮式風電平臺,“海油觀瀾號”的建成投用,使我國海上風電的自主開發(fā)能力從水深不到50米提升至100米級以上。

中國海油研究總院院長米立軍介紹,在近淺海,風機是通過鋼管或者導管架,深深插入海底,固定風機;在深遠海,這種結構的基礎變得過于龐大,性價比將大打折扣。“浮式平臺可以打破作業(yè)水深和海底固定安裝條件的限制,有效拓展深遠海風能資源開發(fā)?!泵琢④娬f。

但目前來看,我國深遠海浮式風電的發(fā)展仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如漂浮式風電的系泊纜、電纜等高端產品的國內產業(yè)鏈還不完整,運維數據和經驗積累相對不足;從成本來說,漂浮式風電項目造價較高,平均度電成本相較傳統固定式海上風電高出3倍左右,仍處于商業(yè)化初期,亟須探索顛覆性新技術和高效開發(fā)模式,向規(guī)?;A段邁進。

根據相關規(guī)劃,我國將推進漂浮式風電機組基礎、遠海柔性直流輸電技術創(chuàng)新和示范應用,力爭“十四五”期間開工建設我國首個漂浮式商業(yè)化海上風電項目。在上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東、廣西等資源和建設條件好的區(qū)域,結合基地項目建設,推動一批百萬千瓦級深遠海海上風電示范工程開工建設,2025年前力爭建成一至兩個平價海上風電場工程。

不少受訪對象談到,隨著海上風電開發(fā)提速以及走向深遠海,相應的審批流程、用海政策等方面可以進一步優(yōu)化,并完善海洋、氣象、海事、環(huán)保等部門的統籌協調機制,進行整體規(guī)劃,促進具備條件的項目盡早開工建設。

與此同時,行業(yè)仍需保持合理的開發(fā)節(jié)奏。秦海巖認為,海上風電技術正處在快速迭代中,如果使用現有技術大干快上,不僅成本高、風險大,也無法讓風能資源得到最有效利用,造成浪費。因此,“十四五”海上風電發(fā)展的主基調依然是穩(wěn)妥,不應盲目追求規(guī)模。

海上風電行業(yè)要走得更遠、更穩(wěn),跨產業(yè)融合發(fā)展是探索方向。在文昌油田群,通過打造海上風電與海洋油氣融合發(fā)展新模式,將油田群的4個燃料電站與“海油觀瀾號”風電平臺融合成一個整體,實現海洋油氣綠色低碳開發(fā)?!拔磥?,可以推動海上風電項目開發(fā)與海洋牧場、海水制氫、觀光旅游等相結合,實現‘海上糧倉+藍色能源’立體開發(fā),助力解決單一海洋資源開發(fā)瓶頸?!鼻睾r說。(《人民日報》2023年08月10日10版 記者 丁怡婷)



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