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中國海上風電按下“快進鍵” 裝機規(guī)模躍居世界第一

來源:人民日報海外版   發(fā)布時間:2022-04-05 10:26:29

  3月30日,碧海藍天下,白色的風機高高聳立,巨大的槳葉悠悠轉動,將廣闊大海的陣陣海風化為社會經濟發(fā)展的新動能。

  這里是位于廣東省陽江市沙扒鎮(zhèn)海域的國內首個百萬千瓦級海上風電項目——三峽陽江沙扒海上風電項目(以下簡稱“三峽陽江項目”)。截至3月25日,該項目生產電能突破10億千瓦時,可替代標準煤30.76萬噸,相當于50萬個三口之家一年的正常用電量。

  近年來,在全球綠色浪潮與“雙碳”目標的雙重驅動下,中國海上風電“藍色引擎”動力十足。2021年,中國海上風電裝機規(guī)模躍居世界第一,形成了完整的具有領先水平和全球競爭力的風電產業(yè)鏈與供應鏈。正如國家能源局新能源和可再生能源司司長李創(chuàng)軍所說:“中國海上風電實現了從小到大、從弱到強、從發(fā)展緩慢到跨越式發(fā)展的重大突破。”

  攻堅克難——

  “走向藍海”成“必答題”

  若想實現“雙碳”目標,清潔能源業(yè)務亟需跨越式、差異化發(fā)展。由于裝機增速放緩,原本具有先發(fā)優(yōu)勢的風電產業(yè)正面臨被反超的局面。向海而興、向海圖強,“走向藍海”成為行業(yè)破局的“必答題”。

  “中國不僅要開發(fā)好陸地資源,也要走向藍海,建設海洋強國。海上風電能夠促進科技進步、產業(yè)升級、帶動區(qū)域經濟的發(fā)展,是一個很重要的產業(yè)鏈。”中國工程院院士劉吉臻說。

  事實上,發(fā)展海上風電,中國擁有天然優(yōu)勢——海岸線長、可利用海域面積廣,擁有極大發(fā)展空間。

  三峽集團三峽新能源公司董事長、黨委書記王武斌介紹,風電塔筒矗立海上,海床上的基礎工程必須做得扎實牢靠,塔筒頂端裝上葉輪后,海風帶動葉輪轉動,進而驅動發(fā)電機運轉,電流通過埋在海底的海纜傳導至海上升壓站,再以高壓方式并入電網,最終傳送至千家萬戶。

  然而,海洋風電工程建設,絕非易事。

  “不同于河流大壩建設,海上風電施工需要登船作業(yè),一天24小時基本都是在海上漂泊。”作為一名擁有9年海上風電工作經驗的老兵,三峽陽江項目工程管理部經理滕華燈告訴本報記者,受制于復雜多變的自然條件,海上風電施工往往面臨極大挑戰(zhàn)。

  以陽江海域為例,每年10月至第二年2月為季風季節(jié),風高浪急,冬季涌浪基本在2.5米以上,最高時可達4米以上,每年的可作業(yè)天氣窗口只有100天左右。

  “我們團隊平均年齡只有29歲,但大家的求知欲非常強,時常聚在一起開會,優(yōu)化施工方案。”面對惡劣海況,滕華燈帶領團隊邊學邊干,積極推動新技術應用,成功建成了亞洲單體容量最大的海上升壓站,敷設了國內首根大容量光電復合海纜,三峽陽江項目成為國內首個集中連片規(guī)?;_發(fā)的海上風電項目。

  廣袤的大海除了令人生畏的海浪,海底地質條件也變化莫測。“在豆腐上插筷子”,便是對潮間帶風電基礎施工最形象的比喻。

  “在泥濘的灘涂上給風電送出工程立塔架線,經常需要在齊腰深的水中吊裝作業(yè),這一站就是大半天……”2012年前后,一批潮間帶海上風電試驗場項目落地江蘇省如東縣,回顧起當年情景,國網江蘇省電力有限公司如東縣供電分公司協理員瞿成不無感慨。

  當時,樁基建造多采用開挖式線澆基礎,樁基深度一般在4米左右。然而,“海與陸”如同“天與地”,陸上成功經驗很難完全移植到海上。灘涂地質多是流沙,往往第一天打好的樁基,第二天就在流沙擠壓下出現變形、移位等情況。

  通過不斷摸索,施工團隊最終決定采用灌筑樁建造方法,根據不同塔基所在環(huán)境的不同,增加樁基樁深,平均樁基在8到30米,提供足夠的支撐力。“在建材選用上,我們建議施工單位選用抗硫酸鹽水泥,能有效抵抗海水、鹽堿地的腐蝕,保障風電成功并網。”瞿成對本報記者說。

  伴隨設備技術的日趨成熟,開發(fā)經驗的不斷積累,近兩年,中國海上風電開發(fā)逐步進入加速期。2021年底,多個海上風電項目迎來集中并網:12月10日,華能山東半島南4號全容量并網,成為山東省首個實現全容量并網的海上風電項目;12月25日,江蘇大豐海上風電項目正式全容量并網發(fā)電;12月29日,大連莊河海上風電場址項目最后一臺海上風機順利并網……

  “從全球來看,中國海上風電起步不算很早,但現在已經展現出了非常良好的前景。”劉吉臻說,“我相信,作為中國能源綠色轉型發(fā)展的一個重要戰(zhàn)略支撐,未來,中國海上風電還會持續(xù)高速發(fā)展。”

  立足創(chuàng)新——

  核心競爭力優(yōu)勢明顯

  在中國海上風電早期發(fā)展階段,多選用陸地機組進行適應性改造后下海應用,雖具有一定可靠性,但單機容量一般較小;若引進國外設備,國內企業(yè)并不掌握其核心技術,運維、優(yōu)化亦受制于人。

  在此背景下,中國立足科技創(chuàng)新,加快核心技術攻關,目前已具備大兆瓦級風電整機、關鍵核心大部件自主研發(fā)制造能力。

  近日,中國自主研制的13兆瓦抗臺風型海上風電機組,在福建三峽海上風電產業(yè)園順利下線,這是目前中國已下線的亞洲地區(qū)單機容量最大、葉輪直徑最大的風電機組,國產化率達到90%。

  據介紹,該機組由中國東方電氣集團有限公司自主研制、擁有完全自主知識產權。“以一個100萬千瓦的項目測算,與10兆瓦機組相比,選用13兆瓦風電機組可減少機位23個,節(jié)約工程造價約5億元,將有效降低度電成本,提高業(yè)主投資收益率。”東方電氣風電股份有限公司副總經理鄭大周介紹。

  值得一提的是,13兆瓦抗臺風型海上風電機組的成功問世,離不開福建三峽海上風電產業(yè)園的孵化培育。

  “8家國內外知名風機廠家在這里同場競技,不僅為我國海上風電發(fā)展遴選出最合適的風機,還有助于推進海上風電高端裝備國產化、大型化。”王武斌告訴記者,通過深度整合產業(yè)鏈,產業(yè)園在全面分析中國海上風電開發(fā)實際需求與各廠家技術特點和優(yōu)勢后,通過多輪協調,明確重要指標參數,深度參與大容量海上風電機組研發(fā)全過程。“同時,我們還從技術、資金等給予廠商支持,從用戶端提供技術應用反饋,與廠商實現共同進步、互利共贏,進而推動整個行業(yè)升級。”

  2021年12月25日,如東海上風電柔性直流輸電工程全面投運,實現了中國在柔直海上風電領域“零”的突破。江蘇方天電力技術有限公司承擔著為其并網核心——海上換流站調試試驗的關鍵任務。

  “柔性直流技術是一種新型直流輸電技術,能有效控制通過的電能,就如同在電力系統(tǒng)中接入一個完全可控的‘水泵’,能精準控制‘水流’的方向流量等。”方天公司電氣技術中心項目經理楊春說。

  安全穩(wěn)定實現海上風電大容量、遠距離、直流輸送,牽起海陸兩端的高壓輸電電纜的性能至關重要。“在耐壓試驗中,需要確保電纜充分放電。過去只能自然放電,等著電壓逐漸下降。”楊春介紹,經測算,柔直工程自然放電最起碼要10個小時,而試驗期間正值夏季臺風高發(fā),作業(yè)窗口期極為有限,如果沿用傳統(tǒng)方式,會影響整體進度。

  為此,方天公司在電纜設計制造階段就提前介入,與電纜制造商聯合攻關,研發(fā)出世界首臺針對海陸直流電纜交接試驗的大容量直流設備專業(yè)放電系統(tǒng),攻克了多項世界性難題,將放電時間縮短至50分鐘以內。

  “綜合來看,中國本地化研發(fā)制造的大容量海上風電機組、超長葉片、長距離輸電工程等一系列海上風電關鍵技術均取得重要突破,技術創(chuàng)新能力處于全球第一梯隊,核心競爭力優(yōu)勢明顯。”中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖表示。

  機遇涌現——

  規(guī)?;l(fā)展前景可期

  作為單體規(guī)模大、年利用小時數高的風電發(fā)展類型,這些年,海上風電優(yōu)勢盡顯,發(fā)展機遇正加速涌現。

  “‘十四五’期間,海上風電開發(fā)建設將進一步走向規(guī)?;?rdquo;國家能源局新能源和可再生能源司副司長王大鵬表示,隨著相關指導性文件的發(fā)布,海上風電“高質量躍升發(fā)展”的主題將逐漸明確。

  3月21日,國家發(fā)改委和國家能源局印發(fā)的《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》提出,提升東部地區(qū)能源清潔低碳發(fā)展水平,要積極推進東南部沿海地區(qū)海上風電集群化開發(fā),重點建設廣東、福建、浙江、江蘇、山東等海上風電基地。

  與此同時,多地也錨定“藍海”,相繼出臺規(guī)劃,推進海上風電規(guī)模化開發(fā)。

  山東省積極開拓海上風電“主戰(zhàn)場”,聚焦渤中、半島北、半島南三大片區(qū),全力打造千萬千瓦級海上風電基地。加快啟動平價海上風電項目建設,推動海上風電與海洋牧場融合發(fā)展試點示范,探索海上風電項目與其他開發(fā)利用方式分層立體開發(fā),發(fā)揮海域資源利用的綜合效益,推動海上風電規(guī)?;l(fā)展。

  《廣東省海洋經濟發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出,“十四五”期間廣東省將推動海上風電項目規(guī)?;_發(fā),力爭到2025年底全省風電裝機容量達到1800萬千瓦,推動海上風電產業(yè)集群發(fā)展,加快建設陽江、粵東海上風電產業(yè)基地。

  《江蘇省“十四五”海上風電規(guī)劃》明確,“十四五”規(guī)劃海上風電項目場址共28個,規(guī)模909萬千瓦。“我們將依托豐富的海洋資源,大力發(fā)展海上風電,爭取到2030年,可再生能源電力總量要占到全社會用電量比重的35%左右。”江蘇省能源局新能源處處長盧先率介紹。

  業(yè)內人士普遍認為,隨著規(guī)?;l(fā)展的到來,漂浮式海上風電將成為未來新賽道。

  專家表示,相比于傳統(tǒng)海上風電的固定式基礎,漂浮式海上風電的適用范圍更大。其浮式基礎可自由移動,且易于拆除,適用海域類型更廣。在經濟性層面,漂浮式海上風電未來也更有提升潛力,例如可采用集成結構,簡化程序,降低海上安裝費用。

  據了解,中國漂浮式海上風電目前處于工程化示范階段,演示驗證項目相繼裝機運行測試,如中國首臺漂浮式海上風電試驗樣機——“三峽引領號”已于2021年正式完成風電機組吊裝,中國海裝工程化示范項目也將于今年初建設完成。

  此外,海上風電與海洋牧場、海上油氣、海水淡化等多種能源資源的綜合開發(fā)利用及融合發(fā)展,也將是未來海上風電的重要發(fā)展方向。

  “產業(yè)協同與多能互補將成為海上風電未來發(fā)展趨勢,規(guī)?;?、定制化、智慧化、大型化是降本增效的可靠途徑。”三峽集團江蘇分公司總經理袁英平建議,應建立海上風電產業(yè)鏈,涵蓋海上風電的規(guī)劃設計、選址,以及海上風電專業(yè)服務、軟件開發(fā)等。

  盧先率說,未來,江蘇省在海上風電產業(yè)協同開發(fā)方面,要做一些示范性、探索性工作。“目前,我們一些海上風電企業(yè)已經探索了結合海上光伏的模式,技術上有待進一步突破。”

  記者 劉樂藝

責任編輯:陳曉芳