挺进深远海 ——我国海上风电技术向更高水平进阶
2022/7/15 21:24:29 新闻来源：中国电力报
“十四五”关键之年时间过半，在“双碳”目标和构建新型电力系统双重背景下，能源政策密集出台、新能源市场活跃度持续攀升，新产品下线、重点区域规划、项目交付并网等一系列大动作将在下半年集中涌现。
深远海是我国重大制造装备向更高水平进阶的主战场。海上风电机组在功率提升、叶片加长、海况施工、免维护少维修等方面存在挑战。借“十四五”发展东风，我国风电整机厂商不断加快技术升级步伐，在性能与价格两个维度向深远海海上风电平价示范发起冲击。
升级的必然选择
6月初，国家发展改革委、国家能源局等部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》（以下简称《规划》）指出，推动深远海海上风电技术创新和示范应用，积极推进深远海海上风电降本增效，开展深远海海上风电平价示范。
基于从近海海域大规模开发取得的经验，结合我国广阔的深远海资源，走向深远海是我国高端装备制造再次升级的必由之路。这一趋势也在欧洲海域得到验证。
中国船舶集团海装风电股份有限公司学科带头人董晔弘表示：“经过前期发展，我国近海优质风资源区已经屈指可数。资源储量大是我国开发深远海项目的主要原因。”
回顾“十三五”，陆上风电基地、海上风电基地建设快速推进。截至2020年底，我国海上风电累计并网装机容量超过750万千瓦。遍布广东、江苏、福建、山东等沿海地区的海上风电基地比比皆是。
我国深远海风资源储备量可谓是风电富矿。公开数据显示，我国深远海风能储量达1268吉瓦，远海风资源占比超过60%。
《规划》指出，加快推动海上风电基地集群化开发，重点建设山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾等千万千瓦级海上风电基地开发建设，推进一批百万千瓦级的重点项目集中连片开发，结合基地开发建设推进深远海海上风电平价示范和海上能源岛示范工程。
今年4月，温州金风深远海海上风电零碳总部基地项目由新疆金风科技股份有限公司与温州市人民政府签署建立。在温州将建设全国首个集研发、制造、工程、运维全产业链和集约化的深远海海上风电零碳总部基地。
6月1日，福建省人民政府发布的《福建省“十四五”能源发展专项规划》称，按照竞争配置规则、持续有序推进规模化集中连片海上风电开发，重点推进福州、宁德、莆田、漳州、平潭等资源较好地区的海上风电项目，稳妥推进深远海风电项目，“十四五”期间增加并网装机410万千瓦，新增开发省管海域海上风电规模约1030万千瓦，力争推动深远海风电开工480万千瓦。
董晔弘表示：“风电走向深远海是全球的趋势，也是我国未来能源布局转型的必然路径。深远海风电与氢能结合也将成为'十四五'重点研究的发展方向。”
摆脱海上技术瓶颈
沿袭近海风电技术，我国海上风电在寻求平价上网的过程中形成了成熟的技术方案，固定式海上风电机组功率不断攀升，叶片逐渐加大，海工建设平台日趋成熟，一条海上平价之路在近海海域日趋完善。
2021年10月，国内最大容量的海上风电机组海装H256-16兆瓦机组获得鉴衡颁发的设计认证。更大容量、更长叶片为海上风电项目实现平价上网提供保证。据了解，海装H256-16兆瓦机组将于今年年底下线。
“综合考虑海上工况的复杂因素，海上大功率风电机组的技术瓶颈来自于叶片对风功率的吸收效率、整机载荷的控制、传动链的轻量化，以及塔筒的支撑能力等，此外，大功率海上风电机组的工程施工环节也面临着更多的技术难题。”董晔弘表示。
6月23日，亚洲最长抗台风型111.5米叶片在广东阳江正式下线。据了解，由明阳智慧能源集团股份公司推出的111.5米超长叶片，是针对海上平价项目需求自主研发设计和制造，适用于超I类风区的亚洲最长的抗台风型海上叶片。叶片使用碳纤材料制成，并实现数字化设计平台自动寻优，最大程度降低叶片重量减少各部件载荷。
比肩欧洲浮体
目前，国内海上风电项目建设涉水深度达到50~60米，施工船就很难实现安装。相较固定式，漂浮式更适于深水安装。
当施工难度和施工成本成为海上项目建设的第一要素时，走向深远海风电发展必然会尝试一种新的路径——漂浮式风电机组。
按照国际通用惯例以及实际工程经验，一般水深大于50米为深海风电，场区中心离岸距离大于70千米为远海风电。
2021年7月，我国首台漂浮式海上风电试验样机在广东阳江海上风电场顺利安装，此台漂浮式海上风电机组（单机容量5.5兆瓦）及平台的交付对挖掘深远海风能资源具有积极意义。
今年6月初，国内首台深远海浮式风电装备——“扶摇号”在广东徐闻罗斗沙海域完成安装。全球范围内首次由风电整机企业主导的解决方案将深远海事业向前推动了坚实的一步。
追溯技术源头，欧洲是漂浮式海上风电的发源地和引领者，拥有丰富的技术与实践经验。目前，欧洲市场已完成建设漂浮式单立柱式风机20余台，半潜式风机10余台。
不同于欧洲以浮体为主导适配不同风机的设计理念，我国漂浮式风机以整机厂商为主导寻求最佳解决方案，最大程度地追求项目的经济性，挖掘深远海风电项目平价潜力。
对标固定式，现阶段漂浮式风机降本之路势在必行。下一步，“扶摇号”将结合项目特点提升功率等级、去除设计冗余、优化浮体类型，使漂浮式与固定式具备同等成本竞争水平。
深远海是我国重大制造装备向更高水平进阶的主战场。海上风电机组在功率提升、叶片加长、海况施工、免维护少维修等方面存在挑战。借“十四五”发展东风，我国风电整机厂商不断加快技术升级步伐，在性能与价格两个维度向深远海海上风电平价示范发起冲击。
升级的必然选择
6月初，国家发展改革委、国家能源局等部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》（以下简称《规划》）指出，推动深远海海上风电技术创新和示范应用，积极推进深远海海上风电降本增效，开展深远海海上风电平价示范。
基于从近海海域大规模开发取得的经验，结合我国广阔的深远海资源，走向深远海是我国高端装备制造再次升级的必由之路。这一趋势也在欧洲海域得到验证。
中国船舶集团海装风电股份有限公司学科带头人董晔弘表示：“经过前期发展，我国近海优质风资源区已经屈指可数。资源储量大是我国开发深远海项目的主要原因。”
回顾“十三五”，陆上风电基地、海上风电基地建设快速推进。截至2020年底，我国海上风电累计并网装机容量超过750万千瓦。遍布广东、江苏、福建、山东等沿海地区的海上风电基地比比皆是。
我国深远海风资源储备量可谓是风电富矿。公开数据显示，我国深远海风能储量达1268吉瓦，远海风资源占比超过60%。
《规划》指出，加快推动海上风电基地集群化开发，重点建设山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾等千万千瓦级海上风电基地开发建设，推进一批百万千瓦级的重点项目集中连片开发，结合基地开发建设推进深远海海上风电平价示范和海上能源岛示范工程。
今年4月，温州金风深远海海上风电零碳总部基地项目由新疆金风科技股份有限公司与温州市人民政府签署建立。在温州将建设全国首个集研发、制造、工程、运维全产业链和集约化的深远海海上风电零碳总部基地。
6月1日，福建省人民政府发布的《福建省“十四五”能源发展专项规划》称，按照竞争配置规则、持续有序推进规模化集中连片海上风电开发，重点推进福州、宁德、莆田、漳州、平潭等资源较好地区的海上风电项目，稳妥推进深远海风电项目，“十四五”期间增加并网装机410万千瓦，新增开发省管海域海上风电规模约1030万千瓦，力争推动深远海风电开工480万千瓦。
董晔弘表示：“风电走向深远海是全球的趋势，也是我国未来能源布局转型的必然路径。深远海风电与氢能结合也将成为'十四五'重点研究的发展方向。”
摆脱海上技术瓶颈
沿袭近海风电技术，我国海上风电在寻求平价上网的过程中形成了成熟的技术方案，固定式海上风电机组功率不断攀升，叶片逐渐加大，海工建设平台日趋成熟，一条海上平价之路在近海海域日趋完善。
2021年10月，国内最大容量的海上风电机组海装H256-16兆瓦机组获得鉴衡颁发的设计认证。更大容量、更长叶片为海上风电项目实现平价上网提供保证。据了解，海装H256-16兆瓦机组将于今年年底下线。
“综合考虑海上工况的复杂因素，海上大功率风电机组的技术瓶颈来自于叶片对风功率的吸收效率、整机载荷的控制、传动链的轻量化，以及塔筒的支撑能力等，此外，大功率海上风电机组的工程施工环节也面临着更多的技术难题。”董晔弘表示。
6月23日，亚洲最长抗台风型111.5米叶片在广东阳江正式下线。据了解，由明阳智慧能源集团股份公司推出的111.5米超长叶片，是针对海上平价项目需求自主研发设计和制造，适用于超I类风区的亚洲最长的抗台风型海上叶片。叶片使用碳纤材料制成，并实现数字化设计平台自动寻优，最大程度降低叶片重量减少各部件载荷。
比肩欧洲浮体
目前，国内海上风电项目建设涉水深度达到50~60米，施工船就很难实现安装。相较固定式，漂浮式更适于深水安装。
当施工难度和施工成本成为海上项目建设的第一要素时，走向深远海风电发展必然会尝试一种新的路径——漂浮式风电机组。
按照国际通用惯例以及实际工程经验，一般水深大于50米为深海风电，场区中心离岸距离大于70千米为远海风电。
2021年7月，我国首台漂浮式海上风电试验样机在广东阳江海上风电场顺利安装，此台漂浮式海上风电机组（单机容量5.5兆瓦）及平台的交付对挖掘深远海风能资源具有积极意义。
今年6月初，国内首台深远海浮式风电装备——“扶摇号”在广东徐闻罗斗沙海域完成安装。全球范围内首次由风电整机企业主导的解决方案将深远海事业向前推动了坚实的一步。
追溯技术源头，欧洲是漂浮式海上风电的发源地和引领者，拥有丰富的技术与实践经验。目前，欧洲市场已完成建设漂浮式单立柱式风机20余台，半潜式风机10余台。
不同于欧洲以浮体为主导适配不同风机的设计理念，我国漂浮式风机以整机厂商为主导寻求最佳解决方案，最大程度地追求项目的经济性，挖掘深远海风电项目平价潜力。
对标固定式，现阶段漂浮式风机降本之路势在必行。下一步，“扶摇号”将结合项目特点提升功率等级、去除设计冗余、优化浮体类型，使漂浮式与固定式具备同等成本竞争水平。
