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媒體報(bào)道
來源:《能見》
文:李洋
風(fēng)電產(chǎn)業(yè)邁向深遠(yuǎn)海的距離再次被拉近。
12月10日,由中國(guó)海裝牽頭自主研發(fā)的“扶搖號(hào)”浮式風(fēng)電機(jī)組浮體平臺(tái),在黃埔文沖成功下線。
據(jù)了解,“扶搖號(hào)”配備6.2MW抗臺(tái)型I類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,機(jī)位點(diǎn)平均水深達(dá)65米,是國(guó)內(nèi)首臺(tái)深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電機(jī)組。同時(shí),采用三葉片、上風(fēng)向、變槳變速、三級(jí)齒輪箱增速、永磁發(fā)電機(jī)+全功率變頻器的技術(shù)路線,具有高發(fā)電量、高可靠性、高安全性、高集成性和高可維性等特點(diǎn)。
經(jīng)過10余年發(fā)展,我國(guó)海上風(fēng)電從潮間帶走向近海,現(xiàn)在正由近海走向深遠(yuǎn)海。國(guó)家氣候中心數(shù)據(jù)顯示,深海風(fēng)資源總量約10億千瓦,相當(dāng)于近海風(fēng)資源的2倍,發(fā)展?jié)摿薮,發(fā)展深海域海上風(fēng)電技術(shù)勢(shì)在必行。
而浮式風(fēng)電是走入深遠(yuǎn)海最重要的選擇。
進(jìn)入12月,海上風(fēng)電去國(guó)補(bǔ)也步入倒計(jì)時(shí),海上風(fēng)電即將面臨平價(jià)考驗(yàn),擺在業(yè)內(nèi)最現(xiàn)實(shí)的問題還是如何降低海風(fēng)成本?深遠(yuǎn)海風(fēng)電商業(yè)化發(fā)展還有幾步?海風(fēng)平價(jià)還有多遠(yuǎn)?
對(duì)于整機(jī)企業(yè)來說,要實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電的平價(jià)上網(wǎng),就必須考慮如何更好地研制出符合中國(guó)海上環(huán)境特點(diǎn)的產(chǎn)品,并為未來發(fā)展做好技術(shù)儲(chǔ)備。
因此,越是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻,越需要加大技術(shù)創(chuàng)新力度。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,面向深遠(yuǎn)海,浮式風(fēng)電將成為繼風(fēng)機(jī)大型化之后,海上風(fēng)電的主要降本方式。
融合發(fā)展推動(dòng)行業(yè)扶搖直上
“十四五”時(shí)期,風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的重心正在向海上風(fēng)電轉(zhuǎn)移。隨著近海資源的規(guī);(guī)劃與開發(fā),從資源存量方面看,深遠(yuǎn)海的開發(fā)需求逐步浮出水面,深遠(yuǎn)海風(fēng)力大而穩(wěn)定,場(chǎng)址資源制約因素少,使得邁向深遠(yuǎn)海的步伐逐漸加快。
我國(guó)的浮式風(fēng)電技術(shù)研發(fā)是從2013年開始由政府層面推動(dòng)的。該項(xiàng)目開展了一些前瞻性的研究,形成了一些設(shè)計(jì)方案,但未繼續(xù)進(jìn)行樣機(jī)試制及產(chǎn)業(yè)化工作。2017年之后,國(guó)內(nèi)一些企業(yè)及單位開始著手進(jìn)行樣機(jī)開發(fā)。2018年,工信部公示的高技術(shù)船舶擬立項(xiàng)科研項(xiàng)目里,中國(guó)海裝申報(bào)的“海上浮式風(fēng)電裝備研制”項(xiàng)目成功立項(xiàng),該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)國(guó)家層面的浮式風(fēng)電樣機(jī)項(xiàng)目。同時(shí),獲批投資15960萬元,也是工信部重大專項(xiàng)歷年支持項(xiàng)目中金額最大的風(fēng)電裝備研發(fā)項(xiàng)目。
2021年12月10日,中國(guó)海裝“扶搖號(hào)”浮式風(fēng)電機(jī)組浮體平臺(tái)成功下線。該項(xiàng)目下線標(biāo)志著工信部《海上浮式風(fēng)電裝備研制》項(xiàng)目取得里程碑式的成果,將為我國(guó)海上風(fēng)電走向深遠(yuǎn)海奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
對(duì)比國(guó)外,我國(guó)對(duì)于浮式風(fēng)電的探索時(shí)間并不久。當(dāng)前,海上浮式風(fēng)電面臨的挑戰(zhàn)在于和固定式機(jī)組相比,成本還比較高。另外,在國(guó)內(nèi)尚未長(zhǎng)時(shí)間規(guī);瘧(yīng)用,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)尚存在不確定的地方,還需要進(jìn)行大量測(cè)試和驗(yàn)證工作來促使技術(shù)成熟。
中國(guó)海裝學(xué)科帶頭人董曄弘在接受「能見」采訪時(shí)表示:“主要的技術(shù)瓶頸在于,目前浮式風(fēng)電的一體化載荷及動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)尚未形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)和體系(世界范圍內(nèi)),相關(guān)研究還在各大研究機(jī)構(gòu)大力開展,目前可用的商業(yè)或?qū)W術(shù)路徑比較多,但還沒有成為主流共識(shí)的方法,因此只能采用多渠道并行,交叉比對(duì)的方式來降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)!
據(jù)了解,浮式風(fēng)電是跨學(xué)科特征非常明顯的一種新型裝備,它的研制需要將風(fēng)電技術(shù)和海洋工程技術(shù)以非常深入的程度相融合。
董曄弘表示,浮式風(fēng)電與船舶有著千絲萬縷的聯(lián)系。風(fēng)電裝備與海工裝備的有機(jī)結(jié)合,需同時(shí)具備風(fēng)電裝備和海工裝備的研制技術(shù)、測(cè)試技術(shù)。漂浮式研究的思路包括兩種,一是以風(fēng)電裝備的思路開展設(shè)計(jì)將浮動(dòng)平臺(tái)視作特殊的基礎(chǔ)支撐形式,一是以海工裝備的思路開展設(shè)計(jì)將風(fēng)電機(jī)組視作水面結(jié)構(gòu)物。
“在過去,風(fēng)電技術(shù)和海洋工程技術(shù)的結(jié)合點(diǎn)相對(duì)較少,固定式風(fēng)電主要是在施工安裝環(huán)節(jié)會(huì)涉及到與海洋工程的合作,而在浮式風(fēng)電上,從設(shè)計(jì)、分析、機(jī)組控制,再到縮比模型試驗(yàn),裝備制造,施工等全過程環(huán)節(jié)都需要將風(fēng)電行業(yè)和海工行業(yè)融合。”董曄弘進(jìn)一步解釋。
風(fēng)電+海工,讓中國(guó)海裝在浮式風(fēng)電研發(fā)的賽道上占盡有利地位。
一方面是,中國(guó)船舶集團(tuán)有著60多年的涉海實(shí)踐,擁有國(guó)內(nèi)實(shí)力強(qiáng)勁的自主研發(fā)與生產(chǎn)體系,具備強(qiáng)大的機(jī)、電、液、控一體化裝備制造服務(wù)保障能力,形成了從葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)到機(jī)座、機(jī)架、塔筒、輪轂等全系列制造能力,從資源開發(fā)、零部件制造、整機(jī)研發(fā)、工程安裝、運(yùn)維服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈保障能力,是我國(guó)唯一具備較完整風(fēng)電裝備研制生產(chǎn)服務(wù)保障體系的專業(yè)化集團(tuán)。所以,中國(guó)海裝牽頭開展浮式風(fēng)電的研究,一開始就具備了天然的優(yōu)勢(shì)和能力。
另一方面,中國(guó)海裝是“國(guó)家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心”和“國(guó)家企業(yè)技術(shù)中心”平臺(tái)建設(shè)單位,專業(yè)從事風(fēng)電裝備研制及其系統(tǒng)總成、新能源投資開發(fā)和風(fēng)電場(chǎng)工程技術(shù)服務(wù),可以有效解決“卡脖子”問題。
大鵬一日同風(fēng)起,扶搖直上九萬里!胺鰮u號(hào)”浮式風(fēng)電機(jī)組浮體平臺(tái)成功研制和實(shí)施,填補(bǔ)了我國(guó)目前在大功率海上浮式風(fēng)電裝備一體化設(shè)計(jì)及應(yīng)用驗(yàn)證方面的空白,為我國(guó)深遠(yuǎn)海風(fēng)電規(guī);l(fā)展提供必要的技術(shù)支撐,對(duì)實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要的意義。
技術(shù)創(chuàng)新才是平價(jià)有力支撐
今年10月,中國(guó)首次超越英國(guó)成為全球第一大海上風(fēng)電市場(chǎng),總裝機(jī)容量達(dá)10.48GW。
國(guó)際能源署認(rèn)為,憑借浮式風(fēng)機(jī)技術(shù),海上風(fēng)電場(chǎng)能夠歐順利向更深海域發(fā)展,到2040年,海上浮式風(fēng)電發(fā)電量可達(dá)世界電力需求的11倍。目前,歐洲各國(guó)、美國(guó)及日本政府都在大力推進(jìn)浮式風(fēng)電設(shè)備發(fā)展,預(yù)計(jì)至2030年,全球并網(wǎng)型海上浮式風(fēng)電裝備的裝機(jī)容量有望達(dá)到30GW。
英國(guó)第三方咨詢機(jī)構(gòu)CarbonTrust2020年7月發(fā)布的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),中國(guó)的漂浮式風(fēng)電市場(chǎng)將在2025年達(dá)到20MW,在2030年達(dá)到495MW,在2035年達(dá)到2500MW,在2040年達(dá)到7000MW。而按照目前國(guó)內(nèi)漂浮式風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展態(tài)勢(shì),數(shù)據(jù)將有望超過以上預(yù)測(cè)值。
這些數(shù)據(jù)無不在顯示著,浮式風(fēng)電前景廣闊。那么,被業(yè)內(nèi)看好的浮式風(fēng)電的優(yōu)勢(shì)究竟體現(xiàn)在哪里?
傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組通常固定在近海海床,而浮式機(jī)組固定在深遠(yuǎn)海域。與傳統(tǒng)機(jī)組相比,漂浮式機(jī)組不僅不影響漁業(yè)以及近岸相關(guān)產(chǎn)業(yè),還能夠獲得深遠(yuǎn)海域穩(wěn)定的風(fēng)電資源。而浮式風(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)也有很多,包括風(fēng)機(jī)、基礎(chǔ)+系泊、動(dòng)態(tài)電纜、升壓換流站等。
發(fā)展海上風(fēng)電,最重要的就是技術(shù)支持。董曄弘介紹:“海裝開發(fā)的浮式風(fēng)電裝備,采用從機(jī)位點(diǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)輸入,進(jìn)行了完整的正向開發(fā)流程,在設(shè)計(jì)中將機(jī)組-浮體-系泊系統(tǒng)作為一個(gè)整體開展設(shè)計(jì)迭代。因此,海裝浮式風(fēng)電研制形成的一個(gè)主要核心技術(shù)就是全流程全系統(tǒng)正向設(shè)計(jì)技術(shù),這是未來浮式風(fēng)電降本的必由之路。”
此外,董曄弘補(bǔ)充道:“在一體化仿真方面,由于目前全球都尚未形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)化仿真分析流程和方法,在各種仿真路徑各有側(cè)重、互有優(yōu)劣的情況下,海裝采用雙路徑同步推進(jìn),交叉比對(duì),并與水池試驗(yàn)相互校驗(yàn)的方式來保證結(jié)果的準(zhǔn)確性,從而形成了自己對(duì)仿真分析的理解。浮體設(shè)計(jì)上,采用了非常簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)形式,在保證水動(dòng)力學(xué)性能的前提下降低了工程量,也減少了結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)。”
據(jù)了解,浮體是整個(gè)浮式風(fēng)電裝備中制造占地最多,重量最大,制造難度最高的部件。相對(duì)而言,風(fēng)電機(jī)組雖然復(fù)雜程度最高,但是生產(chǎn)工藝成熟、配套齊全,制造難度并不大。而塔筒、系泊、海纜等都是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的配套件,制造難度也較低。浮體則是定制化設(shè)計(jì),是非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu),因此浮式風(fēng)電浮體主體的制造完成,標(biāo)志著浮式風(fēng)電裝備的主體制造環(huán)節(jié)已基本完成。
而浮式風(fēng)電的定制化特點(diǎn),與海洋環(huán)境的多變有關(guān)。董曄弘表示:“浮式風(fēng)電的設(shè)計(jì),與機(jī)位點(diǎn)的氣候(風(fēng)況、溫濕度、鹽霧濃度、極端天氣狀況等)、水文(波浪、海流、潮汐等)、地質(zhì)條件都密切相關(guān),中國(guó)的海岸線很長(zhǎng),環(huán)境條件千差萬別,因此針對(duì)不同機(jī)位點(diǎn)的海洋環(huán)境開展針對(duì)性的定制化研究是最有效最經(jīng)濟(jì)的手段!
“中國(guó)海裝在浮式風(fēng)電定制化設(shè)計(jì)上所具備的能力來自于本臺(tái)樣機(jī)研制過程中所掌握全流程全系統(tǒng)正向設(shè)能力,這是定制化設(shè)計(jì)的重要保障,以及中國(guó)海裝所具備的一體化仿真分析能力,這使得海裝在定制化設(shè)計(jì)中具備了設(shè)計(jì)成本優(yōu)化的能力,有助于在未來降低浮式風(fēng)電的成本,具備更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力!倍瓡虾霃(qiáng)調(diào)。
關(guān)于機(jī)組智能化方面,董曄弘介紹道:“海裝浮式風(fēng)電裝備配備了激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)等多種傳感器,全方位對(duì)環(huán)境及機(jī)組的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè),同時(shí)配備智能抗臺(tái)風(fēng)策略、電磁阻尼振動(dòng)抑制技術(shù)等多種智能化手段來保證機(jī)組的順利平穩(wěn)運(yùn)行!
目前,業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為漂浮式風(fēng)電在降本方面,還有很多精細(xì)化的工作要進(jìn)行。其實(shí)總結(jié)一下,降本的有效途徑主要體現(xiàn)在規(guī);⒍ㄖ苹、智能化和大型化四個(gè)方面,但是歸根到底還是技術(shù)創(chuàng)新。
平價(jià),著眼點(diǎn)不僅僅是成本的降低,更應(yīng)該是全行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。中國(guó)海裝在“創(chuàng)新引領(lǐng),海陸并舉,向海圖強(qiáng)”的戰(zhàn)略指導(dǎo)下,創(chuàng)造了一項(xiàng)項(xiàng)全國(guó)和全球記錄,打破了國(guó)外的技術(shù)的壟斷,引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展方向,帶動(dòng)了大型海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,有力促進(jìn)了國(guó)家海上風(fēng)電發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí)落地。
縱觀“十四五”期間的海上風(fēng)電,發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,還會(huì)蘊(yùn)藏著哪些可能性不得而知,但隨著“雙碳”目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn),隨著行業(yè)從業(yè)者對(duì)風(fēng)電發(fā)展的理性回歸,對(duì)于市場(chǎng)發(fā)展的渴望愈發(fā)旺盛,拋開所謂的經(jīng)驗(yàn)和捷徑,回歸行業(yè)本身,輸出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù),才是顛撲不破的發(fā)展“秘訣”。