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中國海上風電的十個“最”

2021-07-22 10:04:26 北極星風力發電網   作者: 劉陳真子  

第一次工業革命以來,人類開發利用自然資源的能力不斷提高,大量化石燃料使用,帶來了工業和農業的大發展,卻也導致全球環境問題頻發,對人類的健康危害愈發嚴重,清潔能源的開發成為破題的關鍵。海上風電作為清潔能源之一,相較于陸上風電、光伏、水電等清潔能源,具有節約土地資源、發電利用小時數高等特點,且沿海省市多為電力消納大戶,便于海上風電就地消納。

發展海上風電具有現實意義。首先,習近平同志在第75屆聯合國大會期間提出中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060 年前實現碳中和。海上風電作為實現碳中和的關鍵技術之一,發展意義重大。其次,受中美經貿摩擦、全球疫情及單邊主義抬頭等不確定性因素影響,化石能源的供給穩定性下降,而我國近70%的石油,近40%的天然氣依賴進口,能源安全問題日漸嚴重。海上風電對提高能源自給能力、改善能源結構和提高能源安全具有重大意義,海上風電的發展對于減少能源依賴變得經濟可行。再次,海上風電具有產業鏈長、帶動就業能力強、創新程度高等特點。在能源系統電氣化的時代,全球市場對于海上風電需求與日俱增,結合我國超大規模市場優勢和內需潛力發展海上風電,對構建安全、自主、可控的現代化產業鏈,改善民生就業,擴大風電產業的國際影響力都有積極的推動作用。因此,海上風電的發展對形成以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局有重大意義。

根據全球風能理事會(GWEC)最新發布的數據顯示,2020年全球海上風電新增裝機超過6GW,為歷史最高水平。中國連續第三年成為海上風電最大市場,2020年新增海上風電并網容量超過3GW,占到全球增量的一半,荷蘭以近1.5 GW的新增裝機排在全球第二位。英國依然是海上風電裝機最多的國家,總裝機量超過10 GW,中國則超過德國,成為全球海上風電裝機第二多的國家。

新的能源消費形勢、新的國際政治形勢、新的技術發展形勢,引導海上風電呈現風電場規模化、遠海化、深海化,海上風電風機、葉片、升壓站等各環節大型化,海上風電產業鏈國產化、全面化,海上風電產業園區大型化、專業化等趨勢。在此過程中,形成了多個中國海上風電之“最”,本文通過梳理中國海上風電風電場、風機、產業鏈、產業園區等多領域多環節中最前沿的案例,以期為中國海上風電發展提供借鑒及文獻參考。

中國海上風電之“最”

海上風電的度電成本高居不下,即使海況和海底條件較好的江蘇,海上風電的度電成本也超過0.6元/千瓦時,遠高于火電、水電等成本。2022年海上風電將“平價”,上網電價由0.85元/kwh降至0.391元/kwh,海上風電補貼將取消,但海上風電建設開發、建設成本居高不下,難以滿足開發要求。海上風電場規模化、深遠海化發展成為有效的降本路徑,江蘇、廣東成為海上風電場規模化的領頭羊。

1、三峽廣東陽江沙扒海上風電項目,亞洲在建單體容量最大的海上風電場。三峽沙扒項目共規劃5期,總裝機容量170萬千瓦,安裝269臺海上風電機組,建設3座海上升壓站,采用220千伏海纜接入陸上集控中心。項目全部建成后每年可提供上網電量約47億千瓦時,可滿足約200萬戶家庭年用電量,與同等規模的燃煤電廠相比,每年可節約標準煤約150萬噸、減排二氧化碳約400萬噸,將為實現粵港澳大灣區的能源結構轉型提供有力支持。該項目是國內首個“百萬千瓦級”海上風電基地,為我國海上風電集中連片規模化開發先行先試。截至2021年7月15日,該項目風機吊裝容量突破100萬千瓦,標志著國內首個百萬千瓦級海上風電場從藍圖走向現實。

2、華能如東海上風電場,國內最大已建成海上風電場。總裝機容量達70萬千瓦,規模為目前國內最大,預計年發電量為17.5億千瓦時,每年可減少二氧化碳排放超146萬噸,可滿足約50萬戶家庭年用電量,與同等規模燃煤電廠相比,每年節約標煤約28萬噸、節約淡水約111萬立方米,節能減排效益顯著。

3、廣東華電陽江青洲三500兆瓦海上風電項目,國內離岸最遠、水深最深、單機容量最大的海上風電在建項目。場址位于廣東省陽江市沙扒鎮附近海域內,場址涉海面積約81.03平方千米,水深范圍41米-46米,場址離岸最近距離約55千米。項目規劃裝機總容量為500兆瓦,安裝37臺輪轂高度106米、單機容量6.8兆瓦風機和30臺輪轂高度115米、單機容量8.3兆瓦風機。

近海風電機組的單機容量越來越大,自2014年以來,海上風電單機容量年均增長16%,西門子歌美颯于2021年推出SG 14-222 DD型號的海上風電機組,單機容量已達14MW,與前代產品相比,能源年產量可增加25%。海上風電機組大型化,提高風資源利用效率的同時,也降低了度電成本。同時,風機的配套產品葉片尺寸也不斷擴大,碼頭運輸能力要求不斷提高,施工吊裝難度不斷增強。

4、東方電氣10MW海上風電機組,單機容量亞太地區最大海上風電機組。該機組于2020年7月13日在三峽集團福建福清興化灣二期海上風電場成功并網發電,標志著我國具備10兆瓦大容量海上風機自主設計、研發、制造、安裝、調試、運行能力,是實現海上風電重大裝備國產化的重要成果。該型機組針對福建、廣東等海域I類風區設計,具備超強抗臺風能力。在年平均10米/秒的風速條件下,單臺機組每年可以輸送出4000萬度清潔電能,可以減少燃煤消耗12800噸,二氧化碳排放33500噸,可滿足20000個三口之家的家庭正常用電需求。

5、雙瑞風電10MW-SR210型葉片,長度達102米,為中國最長10MW海上風電葉片。10MW-SR210型葉片,適用I類風區,風能轉化系數高,單臺風機全年發電可滿足5萬個中國家庭一年的用電量,每年能夠減少5萬噸二氧化碳排放。該產品于2021年2月8日在中國船舶集團七二五所雙瑞風電江蘇鹽城基地下線,具有安全可靠、設計創新、定制化降本等優勢。

6、如東小洋口風電母港,全國第一個海上風電母港。作為風電裝備制造企業產品的重要“出海口”,如東小洋口風電母港的建成投運,有效解決了本地風電裝備制造企業大型機組出海難的問題。過去,風電機組走水運,需要從長江多次轉運,成本高,隱患多,一旦受到潮汐影響,還會耽誤交付。而小洋口風電母港建成后,幾乎可以滿足大型機組24小時出運需要。截至2020年底,小洋口風電母港一期核心功能區已全部打造完成,形成長2.5千米、平均水深7米的航道和長、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,二期進入設計階段,全面建成后,年吞吐能力將達到100萬噸至150萬噸,并且功能也更為多元化。

7、“海龍瑞彩”號,單月吊裝12臺6.45MW海上風電機組,創該規格全國單月最高吊裝記錄。“海龍瑞彩”號自2021年3月下旬到達風場后,廣東湛江項目部精心組織,密切配合:項目專員緊盯風機設備發運情況,確保施工作業面供貨緊跟現場施工進度;項目船機人員仔細分析風場海況的風向及潮流轉向,合理安排主施工船舶、運輸船進撤點,制定最優進點計劃;項目技術人員不斷優化施工方案,最大程度提高海龍瑞彩施工效率;項目安全人員高度關注現場施工,確保項目安全文明施工。截至6月底,“海龍瑞彩”號共順利完成24臺風機吊裝任務。

產業鏈國產化成為各國發展的目標。英國2019年發布的產業戰略規劃中提出每個海上風電項目在英國本土采購的設備和服務最低比例從目前的48%提高到2030年的60%,還明確提出專門撥付2.5億英鎊來補貼英國本土海上風電供應鏈企業。我國海上風電總量已躍居全球第二,但核心零部件依然受到國外制約,導致供應鏈出現木桶效應,在疫情期間尤為顯著。2020年底中央經濟工作會議強調,產業鏈供應鏈安全穩定是構建新發展格局的基礎。要統籌推進補齊短板和鍛造長板,針對產業薄弱環節,實施好關鍵核心技術攻關工程,增強產業鏈供應鏈自主可控能力。在此指導下,海上風電產業鏈國產化逐步推進。

8、華能盛東如東海上風電項目,中國國產化程度最高的海上風電場。該項目是國內第一個批量化、規模化應用5兆瓦級國產機組的海上風電場,也是目前國內國產化程度最高的海上風電場,其安裝的HZ-171-5兆瓦機組實現一級部件100%國產,所有元器件級零件國產化率超過95%。該項目的建成投運對于助力碳中和、碳達峰目標實現,打破國外的技術壟斷和封鎖,實現海上風電全產業鏈國產化和海上風電平價化具有重要意義。

海上風電安全不容忽視。近年來,國內外先后發生了一系列的海上風電工程事故,不安全因素逐漸顯露出來。科學的檢測及運維成為保障海上風電安全可靠運行的關鍵。

9、國家海上風電裝備質量檢驗檢測中心,全國最早的國家級海上風電裝備公共檢測檢驗與技術服務平臺。該中心建有整機實驗室、葉片實驗室、在役機組檢驗實驗室、化學實驗室,配備風電仿真計算平臺、風電機組機械載荷、電能質量、功率特性、電網故障、電網適應性、噪聲、無損探傷、葉片固有頻率、靜力、疲勞、化學品理化性能等各類檢測系統200余套,檢測、檢驗、研發各類人員100余人,在海上風電裝備領域形成了從原材料、部件、整機到在役機組的全生命周期檢驗、檢測服務能力。同時推動產業鏈上下游協同,參與國際標準制修訂,加強國際合作交流,引入金融保險等配套服務,逐步打造成國際領先、全球知名的創新型海上風電裝備公共服務平臺。

10、南通,國內海上風電運維船最大基地。根據DNV的測算,每臺海上風電機組平均每年有高達40次停機故障,整體故障率約3%,大約每30臺海上風機就需要1艘專業的的運維船。相對于海上風電突飛猛進的開發建設,運維船的市場也即將在國內盛大開啟。國內九成的風電運維船出自南通,像啟東的南通風電運維海工公司,就是國內這一領域的“拓荒者”之一。來自于南通風電運維海洋工程有限公司的“風電運維5號”,是國內最早投入工程應用的海上風電運維船。

總結

能源是一個國家國民經濟增長、國家安全維護的重要基礎和保證。多年來中國能源存在供需不平衡、供應鏈不安全、使用不安全和結構不安全等威脅。中國海上風能資源豐富,具有發展海上風電的天然優勢,適合大規模開發建設海上風電。自2007年起經過十多年的試點和探索,先后在江蘇省、廣東省、福建省、浙江省、山東省等沿海地區布局了各具特色的海上風電場。目前已經積累了一定的產業基礎和技術基礎。如今在“雙碳”目標驅動下,海上風電作為清潔可再生能源必將發揮重大作用。

作者:劉陳真子(上海海洋大學海洋經濟研究中心)




責任編輯: 李穎

標簽:海上風電,碳中和