進入1月份，400MW規模海上風電機組開啟招標，1300MW規模海上風機中標信息公示，江蘇、上海相繼公布近3000MW海上風電競配結果……如此這般熱鬧的海上風電市場，還在延續著2021年的輝煌。

 

    但是，我們也不得不注意到2022年海上風電的國補取消，而現階段海上風電實現平價上網略有距離。

 

    盡管海上風電在2021年完成了遠超預期的規模，我國海上風電依舊面臨著大而不強的局面。

 

    成為海上風電強國，我們還將面臨哪些挑戰，又將如何攻堅克難?

 

一味追求大型化并不是一件好事

 

    國補取消不可逆轉，對風電行業來說，最需要做的還得是補短板鍛長項。

 

    在這幾年的追趕中，海上風電得到迅速發展，我們已經從近海走向深遠海，機組也不斷朝著10MW以上發展著。

 

    大容量機組意味著降本，也是業內普遍所追求的一種趨勢。

 

    在“單位千瓦成本一定，追求發電量最高”的前提下，海上風電機組大功率所帶來高發電量，可以使運輸、吊裝、線路等費用大大降低。從2021年風能展上，各個整機商公布的機型來看，金風科技、明陽智能、電氣風電、運達風電、東方電氣和中國海裝均推出了10MW以上的風電機組。

 

    中國海裝學科帶頭人董曄弘在接受「能見」采訪時表示：“海上風電增效降本的一個重要途徑就是風電機組大型化，而到底多大的機組比較合適，目前整個行業都還在研討中，但是大型化這是必然趨勢。”

 

    董曄弘進一步分析：“目前來看，10-16MW規模的機組技術成熟還需要2-3年，但未來有了更成熟的技術依托，20MW機組發展則會更快。”

 

    “大容量機組是帶動全生命周期度電成本降低和技術先進性的趨勢。”金風科技總工程師翟恩地對「能見」說：“從招標公告上就可以看出，機組大型化已經不只是海上風電的趨勢，陸上風電亦是。”

 

    根據1月發布的海上風電項目風機采購信息：浙江臺州一號海上風電場單機要求7-9MW;山東昌邑萊州灣一期單機容量在6MW以上;陽江青洲一、青洲二海上風電項目均采用明陽MySE11-230半直驅抗臺風型風電機組;三峽平潭外海海上風電項目要求單機容量8MW。

 

    翟恩地進一步補充：“具體項目需要多少容量匹配，這取決于當地的風資源。像福建、廣州等風資源較好的區域，會優先選擇大容量機組。但是對于一些風資源相對一般，比如7m/s平均風速或者更低的地區，會受限于一些條件的制約。”

 

    從目前所了解的信息結合我國海域劃分來看，江蘇以北的地區搭配10MW以下的占比較大，江蘇以南10MW以上更適配。

 

全產業鏈技術突破推動平價

 

    “2022年是我們行業從建設高峰邁入技術沉淀的休整期。”翟恩地表示，海上風電是必須要進入平價的，但更多的需要通過技術創新來走入平價，技術才是拉動海上風電規模化發展的基石，靠國家補貼是走不長的。

 

    董曄弘認為：“每一輪搶裝潮之后，會有一個低谷期，在這個低谷期更應該做的是修煉內功。因此，我們在這一階段更應做的是全方位技術突破，來達到降本的目的。”

 

    海上風電的成本構成與陸上風電最大的不同之處在于海工工程，這一工程更為復雜。

 

    數據顯示，在海上風電成本構成中，風機葉片、傳動系統以及塔筒分別占比為6%、18%、8%，安裝成本為20%，海上電力設施以及海上風電基座等成本占比25%，其余還包括前期勘察、工程維護管理、保險等費用。

 

   “海上工程施工的成本不亞于機組本身的成本。”董曄弘直言，“從技術上應對降本，一方面大力加強海上施工能力建設，另一方推動開發新的施工工藝，使得風電+海工相融合。”

 

    翟恩地認為：“海上風電的平價應從三個方面突破，一是通過技術創新實現統一規劃、集中連片的規模化開發態勢;二是海工工程的降本是非常重要的領域，建設高峰期之后海工工程的價格也應回歸合理;三是隨著自動化、數字化和人工智能的發展，海上風電的運維也會走向智能化。”

 

    “海上風電場運維成本占風電場全生命周期的度電成本的20-30%，要實現降本就需要引入更智能化的技術手段來改變傳統運維模式，比如高端運維裝備，包括船舶、運維工裝;智能化的機組故障及預警監測及識別;人工智能在運維策略領域的應用等技術。”董曄弘解釋說。

 

    此外，翟恩地還建議：“海上風電未來發展還可以推進‘源網荷儲’，在沿海用能大戶中，集中式平價上網略有困難的，可以考慮海上分散式，通過用能協商促進海上風電消納。”

 

    海上風電實現平價的幾大關鍵因素，裝備、建安、運維等海上風電產業鏈的核心，在技術突破上均存在著加速推進的問題。

 

將風電產業的關鍵環節捏在手中

 

    2020年12月30日，中國工程院院士、中國華能集團董事長舒印彪在“海上風電支撐我國能源轉型發展戰略研究”結題評審會上指出，應從兩個方面認識海上風電的重要定位：戰略意義上，海上風電在實現我國“碳達峰、碳中和”目標具有重要地位;科技意義上，風電各產業鏈技術是國際必爭的制高點。

 

    從資源稟賦來看，我國海上風能資源豐富，共擁有長度約1.8萬公里的大陸海岸線，近海風能資源儲量較大，適合大規模開發建設海上風電場，海上風速高風機單機容量大，年運行小時數最高，可達4000小時以上。

 

    同時，該研究項目對我國海上風能資源、開發條件、近海風電裝機容量進行了初步評估，根據評估結果，僅考慮0—50米海深、平均風功率密度大于300瓦/平方米區域的開發面積，按照平均裝機密度8兆瓦/平方千米計算，我國海上風電裝機容量可達到3009GW。

 

    在“雙碳”背景下，海上風能清潔低碳，資源儲量大，適合大規模開發，有望成為沿海地區未來主力電源之一，可以有效提高我國的能源供給安全系數，在改善能源結構的同時保障能源供應安全。

 

那如何理解風電各產業鏈技術是國際必爭的制高點?

 

    “部件和系統集成同樣重要。”董曄弘認為，海上風電大型化趨勢越來越明顯，那么可靠性、智能化的需求會越來越高。在這樣的需求下，部件的關鍵技術處于重要位置，設計、制造和匹配能力決定了機組開發的能力。而機型大型化的趨勢一定程度上由葉片發展水平決定，葉片越大質量越重，同時也越難制造，新工藝的應用就需要得到創新發展。

 

    另一方面，從系統性能匹配層面，作出合理優選。作為整機商需要去判斷，當前技術發展能夠做到哪種程度?應該做到哪種程度?做到什么樣的程度才能夠應對當前的平價趨勢。

 

    其實簡單來說就是關鍵部件國產化。董曄弘介紹：“目前國內已成熟的機型除主軸承外，實現國產化是完全沒問題的。”

 

    作為核心部件的軸承，國內高端精密軸承研究起步較晚，主軸軸承的設計與制造等方面距離國外頂尖水平仍有較大差距。“誰能把這些部件關節打通，誰就能在下一個階段的市場競爭中占據有利地位。”董曄弘說道。

 

    目前我國海上風電規模全球第一，但規模不一定代表實力，真正代表實力的是綜合競爭力。

 

    翟恩地表示：“中國的風電產業，從全球來說，規模化、健全度都是領先的，但為什么還不能夠稱之為風電強國，原因在于海上風電產業所面臨的葉片、軸承、傳動鏈以及設計軟件都屬于‘卡脖子’范疇。”

 

    此外，翟恩地還談到：“未來的海上風電發展一定會走向深遠海，漂浮式海上風電一定是兵家必爭之地。漂浮式海上風電技術要要遠遠復雜于現在固定式海上風電，更遠遠復雜于陸上風電，這一定是整機商的技術的核心要素，誰在這方面能夠勝出，誰就占據了未來技術制高點。”

 

    縱觀我國能源革命發展歷程，其實也在反映著核心技術從無到有，從落后到追趕，從追趕到并跑乃至超越的過程。在綠色能源的舞臺上，水電、核電、特高壓都已成為“國家名片”。

 

    “未來風電也將成為一張新的名片。”翟恩地期許。