從跟跑、并跑到領(lǐng)跑！中國(guó)海上風(fēng)電如何實(shí)現(xiàn)彎道超車

這些年來，國(guó)內(nèi)從2007年1.5MW的風(fēng)機(jī)起步，到2009年?yáng)|海大橋3MW的風(fēng)機(jī)，再到三峽響水海上風(fēng)電場(chǎng)批量單機(jī)4MW機(jī)組，到如今福建三峽海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園孵化的13MW大風(fēng)機(jī)，一路走來，中國(guó)同歐美國(guó)家，從最開始的跟跑，到慢慢地并跑，不久的將來，我們相信一定可以生產(chǎn)出15MW以上的風(fēng)機(jī)，我們要實(shí)現(xiàn)所有海上風(fēng)電人的夢(mèng)想，我們要領(lǐng)跑。——中國(guó)三峽新能源集團(tuán)副總經(jīng)理、黨委委員呂鵬遠(yuǎn)。

向海爭(zhēng)風(fēng)，與大海博弈

洋流的沖擊、海水的腐蝕、臺(tái)風(fēng)的肆虐、遠(yuǎn)距離的輸送等等，這些都是海上風(fēng)電人需要攻克的難題。

呂鵬遠(yuǎn)表示，海上風(fēng)電最大的難關(guān)就是與大海博弈，我們海上風(fēng)電人就是趕海人，我們需要有乘長(zhǎng)風(fēng)，破萬里浪的精神，為中國(guó)海上風(fēng)電事業(yè)貢獻(xiàn)力量，為實(shí)現(xiàn)“碳中和 碳達(dá)峰”目標(biāo)披荊斬棘。

2022年初，由我國(guó)自主研制擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的13MW抗臺(tái)風(fēng)型海上風(fēng)電機(jī)組在福建三峽海上風(fēng)電國(guó)際產(chǎn)業(yè)園順利下線，這是當(dāng)前我國(guó)下線的亞洲地區(qū)單機(jī)容量最大，葉輪直徑最大的風(fēng)電機(jī)組，可以抵御17級(jí)以上的超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，適用于我國(guó)98%的海域。

13MW海上風(fēng)電機(jī)組下線是我國(guó)大機(jī)型的又一個(gè)重要的里程碑，也標(biāo)志著我們海上風(fēng)電技術(shù)走在了世界的前列。

呂鵬遠(yuǎn)介紹，這臺(tái)風(fēng)機(jī)從基礎(chǔ)到輪轂的高度有130米，相當(dāng)于40多層樓，葉輪直徑相當(dāng)于三個(gè)福建艦航空母艦并排的寬度，轉(zhuǎn)一圈發(fā)電量達(dá)24度，滿發(fā)一年的發(fā)電量約5,000萬度，可以供中國(guó)2.5萬個(gè)三口之家一年的用電量。與火電相比，其滿發(fā)一年可以節(jié)約我們的燃煤1.5萬噸，二氧化碳減排達(dá)到3.8萬噸。

從2007年到2022年，15年的時(shí)間，中國(guó)海上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量從1.5兆瓦躍升到下半年的15MW以上，15年我們的風(fēng)機(jī)的單機(jī)容量翻了10倍。每年以一個(gè)兆瓦的速度在增加。

呂鵬遠(yuǎn)表示，這說起來容易，但做起來其實(shí)非常難，有時(shí)可能容量增加一點(diǎn)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)制造上難度卻是數(shù)量級(jí)的增加。這都是設(shè)計(jì)人員、建設(shè)人員、制造人員等，全體風(fēng)電人戮力同心，共同努力，有時(shí)候不眠不休才能取得這樣一個(gè)成果。

打破壟斷，同國(guó)外競(jìng)賽

為推動(dòng)我國(guó)大型海上風(fēng)機(jī)機(jī)組的創(chuàng)新，三峽在福建興化灣建設(shè)了一個(gè)大機(jī)型的試驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)，一共有14臺(tái)機(jī)組，幾乎涵蓋國(guó)內(nèi)外所有主流海上風(fēng)大主機(jī)廠家產(chǎn)品，通過這些產(chǎn)品同臺(tái)競(jìng)技，相互比較，推動(dòng)我國(guó)國(guó)產(chǎn)海上風(fēng)電大機(jī)型的技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新。

運(yùn)行至今，我們應(yīng)該可以很負(fù)責(zé)任地說，我們國(guó)內(nèi)的同類型的風(fēng)機(jī)，我們的可利用率，我們的發(fā)電效率不比國(guó)外的風(fēng)機(jī)差，甚至我們有的廠家比它更好。呂鵬遠(yuǎn)如此說到。

呂鵬遠(yuǎn)感概道，從無到有，從小到大，從弱到強(qiáng)，這一路走過來的話，是無比的自豪的。很多人說風(fēng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化意義是成本的降低，我覺得這僅僅是一個(gè)方面，國(guó)產(chǎn)化決定了我國(guó)海上工業(yè)發(fā)展規(guī)模化能夠做到多大，海上風(fēng)電的開發(fā)能夠走得多遠(yuǎn)。如果說我們還有一些核心技術(shù)掌握在外國(guó)人手里的話，海上風(fēng)電這條路將走不快，走不遠(yuǎn)，也走不穩(wěn)。

以海上風(fēng)電打樁錘為例，以前進(jìn)口一臺(tái)打樁錘將近1億元，成本非常高昂，目前，國(guó)產(chǎn)打樁錘設(shè)備施工效果絲毫不遜于國(guó)外，價(jià)格卻比進(jìn)口低很多。

在13MW海上風(fēng)電機(jī)組的研制過程中，同樣也遇到了“卡脖子”問題， 東方電氣風(fēng)電研發(fā)中心副主任趙偉回顧說，以往國(guó)際上大型風(fēng)電機(jī)組都是采用液壓變槳系統(tǒng)，但該系統(tǒng)被丹麥的兩個(gè)廠家所壟斷，在和他們溝通的過程中，價(jià)格昂貴不說，對(duì)方還表現(xiàn)的非常傲慢和強(qiáng)勢(shì)，他們覺得中國(guó)大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組必須要用他們的產(chǎn)品，而且還是必須用全套。

在這種不服氣、不服輸?shù)木耱?qū)動(dòng)下，通過不懈的努力，不斷的琢磨思考以及各方面調(diào)研，在經(jīng)歷了反反復(fù)復(fù)經(jīng)過了幾百輪的實(shí)驗(yàn)，終于以雙驅(qū)電動(dòng)變槳代替了液壓變槳，成本不但只有國(guó)外的液壓變槳系統(tǒng)的三分之一，而且運(yùn)行效果非常好。

趙偉表示，此后，很多以前用液壓變槳的廠家，都轉(zhuǎn)向了我們電動(dòng)雙驅(qū)變槳，同時(shí)我們也牽頭制定了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化，讓關(guān)鍵技術(shù)牢牢掌握在自己手里面，不用別人的臉色行事。

葉片方面，13兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組葉片長(zhǎng)度達(dá)到103米，玻璃纖維在重量和韌性等方面已經(jīng)不能要求，必須使用碳纖維的主梁，這是第一次使用，沒有任何經(jīng)驗(yàn)和先列，最終，通過反復(fù)的工藝實(shí)驗(yàn)，不斷的返工和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，葉片得以成功誕生，成為當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的風(fēng)電葉片。

值得一提的是，在整個(gè)13兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組開發(fā)過程中，東方風(fēng)電進(jìn)行了10多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，攻克了20多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了幾乎所有關(guān)鍵部件的國(guó)產(chǎn)化。

勇于探索，向深遠(yuǎn)海邁進(jìn)

在呂鵬遠(yuǎn)看來，未來的海上風(fēng)電，不僅要實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的大型化，更要向深遠(yuǎn)海邁進(jìn)，在漂浮式海上風(fēng)電取得技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電場(chǎng)大規(guī)模開發(fā)。

中國(guó)“十四五”可再生能源規(guī)劃指出，要開展深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電規(guī)劃，推動(dòng)近海規(guī)?；_發(fā)和深遠(yuǎn)海示范化開發(fā)，爭(zhēng)取在廣東、廣西、福建、山東、江蘇、浙江、上海等資源和建設(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)。

然而海上風(fēng)電建設(shè)本來就技術(shù)難度大，從近海走向深遠(yuǎn)海，難度系數(shù)更是成倍增加，我們?nèi)绾瓮ㄟ^技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)走向深海。

首先是輸電問題，風(fēng)電場(chǎng)離岸距離越來越遠(yuǎn)，電如何實(shí)現(xiàn)最少損耗的輸送過來?柔性直流可以最大限度的減少損耗，但該技術(shù)應(yīng)用在當(dāng)時(shí)無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)際，都沒有項(xiàng)目先列和經(jīng)驗(yàn)，三峽勇于探索，敢于做第一個(gè)吃螃蟹的人，通過多方協(xié)調(diào)，通力合作，最終建成了國(guó)內(nèi)首個(gè)正負(fù)400千伏的柔性直流海纜輸電海上風(fēng)電場(chǎng)，三峽如東海上風(fēng)電場(chǎng)在當(dāng)時(shí)創(chuàng)下了多個(gè)記錄，輸電距離國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)，達(dá)108公里;電壓等級(jí)國(guó)內(nèi)最大，正負(fù)400千伏;海上換流站世界最大，重2.2萬噸。

當(dāng)前，三峽如東海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行非常出乎意料的好，呂鵬遠(yuǎn)如是說道。

基礎(chǔ)方面，傳統(tǒng)的海上風(fēng)電基礎(chǔ)施工是直接將基座插入海底，隨著從施工水域越來越深，傳統(tǒng)施工方式成本很高，對(duì)施工船機(jī)的要求也提出了很高的要求，漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組成為邁步深遠(yuǎn)海必不可少關(guān)鍵技術(shù)之一。

2021年底，我國(guó)首個(gè)漂浮式海上風(fēng)電平臺(tái)“三峽引領(lǐng)號(hào)”廣東陽(yáng)江海上風(fēng)電場(chǎng)成功并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)在全球率先具備大容量抗臺(tái)風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組自主研發(fā)、制造、安裝及運(yùn)營(yíng)能力。

據(jù)了解，“三峽引領(lǐng)號(hào)”單機(jī)容量5.5兆瓦，每年可以輸送出4000萬千瓦時(shí)清潔電能，可滿足11000個(gè)三口之家一年的家庭正常用電，預(yù)計(jì)每年可減少二氧化碳排放約20000噸。

呂鵬遠(yuǎn)介紹，漂浮式海上風(fēng)電和傳統(tǒng)海上風(fēng)電最大的不同就是一個(gè)字“漂”，它浮于水面，浮體和海底用錨系連接固定，風(fēng)機(jī)像不倒翁一樣，不倒不沉，不走不破，風(fēng)機(jī)目前漂浮在廣東陽(yáng)江海上風(fēng)電場(chǎng)，運(yùn)行狀態(tài)非常好。

持續(xù)創(chuàng)新，讓成本更低

風(fēng)從海上來，電從風(fēng)中生，因?yàn)檫\(yùn)行效率高，輸電距離短，不占用土地，適宜大規(guī)模開發(fā)等特點(diǎn)，我國(guó)沿海多省份出臺(tái)的能源“十四五”規(guī)劃中，都將海上風(fēng)電作為未來的重要發(fā)展方向。

2022年起，海上風(fēng)電國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼全面退出，平價(jià)上網(wǎng)已成為海上風(fēng)電未來發(fā)展的必然趨勢(shì)，以廣東為例，以前海上風(fēng)電電價(jià)是0.85元/度，平價(jià)之后，就是0.453元/度，甚至更低，我國(guó)海上風(fēng)電如何在平價(jià)時(shí)代實(shí)現(xiàn)自力更生，走出一條讓綠色能源更加普惠的道路。

呂鵬遠(yuǎn)指出，首先，要規(guī)?；_發(fā)海上風(fēng)電，這樣可以有效攤薄成本;廣東陽(yáng)江一二三四五期是中國(guó)當(dāng)前第一個(gè)百萬千瓦級(jí)的風(fēng)電場(chǎng)，可以為海上風(fēng)電場(chǎng)平價(jià)開發(fā)起到一個(gè)示范作用。

第二是堅(jiān)持風(fēng)電機(jī)組大型化，以一個(gè)100萬千瓦的海上風(fēng)電場(chǎng)為例，13兆瓦與10兆瓦相比，能減少23臺(tái)機(jī)位，意味著少做23個(gè)基礎(chǔ)，包括海纜、輸電線路等等，相同的容量可以減少約5億元投資;

第三是持續(xù)推動(dòng)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，隨著國(guó)產(chǎn)化裝備技術(shù)的不斷升級(jí)迭代，使用成本也在不斷降低。

第四就是提升施工單位、開發(fā)單位等項(xiàng)目參與方的管理水平;最后就是降低一些非技術(shù)性的成本。

中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)秦海巖表示，到“十四五”末，風(fēng)電的成本還能進(jìn)一步下降 “12345”這個(gè)價(jià)格。也就是陸上風(fēng)資源好的地方電做到1毛錢，風(fēng)資源中等地方陸上做到2毛錢，風(fēng)資源差一點(diǎn)地方做到3毛錢，近海全部做到4毛錢，然后遠(yuǎn)海100公里以外做到5毛錢，這是“十四五”我們預(yù)測(cè)能達(dá)到的目標(biāo)。

秦海巖指出，到2025年，中國(guó)的海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量，結(jié)合當(dāng)前各省的規(guī)劃裝機(jī)目標(biāo)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展速度來看，我們預(yù)測(cè)可以達(dá)到6000萬千瓦，幾乎翻了一倍，到2030年，累計(jì)裝機(jī)規(guī)?？梢赃_(dá)到1.2億，再次實(shí)現(xiàn)翻倍。