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我國海上風電步入“大兆瓦”時代 培育完備的海上風電供應鏈體系迫在眉睫
2019-09-02 來源:中國電力報
 8月21日,具有完全自主知識產權、國內首臺10兆瓦海上永磁直驅風力發電機在東方 電氣研制成功,并將發往福建安裝在興化灣風場。海上風機單機容量從5兆瓦、7兆瓦、8兆瓦再到10兆瓦的不斷遞增,恰似我國海上風電建設成本不斷下降的縮影。
 
“我國與歐洲海上風電技術差距正在逐步縮小,海上風電機組單機容量正在逐步提高,大兆瓦機組是海上風電的必然趨勢。”中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海巖介紹說,大兆瓦機組可以大幅提高發電量,節約運維成本。目前,單機容量12兆瓦、15兆瓦的海上風機研究制造已提上日程,我國海上風電步入大功率、大兆瓦機組的新時代。
 
大兆瓦海上風機是大勢所趨
 
據中國可再生能源學會數據顯示,2017年之前,全球海上風電市場平均商用風機容量低于5兆瓦,2018年,全球海上風電機組平均容量超過了7兆瓦,預計2020年達到8兆瓦,2023年達到10兆瓦。
 
在近兩年開發的海上風電項目中,歐洲海上風電6兆瓦以上機組已經占據了主流,6兆瓦以上的機型占到80%,我國海上風電機組以4兆瓦為主,6兆瓦以上機組在逐漸增多。而今年,國內已安裝的最大功率海上風電機型已突破7兆瓦,已達到全球海上風機平均容量水平。
 
今年1月25日,明陽智能全球首臺MySE7.25兆瓦超大型海上抗臺風風電機組在廣東揭陽惠來啟動吊裝,這對于我國超大型海上抗臺風機自主研發和繼續引領全球海上風電技術創新具有里程碑意義。針對平價/競價上網要求,增加單機容量,總體建設成本將得以有效降低。以300兆瓦海上風電項目為例,安裝5.5兆瓦機組需要55臺,而換成7.25兆瓦則只需要41臺,節省14個機位點。近年來,明陽智能一直加大海上大功率風機產品的研發和生產,海上風機產品涵蓋3/5.5/7兆瓦平臺,并啟動了8兆瓦~10兆瓦及更大容量水平產品的預研。
 
大兆瓦風機商業化運營對于降低海上風電度電成本意義重大。隨著風機單機容量的提升,過去6年,海上風機度電成本下降了一半。風機功率提升、葉片直徑擴大后,年發電量也隨之增加。除了發電量的提升,大功率風機還可以有效降低成本,在同樣的裝機規模下,單機功率越大,所需安裝的風機臺數越少,帶來的是成本的降低。比如,海上風電運維占到整個項目生命周期成本的25%至30%,風電場風機臺數越少運維成本越低。
 
以上海電氣為例
 
繼去年12月在福建莆田制造基地發布7兆瓦海上風電機組后,今年8月初,國內首臺8兆瓦海上風機在上海電氣風電集團汕頭制造基地下線。8兆瓦機型單機容量大,用海面積少,整場安裝周期短,維護成本更低。
 
供應鏈配套體系需同步跟上
 
目前,我國海上風電剛剛步入初期發展階段,在平價上網的壓力下,面臨著成本高、建設難度大、發展經驗不足等挑戰和風險。而且,越來越多的風電場進入到遠海區、深水區,技術難度逐漸加大,成本相應增加。采用大容量、大兆瓦風電機組是海上風電場集中連片大規模開發所需,它將有效降低風電場度電成本,提高海上風電場規模開發利用的整體經濟性,創造更多價值。
 
但不容回避的問題是
 
在大功率海上風機規模應用之前,與之相匹配的齒輪箱、發電機、主軸承、變流器、鑄件等核心部件和供應鏈體系是否跟得上;適合大功率海上風電機組的安裝技術、運維技術是否成熟;大功率海上風機應用于我國海況并無先例,其安全性能否得到保障。
 
事實上,供應鏈一直是我國海上風電規模化發展的掣肘,從開發、采購、運輸、安裝、運行一直到拆除,海上風場壽命期每個環節的零部件供應商、施工安裝方和服務機構都或多或少地存在短缺和不足,加快培育完備的供應鏈體系已迫在眉睫。
 
“我國海上風電剛剛步入產業化發展的初期階段。大功率海上風機所需的軸承、主軸、大型鑄鍛件、大型葉片等需要補齊的短板還很多,適用于海上的大型風電設備無論技術還是產能尚需提高。”秦海巖說,現在適用于海上風電的大兆瓦級風電機組一定要進行充分的研發驗證,否則會帶來很大風險。
 
國家能源局發布的《風電發展“十三五”規劃》指出,要突破10兆瓦級大容量海上風電機組及關鍵部件的設計制造技術。掌握風電機組的降載優化、智能診斷、故障自恢復技術,掌握基于物聯網、云計算和大數據分析的風電場智能化運維技術,掌握風電場多機組、風電場群的協同控制技術。突破近海風電場設計和建設成套關鍵技術,掌握海上風電機組基礎一體化設計技術并開展應用示范。
 
此次國內首臺10兆瓦海上永磁直驅風力發電機的研制成功,一舉攻破了10兆瓦大型海上風電研制關鍵瓶頸,實現了我國大兆瓦級風力發電機自主品牌的歷史性突破,這也為大功率海上風電機組的規模應用開了個好頭。
 
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