中國(guó)海上風(fēng)電的十個(gè)“最”

第一次工業(yè)革命以來，人類開發(fā)利用自然資源的能力不斷提高，大量化石燃料使用，帶來了工業(yè)和農(nóng)業(yè)的大發(fā)展，卻也導(dǎo)致全球環(huán)境問題頻發(fā)，對(duì)人類的健康危害愈發(fā)嚴(yán)重，清潔能源的開發(fā)成為破題的關(guān)鍵。海上風(fēng)電作為清潔能源之一，相較于陸上風(fēng)電、光伏、水電等清潔能源，具有節(jié)約土地資源、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)高等特點(diǎn)，且沿海省市多為電力消納大戶，便于海上風(fēng)電就地消納。

發(fā)展海上風(fēng)電具有現(xiàn)實(shí)意義。首先，習(xí)近平同志在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)期間提出中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。海上風(fēng)電作為實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)之一，發(fā)展意義重大。其次，受中美經(jīng)貿(mào)摩擦、全球疫情及單邊主義抬頭等不確定性因素影響，化石能源的供給穩(wěn)定性下降，而我國(guó)近70%的石油，近40%的天然氣依賴進(jìn)口，能源安全問題日漸嚴(yán)重。海上風(fēng)電對(duì)提高能源自給能力、改善能源結(jié)構(gòu)和提高能源安全具有重大意義，海上風(fēng)電的發(fā)展對(duì)于減少能源依賴變得經(jīng)濟(jì)可行。再次，海上風(fēng)電具有產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)、帶動(dòng)就業(yè)能力強(qiáng)、創(chuàng)新程度高等特點(diǎn)。在能源系統(tǒng)電氣化的時(shí)代，全球市場(chǎng)對(duì)于海上風(fēng)電需求與日俱增，結(jié)合我國(guó)超大規(guī)模市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和內(nèi)需潛力發(fā)展海上風(fēng)電，對(duì)構(gòu)建安全、自主、可控的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)鏈，改善民生就業(yè)，擴(kuò)大風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的國(guó)際影響力都有積極的推動(dòng)作用。因此，海上風(fēng)電的發(fā)展對(duì)形成以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局有重大意義。

根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)(GWEC)最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)超過6GW，為歷史最高水平。中國(guó)連續(xù)第三年成為海上風(fēng)電最大市場(chǎng)，2020年新增海上風(fēng)電并網(wǎng)容量超過3GW，占到全球增量的一半，荷蘭以近1.5 GW的新增裝機(jī)排在全球第二位。英國(guó)依然是海上風(fēng)電裝機(jī)最多的國(guó)家，總裝機(jī)量超過10 GW，中國(guó)則超過德國(guó)，成為全球海上風(fēng)電裝機(jī)第二多的國(guó)家。

新的能源消費(fèi)形勢(shì)、新的國(guó)際政治形勢(shì)、新的技術(shù)發(fā)展形勢(shì)，引導(dǎo)海上風(fēng)電呈現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)規(guī)?；?、遠(yuǎn)海化、深海化，海上風(fēng)電風(fēng)機(jī)、葉片、升壓站等各環(huán)節(jié)大型化，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化、全面化，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園區(qū)大型化、專業(yè)化等趨勢(shì)。在此過程中，形成了多個(gè)中國(guó)海上風(fēng)電之“最”，本文通過梳理中國(guó)海上風(fēng)電風(fēng)電場(chǎng)、風(fēng)機(jī)、產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等多領(lǐng)域多環(huán)節(jié)中最前沿的案例，以期為中國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展提供借鑒及文獻(xiàn)參考。

中國(guó)海上風(fēng)電之“最”

海上風(fēng)電的度電成本高居不下，即使海況和海底條件較好的江蘇，海上風(fēng)電的度電成本也超過0.6元/千瓦時(shí)，遠(yuǎn)高于火電、水電等成本。2022年海上風(fēng)電將“平價(jià)”，上網(wǎng)電價(jià)由0.85元/kwh降至0.391元/kwh，海上風(fēng)電補(bǔ)貼將取消，但海上風(fēng)電建設(shè)開發(fā)、建設(shè)成本居高不下，難以滿足開發(fā)要求。海上風(fēng)電場(chǎng)規(guī)?；⑸钸h(yuǎn)?；l(fā)展成為有效的降本路徑，江蘇、廣東成為海上風(fēng)電場(chǎng)規(guī)?；念I(lǐng)頭羊。

1、三峽廣東陽(yáng)江沙扒海上風(fēng)電項(xiàng)目，亞洲在建單體容量最大的海上風(fēng)電場(chǎng)。三峽沙扒項(xiàng)目共規(guī)劃5期，總裝機(jī)容量170萬(wàn)千瓦，安裝269臺(tái)海上風(fēng)電機(jī)組，建設(shè)3座海上升壓站，采用220千伏海纜接入陸上集控中心。項(xiàng)目全部建成后每年可提供上網(wǎng)電量約47億千瓦時(shí)，可滿足約200萬(wàn)戶家庭年用電量，與同等規(guī)模的燃煤電廠相比，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約150萬(wàn)噸、減排二氧化碳約400萬(wàn)噸，將為實(shí)現(xiàn)粵港澳大灣區(qū)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供有力支持。該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)“百萬(wàn)千瓦級(jí)”海上風(fēng)電基地，為我國(guó)海上風(fēng)電集中連片規(guī)?；_發(fā)先行先試。截至2021年7月15日，該項(xiàng)目風(fēng)機(jī)吊裝容量突破100萬(wàn)千瓦，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首個(gè)百萬(wàn)千瓦級(jí)海上風(fēng)電場(chǎng)從藍(lán)圖走向現(xiàn)實(shí)。

2、華能如東海上風(fēng)電場(chǎng)，國(guó)內(nèi)最大已建成海上風(fēng)電場(chǎng)。總裝機(jī)容量達(dá)70萬(wàn)千瓦，規(guī)模為目前國(guó)內(nèi)最大，預(yù)計(jì)年發(fā)電量為17.5億千瓦時(shí)，每年可減少二氧化碳排放超146萬(wàn)噸，可滿足約50萬(wàn)戶家庭年用電量，與同等規(guī)模燃煤電廠相比，每年節(jié)約標(biāo)煤約28萬(wàn)噸、節(jié)約淡水約111萬(wàn)立方米，節(jié)能減排效益顯著。

3、廣東華電陽(yáng)江青洲三500兆瓦海上風(fēng)電項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)離岸最遠(yuǎn)、水深最深、單機(jī)容量最大的海上風(fēng)電在建項(xiàng)目。場(chǎng)址位于廣東省陽(yáng)江市沙扒鎮(zhèn)附近海域內(nèi)，場(chǎng)址涉海面積約81.03平方千米，水深范圍41米-46米，場(chǎng)址離岸最近距離約55千米。項(xiàng)目規(guī)劃裝機(jī)總?cè)萘繛?00兆瓦，安裝37臺(tái)輪轂高度106米、單機(jī)容量6.8兆瓦風(fēng)機(jī)和30臺(tái)輪轂高度115米、單機(jī)容量8.3兆瓦風(fēng)機(jī)。

近海風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量越來越大，自2014年以來，海上風(fēng)電單機(jī)容量年均增長(zhǎng)16%，西門子歌美颯于2021年推出SG 14-222 DD型號(hào)的海上風(fēng)電機(jī)組，單機(jī)容量已達(dá)14MW，與前代產(chǎn)品相比，能源年產(chǎn)量可增加25%。海上風(fēng)電機(jī)組大型化，提高風(fēng)資源利用效率的同時(shí)，也降低了度電成本。同時(shí)，風(fēng)機(jī)的配套產(chǎn)品葉片尺寸也不斷擴(kuò)大，碼頭運(yùn)輸能力要求不斷提高，施工吊裝難度不斷增強(qiáng)。

4、東方電氣10MW海上風(fēng)電機(jī)組，單機(jī)容量亞太地區(qū)最大海上風(fēng)電機(jī)組。該機(jī)組于2020年7月13日在三峽集團(tuán)福建福清興化灣二期海上風(fēng)電場(chǎng)成功并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)具備10兆瓦大容量海上風(fēng)機(jī)自主設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行能力，是實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電重大裝備國(guó)產(chǎn)化的重要成果。該型機(jī)組針對(duì)福建、廣東等海域I類風(fēng)區(qū)設(shè)計(jì)，具備超強(qiáng)抗臺(tái)風(fēng)能力。在年平均10米/秒的風(fēng)速條件下，單臺(tái)機(jī)組每年可以輸送出4000萬(wàn)度清潔電能，可以減少燃煤消耗12800噸，二氧化碳排放33500噸，可滿足20000個(gè)三口之家的家庭正常用電需求。

5、雙瑞風(fēng)電10MW-SR210型葉片，長(zhǎng)度達(dá)102米，為中國(guó)最長(zhǎng)10MW海上風(fēng)電葉片。10MW-SR210型葉片，適用I類風(fēng)區(qū)，風(fēng)能轉(zhuǎn)化系數(shù)高，單臺(tái)風(fēng)機(jī)全年發(fā)電可滿足5萬(wàn)個(gè)中國(guó)家庭一年的用電量，每年能夠減少5萬(wàn)噸二氧化碳排放。該產(chǎn)品于2021年2月8日在中國(guó)船舶集團(tuán)七二五所雙瑞風(fēng)電江蘇鹽城基地下線，具有安全可靠、設(shè)計(jì)創(chuàng)新、定制化降本等優(yōu)勢(shì)。

6、如東小洋口風(fēng)電母港，全國(guó)第一個(gè)海上風(fēng)電母港。作為風(fēng)電裝備制造企業(yè)產(chǎn)品的重要“出?？?rdquo;，如東小洋口風(fēng)電母港的建成投運(yùn)，有效解決了本地風(fēng)電裝備制造企業(yè)大型機(jī)組出海難的問題。過去，風(fēng)電機(jī)組走水運(yùn)，需要從長(zhǎng)江多次轉(zhuǎn)運(yùn)，成本高，隱患多，一旦受到潮汐影響，還會(huì)耽誤交付。而小洋口風(fēng)電母港建成后，幾乎可以滿足大型機(jī)組24小時(shí)出運(yùn)需要。截至2020年底，小洋口風(fēng)電母港一期核心功能區(qū)已全部打造完成，形成長(zhǎng)2.5千米、平均水深7米的航道和長(zhǎng)、寬各400米左右的挖入式港池，可滿足5000噸船舶全天候出海。同時(shí)，二期進(jìn)入設(shè)計(jì)階段，全面建成后，年吞吐能力將達(dá)到100萬(wàn)噸至150萬(wàn)噸，并且功能也更為多元化。

7、“海龍瑞彩”號(hào)，單月吊裝12臺(tái)6.45MW海上風(fēng)電機(jī)組，創(chuàng)該規(guī)格全國(guó)單月最高吊裝記錄。“海龍瑞彩”號(hào)自2021年3月下旬到達(dá)風(fēng)場(chǎng)后，廣東湛江項(xiàng)目部精心組織，密切配合：項(xiàng)目專員緊盯風(fēng)機(jī)設(shè)備發(fā)運(yùn)情況，確保施工作業(yè)面供貨緊跟現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度;項(xiàng)目船機(jī)人員仔細(xì)分析風(fēng)場(chǎng)海況的風(fēng)向及潮流轉(zhuǎn)向，合理安排主施工船舶、運(yùn)輸船進(jìn)撤點(diǎn)，制定最優(yōu)進(jìn)點(diǎn)計(jì)劃;項(xiàng)目技術(shù)人員不斷優(yōu)化施工方案，最大程度提高海龍瑞彩施工效率;項(xiàng)目安全人員高度關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)施工，確保項(xiàng)目安全文明施工。截至6月底，“海龍瑞彩”號(hào)共順利完成24臺(tái)風(fēng)機(jī)吊裝任務(wù)。

產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化成為各國(guó)發(fā)展的目標(biāo)。英國(guó)2019年發(fā)布的產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃中提出每個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目在英國(guó)本土采購(gòu)的設(shè)備和服務(wù)最低比例從目前的48%提高到2030年的60%，還明確提出專門撥付2.5億英鎊來補(bǔ)貼英國(guó)本土海上風(fēng)電供應(yīng)鏈企業(yè)。我國(guó)海上風(fēng)電總量已躍居全球第二，但核心零部件依然受到國(guó)外制約，導(dǎo)致供應(yīng)鏈出現(xiàn)木桶效應(yīng)，在疫情期間尤為顯著。2020年底中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議強(qiáng)調(diào)，產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定是構(gòu)建新發(fā)展格局的基礎(chǔ)。要統(tǒng)籌推進(jìn)補(bǔ)齊短板和鍛造長(zhǎng)板，針對(duì)產(chǎn)業(yè)薄弱環(huán)節(jié)，實(shí)施好關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)工程，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈自主可控能力。在此指導(dǎo)下，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化逐步推進(jìn)。

8、華能盛東如東海上風(fēng)電項(xiàng)目，中國(guó)國(guó)產(chǎn)化程度最高的海上風(fēng)電場(chǎng)。該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)第一個(gè)批量化、規(guī)模化應(yīng)用5兆瓦級(jí)國(guó)產(chǎn)機(jī)組的海上風(fēng)電場(chǎng)，也是目前國(guó)內(nèi)國(guó)產(chǎn)化程度最高的海上風(fēng)電場(chǎng)，其安裝的HZ-171-5兆瓦機(jī)組實(shí)現(xiàn)一級(jí)部件100%國(guó)產(chǎn)，所有元器件級(jí)零件國(guó)產(chǎn)化率超過95%。該項(xiàng)目的建成投運(yùn)對(duì)于助力碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，打破國(guó)外的技術(shù)壟斷和封鎖，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化和海上風(fēng)電平價(jià)化具有重要意義。

海上風(fēng)電安全不容忽視。近年來，國(guó)內(nèi)外先后發(fā)生了一系列的海上風(fēng)電工程事故，不安全因素逐漸顯露出來。科學(xué)的檢測(cè)及運(yùn)維成為保障海上風(fēng)電安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。

9、國(guó)家海上風(fēng)電裝備質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心，全國(guó)最早的國(guó)家級(jí)海上風(fēng)電裝備公共檢測(cè)檢驗(yàn)與技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。該中心建有整機(jī)實(shí)驗(yàn)室、葉片實(shí)驗(yàn)室、在役機(jī)組檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，配備風(fēng)電仿真計(jì)算平臺(tái)、風(fēng)電機(jī)組機(jī)械載荷、電能質(zhì)量、功率特性、電網(wǎng)故障、電網(wǎng)適應(yīng)性、噪聲、無(wú)損探傷、葉片固有頻率、靜力、疲勞、化學(xué)品理化性能等各類檢測(cè)系統(tǒng)200余套，檢測(cè)、檢驗(yàn)、研發(fā)各類人員100余人，在海上風(fēng)電裝備領(lǐng)域形成了從原材料、部件、整機(jī)到在役機(jī)組的全生命周期檢驗(yàn)、檢測(cè)服務(wù)能力。同時(shí)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同，參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制修訂，加強(qiáng)國(guó)際合作交流，引入金融保險(xiǎn)等配套服務(wù)，逐步打造成國(guó)際領(lǐng)先、全球知名的創(chuàng)新型海上風(fēng)電裝備公共服務(wù)平臺(tái)。

10、南通，國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電運(yùn)維船最大基地。根據(jù)DNV的測(cè)算，每臺(tái)海上風(fēng)電機(jī)組平均每年有高達(dá)40次停機(jī)故障，整體故障率約3%，大約每30臺(tái)海上風(fēng)機(jī)就需要1艘專業(yè)的的運(yùn)維船。相對(duì)于海上風(fēng)電突飛猛進(jìn)的開發(fā)建設(shè)，運(yùn)維船的市場(chǎng)也即將在國(guó)內(nèi)盛大開啟。國(guó)內(nèi)九成的風(fēng)電運(yùn)維船出自南通，像啟東的南通風(fēng)電運(yùn)維海工公司，就是國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的“拓荒者”之一。來自于南通風(fēng)電運(yùn)維海洋工程有限公司的“風(fēng)電運(yùn)維5號(hào)”，是國(guó)內(nèi)最早投入工程應(yīng)用的海上風(fēng)電運(yùn)維船。

總結(jié)

能源是一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、國(guó)家安全維護(hù)的重要基礎(chǔ)和保證。多年來中國(guó)能源存在供需不平衡、供應(yīng)鏈不安全、使用不安全和結(jié)構(gòu)不安全等威脅。中國(guó)海上風(fēng)能資源豐富，具有發(fā)展海上風(fēng)電的天然優(yōu)勢(shì)，適合大規(guī)模開發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電。自2007年起經(jīng)過十多年的試點(diǎn)和探索，先后在江蘇省、廣東省、福建省、浙江省、山東省等沿海地區(qū)布局了各具特色的海上風(fēng)電場(chǎng)。目前已經(jīng)積累了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。如今在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，海上風(fēng)電作為清潔可再生能源必將發(fā)揮重大作用。

作者：劉陳真子(上海海洋大學(xué)海洋經(jīng)濟(jì)研究中心)