進(jìn)入1月份，400MW規(guī)模海上風(fēng)電機(jī)組開(kāi)啟招標(biāo)，1300MW規(guī)模海上風(fēng)機(jī)中標(biāo)信息公示，江蘇、上海相繼公布近3000MW海上風(fēng)電競(jìng)配結(jié)果……如此這般熱鬧的海上風(fēng)電市場(chǎng)，還在延續(xù)著2021年的輝煌。

 

    但是，我們也不得不注意到2022年海上風(fēng)電的國(guó)補(bǔ)取消，而現(xiàn)階段海上風(fēng)電實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)略有距離。

 

    盡管海上風(fēng)電在2021年完成了遠(yuǎn)超預(yù)期的規(guī)模，我國(guó)海上風(fēng)電依舊面臨著大而不強(qiáng)的局面。

 

    成為海上風(fēng)電強(qiáng)國(guó)，我們還將面臨哪些挑戰(zhàn)，又將如何攻堅(jiān)克難?

 

一味追求大型化并不是一件好事

 

    國(guó)補(bǔ)取消不可逆轉(zhuǎn)，對(duì)風(fēng)電行業(yè)來(lái)說(shuō)，最需要做的還得是補(bǔ)短板鍛長(zhǎng)項(xiàng)。

 

    在這幾年的追趕中，海上風(fēng)電得到迅速發(fā)展，我們已經(jīng)從近海走向深遠(yuǎn)海，機(jī)組也不斷朝著10MW以上發(fā)展著。

 

    大容量機(jī)組意味著降本，也是業(yè)內(nèi)普遍所追求的一種趨勢(shì)。

 

    在“單位千瓦成本一定，追求發(fā)電量最高”的前提下，海上風(fēng)電機(jī)組大功率所帶來(lái)高發(fā)電量，可以使運(yùn)輸、吊裝、線(xiàn)路等費(fèi)用大大降低。從2021年風(fēng)能展上，各個(gè)整機(jī)商公布的機(jī)型來(lái)看，金風(fēng)科技、明陽(yáng)智能、電氣風(fēng)電、運(yùn)達(dá)風(fēng)電、東方電氣和中國(guó)海裝均推出了10MW以上的風(fēng)電機(jī)組。

 

    中國(guó)海裝學(xué)科帶頭人董曄弘在接受「能見(jiàn)」采訪(fǎng)時(shí)表示：“海上風(fēng)電增效降本的一個(gè)重要途徑就是風(fēng)電機(jī)組大型化，而到底多大的機(jī)組比較合適，目前整個(gè)行業(yè)都還在研討中，但是大型化這是必然趨勢(shì)。”

 

    董曄弘進(jìn)一步分析：“目前來(lái)看，10-16MW規(guī)模的機(jī)組技術(shù)成熟還需要2-3年，但未來(lái)有了更成熟的技術(shù)依托，20MW機(jī)組發(fā)展則會(huì)更快。”

 

    “大容量機(jī)組是帶動(dòng)全生命周期度電成本降低和技術(shù)先進(jìn)性的趨勢(shì)。”金風(fēng)科技總工程師翟恩地對(duì)「能見(jiàn)」說(shuō)：“從招標(biāo)公告上就可以看出，機(jī)組大型化已經(jīng)不只是海上風(fēng)電的趨勢(shì)，陸上風(fēng)電亦是。”

 

    根據(jù)1月發(fā)布的海上風(fēng)電項(xiàng)目風(fēng)機(jī)采購(gòu)信息：浙江臺(tái)州一號(hào)海上風(fēng)電場(chǎng)單機(jī)要求7-9MW;山東昌邑萊州灣一期單機(jī)容量在6MW以上;陽(yáng)江青洲一、青洲二海上風(fēng)電項(xiàng)目均采用明陽(yáng)MySE11-230半直驅(qū)抗臺(tái)風(fēng)型風(fēng)電機(jī)組;三峽平潭外海海上風(fēng)電項(xiàng)目要求單機(jī)容量8MW。

 

    翟恩地進(jìn)一步補(bǔ)充：“具體項(xiàng)目需要多少容量匹配，這取決于當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)資源。像福建、廣州等風(fēng)資源較好的區(qū)域，會(huì)優(yōu)先選擇大容量機(jī)組。但是對(duì)于一些風(fēng)資源相對(duì)一般，比如7m/s平均風(fēng)速或者更低的地區(qū)，會(huì)受限于一些條件的制約。”

 

    從目前所了解的信息結(jié)合我國(guó)海域劃分來(lái)看，江蘇以北的地區(qū)搭配10MW以下的占比較大，江蘇以南10MW以上更適配。

 

全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)突破推動(dòng)平價(jià)

 

    “2022年是我們行業(yè)從建設(shè)高峰邁入技術(shù)沉淀的休整期。”翟恩地表示，海上風(fēng)電是必須要進(jìn)入平價(jià)的，但更多的需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)走入平價(jià)，技術(shù)才是拉動(dòng)海上風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展的基石，靠國(guó)家補(bǔ)貼是走不長(zhǎng)的。

 

    董曄弘認(rèn)為：“每一輪搶裝潮之后，會(huì)有一個(gè)低谷期，在這個(gè)低谷期更應(yīng)該做的是修煉內(nèi)功。因此，我們?cè)谶@一階段更應(yīng)做的是全方位技術(shù)突破，來(lái)達(dá)到降本的目的。”

 

    海上風(fēng)電的成本構(gòu)成與陸上風(fēng)電最大的不同之處在于海工工程，這一工程更為復(fù)雜。

 

    數(shù)據(jù)顯示，在海上風(fēng)電成本構(gòu)成中，風(fēng)機(jī)葉片、傳動(dòng)系統(tǒng)以及塔筒分別占比為6%、18%、8%，安裝成本為20%，海上電力設(shè)施以及海上風(fēng)電基座等成本占比25%，其余還包括前期勘察、工程維護(hù)管理、保險(xiǎn)等費(fèi)用。

 

   “海上工程施工的成本不亞于機(jī)組本身的成本。”董曄弘直言，“從技術(shù)上應(yīng)對(duì)降本，一方面大力加強(qiáng)海上施工能力建設(shè)，另一方推動(dòng)開(kāi)發(fā)新的施工工藝，使得風(fēng)電+海工相融合。”

 

    翟恩地認(rèn)為：“海上風(fēng)電的平價(jià)應(yīng)從三個(gè)方面突破，一是通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、集中連片的規(guī)?；_(kāi)發(fā)態(tài)勢(shì);二是海工工程的降本是非常重要的領(lǐng)域，建設(shè)高峰期之后海工工程的價(jià)格也應(yīng)回歸合理;三是隨著自動(dòng)化、數(shù)字化和人工智能的發(fā)展，海上風(fēng)電的運(yùn)維也會(huì)走向智能化。”

 

    “海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維成本占風(fēng)電場(chǎng)全生命周期的度電成本的20-30%，要實(shí)現(xiàn)降本就需要引入更智能化的技術(shù)手段來(lái)改變傳統(tǒng)運(yùn)維模式，比如高端運(yùn)維裝備，包括船舶、運(yùn)維工裝;智能化的機(jī)組故障及預(yù)警監(jiān)測(cè)及識(shí)別;人工智能在運(yùn)維策略領(lǐng)域的應(yīng)用等技術(shù)。”董曄弘解釋說(shuō)。

 

    此外，翟恩地還建議：“海上風(fēng)電未來(lái)發(fā)展還可以推進(jìn)‘源網(wǎng)荷儲(chǔ)’，在沿海用能大戶(hù)中，集中式平價(jià)上網(wǎng)略有困難的，可以考慮海上分散式，通過(guò)用能協(xié)商促進(jìn)海上風(fēng)電消納。”

 

    海上風(fēng)電實(shí)現(xiàn)平價(jià)的幾大關(guān)鍵因素，裝備、建安、運(yùn)維等海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的核心，在技術(shù)突破上均存在著加速推進(jìn)的問(wèn)題。

 

將風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)捏在手中

 

    2020年12月30日，中國(guó)工程院院士、中國(guó)華能集團(tuán)董事長(zhǎng)舒印彪在“海上風(fēng)電支撐我國(guó)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略研究”結(jié)題評(píng)審會(huì)上指出，應(yīng)從兩個(gè)方面認(rèn)識(shí)海上風(fēng)電的重要定位：戰(zhàn)略意義上，海上風(fēng)電在實(shí)現(xiàn)我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)具有重要地位;科技意義上，風(fēng)電各產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)是國(guó)際必爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

 

    從資源稟賦來(lái)看，我國(guó)海上風(fēng)能資源豐富，共擁有長(zhǎng)度約1.8萬(wàn)公里的大陸海岸線(xiàn)，近海風(fēng)能資源儲(chǔ)量較大，適合大規(guī)模開(kāi)發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電場(chǎng)，海上風(fēng)速高風(fēng)機(jī)單機(jī)容量大，年運(yùn)行小時(shí)數(shù)最高，可達(dá)4000小時(shí)以上。

 

    同時(shí)，該研究項(xiàng)目對(duì)我國(guó)海上風(fēng)能資源、開(kāi)發(fā)條件、近海風(fēng)電裝機(jī)容量進(jìn)行了初步評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，僅考慮0—50米海深、平均風(fēng)功率密度大于300瓦/平方米區(qū)域的開(kāi)發(fā)面積，按照平均裝機(jī)密度8兆瓦/平方千米計(jì)算，我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)容量可達(dá)到3009GW。

 

    在“雙碳”背景下，海上風(fēng)能清潔低碳，資源儲(chǔ)量大，適合大規(guī)模開(kāi)發(fā)，有望成為沿海地區(qū)未來(lái)主力電源之一，可以有效提高我國(guó)的能源供給安全系數(shù)，在改善能源結(jié)構(gòu)的同時(shí)保障能源供應(yīng)安全。

 

那如何理解風(fēng)電各產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)是國(guó)際必爭(zhēng)的制高點(diǎn)?

 

    “部件和系統(tǒng)集成同樣重要。”董曄弘認(rèn)為，海上風(fēng)電大型化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，那么可靠性、智能化的需求會(huì)越來(lái)越高。在這樣的需求下，部件的關(guān)鍵技術(shù)處于重要位置，設(shè)計(jì)、制造和匹配能力決定了機(jī)組開(kāi)發(fā)的能力。而機(jī)型大型化的趨勢(shì)一定程度上由葉片發(fā)展水平?jīng)Q定，葉片越大質(zhì)量越重，同時(shí)也越難制造，新工藝的應(yīng)用就需要得到創(chuàng)新發(fā)展。

 

    另一方面，從系統(tǒng)性能匹配層面，作出合理優(yōu)選。作為整機(jī)商需要去判斷，當(dāng)前技術(shù)發(fā)展能夠做到哪種程度?應(yīng)該做到哪種程度?做到什么樣的程度才能夠應(yīng)對(duì)當(dāng)前的平價(jià)趨勢(shì)。

 

    其實(shí)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是關(guān)鍵部件國(guó)產(chǎn)化。董曄弘介紹：“目前國(guó)內(nèi)已成熟的機(jī)型除主軸承外，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化是完全沒(méi)問(wèn)題的。”

 

    作為核心部件的軸承，國(guó)內(nèi)高端精密軸承研究起步較晚，主軸軸承的設(shè)計(jì)與制造等方面距離國(guó)外頂尖水平仍有較大差距。“誰(shuí)能把這些部件關(guān)節(jié)打通，誰(shuí)就能在下一個(gè)階段的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位。”董曄弘說(shuō)道。

 

    目前我國(guó)海上風(fēng)電規(guī)模全球第一，但規(guī)模不一定代表實(shí)力，真正代表實(shí)力的是綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

 

    翟恩地表示：“中國(guó)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，從全球來(lái)說(shuō)，規(guī)?；?、健全度都是領(lǐng)先的，但為什么還不能夠稱(chēng)之為風(fēng)電強(qiáng)國(guó)，原因在于海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)所面臨的葉片、軸承、傳動(dòng)鏈以及設(shè)計(jì)軟件都屬于‘卡脖子’范疇。”

 

    此外，翟恩地還談到：“未來(lái)的海上風(fēng)電發(fā)展一定會(huì)走向深遠(yuǎn)海，漂浮式海上風(fēng)電一定是兵家必爭(zhēng)之地。漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)要要遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于現(xiàn)在固定式海上風(fēng)電，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜于陸上風(fēng)電，這一定是整機(jī)商的技術(shù)的核心要素，誰(shuí)在這方面能夠勝出，誰(shuí)就占據(jù)了未來(lái)技術(shù)制高點(diǎn)。”

 

    縱觀(guān)我國(guó)能源革命發(fā)展歷程，其實(shí)也在反映著核心技術(shù)從無(wú)到有，從落后到追趕，從追趕到并跑乃至超越的過(guò)程。在綠色能源的舞臺(tái)上，水電、核電、特高壓都已成為“國(guó)家名片”。

 

    “未來(lái)風(fēng)電也將成為一張新的名片。”翟恩地期許。