中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：日前，華能江蘇如東八仙角海上風(fēng)電項(xiàng)目順利完成240小時(shí)試運(yùn)行，全面進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng)階段。這是迄今為止亞洲已建成的裝機(jī)容量最大的海上風(fēng)電項(xiàng)目。然而，對(duì)行業(yè)影響更深遠(yuǎn)的是，項(xiàng)目首次批量化應(yīng)用了國(guó)產(chǎn)5兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組。無(wú)疑，該項(xiàng)目的得失將影響我國(guó)風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)走向，也將為我國(guó)海上風(fēng)電探索大機(jī)組應(yīng)用積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
缺少適宜的國(guó)產(chǎn)海上機(jī)組
海上風(fēng)電被公認(rèn)為風(fēng)電行業(yè)的未來(lái)發(fā)展方向。如果粗略做個(gè)計(jì)算，將“十三五”時(shí)期的裝機(jī)規(guī)劃目標(biāo)分解到各年，則意味著我國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)至少年均新增84萬(wàn)千瓦，而2016年我國(guó)海上風(fēng)電僅僅新增了59萬(wàn)千瓦。這預(yù)示著未來(lái)一個(gè)時(shí)期，海上風(fēng)電的市場(chǎng)潛力將加速釋放。
業(yè)內(nèi)認(rèn)為，在我國(guó)發(fā)展海上風(fēng)電的過(guò)程中面臨著成本較高、技術(shù)缺乏有效驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)缺失等一系列掣肘因素，其中，一個(gè)明顯短板是，缺乏適宜性的海上風(fēng)電機(jī)組。
“早期發(fā)展海上風(fēng)電，或是陸地機(jī)組經(jīng)過(guò)防腐等適應(yīng)性改造后下海，單機(jī)容量??；或是引進(jìn)國(guó)外成熟技術(shù)，運(yùn)維、優(yōu)化受制于人。因此，只有針對(duì)中國(guó)海域海床條件和風(fēng)資源特點(diǎn)，自主研制具有核心技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化機(jī)組才是出路?！眹?guó)內(nèi)某海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)商技術(shù)負(fù)責(zé)人說(shuō)。
中國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)風(fēng)能設(shè)備分會(huì)秘書長(zhǎng)祁和生對(duì)記者表示，發(fā)展海上風(fēng)電不能照搬陸上模式。不論從設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)維各個(gè)方面海上風(fēng)電都要提升到一個(gè)新的高度。必須以高可靠性、高技術(shù)成熟度來(lái)考量。
“我國(guó)海上風(fēng)電已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展的時(shí)代。從目前實(shí)施的項(xiàng)目來(lái)看，對(duì)大容量海上風(fēng)電機(jī)組的需求與日俱增。”中國(guó)電建華東院副總工程師趙生校認(rèn)為。
針對(duì)這一市場(chǎng)趨勢(shì)，金風(fēng)科技、明陽(yáng)風(fēng)電、中國(guó)海裝、聯(lián)合動(dòng)力等國(guó)內(nèi)主流整機(jī)商都在積極布局5兆瓦及以上容量的海上風(fēng)電機(jī)組。此次華能如東八仙角項(xiàng)目中由中國(guó)海裝提供的20臺(tái)5兆瓦海上機(jī)組正是5兆瓦級(jí)別海上機(jī)組的國(guó)內(nèi)首次批量化應(yīng)用。
缺乏批量化應(yīng)用檢驗(yàn)
風(fēng)電機(jī)組是非常強(qiáng)調(diào)適應(yīng)性的裝備，因此必須與海域條件和風(fēng)資源狀況密切相關(guān)。
記者了解到，我國(guó)風(fēng)能資源最豐富的區(qū)域在臺(tái)灣海峽，由該區(qū)域向南、北兩側(cè)大致呈遞減趨勢(shì)。具體而言，江蘇、山東等長(zhǎng)江以北屬于典型的低風(fēng)速、無(wú)臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)市場(chǎng)，需求大葉輪機(jī)組，河北、遼寧等更北部海域還要考慮海冰的影響；廣東、浙江等屬于典型的低風(fēng)速、有臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)市場(chǎng)，需求的是大葉輪抗臺(tái)風(fēng)機(jī)組；福建、粵東部分區(qū)域、臺(tái)灣海峽等屬于典型的高風(fēng)速、有臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)市場(chǎng)，需求的是更大容量抗臺(tái)風(fēng)機(jī)組。
據(jù)祁和生透露，從風(fēng)電機(jī)組制造上說(shuō)，歐洲6兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組已形成產(chǎn)業(yè)化能力并批量安裝，8.5兆瓦及9.5兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組進(jìn)入樣機(jī)試運(yùn)行階段，12兆瓦的海上風(fēng)電機(jī)組也已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)設(shè)計(jì)；我國(guó)海上風(fēng)電機(jī)組容量以3兆瓦-4兆瓦為主，5兆瓦-6兆瓦風(fēng)電機(jī)組多處于小批試驗(yàn)階段，與國(guó)外技術(shù)水平仍有較大的差距。
有預(yù)測(cè)顯示，預(yù)計(jì)2020 年前，3.6兆瓦-6兆瓦機(jī)組是海上風(fēng)電的主流機(jī)型，小批量7兆瓦-10兆瓦機(jī)組將進(jìn)入海上風(fēng)電場(chǎng)。不過(guò)，就我國(guó)海上風(fēng)電存量市場(chǎng)而言，仍是3兆瓦-4兆瓦機(jī)組的天下。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，截至2016年底，在我國(guó)吊裝的海上風(fēng)電機(jī)組中，單機(jī)容量為4兆瓦的機(jī)組最多，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到74萬(wàn)千瓦，占海上裝機(jī)容量的45.5%，其次是3兆瓦裝機(jī)，容量占比為14%。
“與國(guó)外差距的一個(gè)明顯表現(xiàn)是，我國(guó)大部分整機(jī)制造廠家研發(fā)的海上大機(jī)組都沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間、大批量的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，基本處于機(jī)組設(shè)計(jì)研發(fā)、樣機(jī)試運(yùn)行階段。華能如東八仙角5兆瓦機(jī)組的批量化應(yīng)用首先能夠檢驗(yàn)國(guó)產(chǎn)海上大機(jī)組技術(shù)是否成熟，其次，通過(guò)批量化應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)在樣機(jī)等其他階段發(fā)現(xiàn)不了的問(wèn)題，為今后的技術(shù)持續(xù)改進(jìn)提供參考?！币晃粯I(yè)內(nèi)專家表示。
中國(guó)海裝相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人告訴記者，5兆瓦海上機(jī)型從正是沿著樣機(jī)、小批、批量化各個(gè)階段一步步扎實(shí)走下來(lái)，才獲得了持續(xù)的技術(shù)優(yōu)化。比如，機(jī)艙塔筒動(dòng)力電纜排布形式優(yōu)化，改善散熱；優(yōu)化軸承排脂系統(tǒng)，減少漏脂風(fēng)險(xiǎn)等。從供應(yīng)鏈質(zhì)量管控方面來(lái)講，從樣機(jī)到小批量應(yīng)用，使產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)得到了固化，對(duì)零部件的質(zhì)量管控能力也得到了加強(qiáng)。
“5兆瓦樣機(jī)從2012并網(wǎng)運(yùn)行至今已有5年時(shí)間，對(duì)樣機(jī)運(yùn)行期間所出現(xiàn)的問(wèn)題，在小批量階段進(jìn)行了優(yōu)化，整體上提高了機(jī)組的可靠性。從樣機(jī)到小批量運(yùn)行，豐富了海上風(fēng)電的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)了海上風(fēng)電運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)的管控能力，為整個(gè)行業(yè)海上風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計(jì)能力、載荷優(yōu)化控制能力的提升積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。”上述負(fù)責(zé)人稱。
主力機(jī)型取決于多種因素
無(wú)可爭(zhēng)議，機(jī)組大型化是海上風(fēng)電未來(lái)的趨勢(shì)。但是，哪一個(gè)容量級(jí)機(jī)組別將成為中國(guó)海上風(fēng)電近期內(nèi)主力機(jī)型？
一位行業(yè)分析人士告訴記者，決定哪一個(gè)容量級(jí)別機(jī)組成為主力機(jī)型的因素是多方面的。比如，機(jī)型的成熟度、技術(shù)創(chuàng)新能力、海工技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)鏈配套的整體水平。“結(jié)合當(dāng)前中國(guó)的裝備制造水平和工業(yè)生產(chǎn)能力，5兆瓦-6兆瓦機(jī)組最有可能成為未來(lái)一個(gè)時(shí)期的主力機(jī)型。但這個(gè)時(shí)期能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，會(huì)不會(huì)很快被更大容量的機(jī)組所替代，存在著較多變數(shù)。”
由于海上施工條件惡劣，單臺(tái)機(jī)組的基礎(chǔ)施工和吊裝費(fèi)用遠(yuǎn)大于陸上機(jī)組的施工費(fèi)用，大容量機(jī)組雖然在單機(jī)基礎(chǔ)施工及吊裝上的投資較高，但由于數(shù)量少，在降低風(fēng)電場(chǎng)總投資上具有明顯優(yōu)勢(shì)。以10萬(wàn)千瓦的風(fēng)電場(chǎng)為例，采用5兆瓦機(jī)組相比4兆瓦機(jī)組可減少5個(gè)機(jī)位點(diǎn)，降低整體建設(shè)成本；還可減少可能的故障輸入點(diǎn)數(shù)量，避免對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的影響；同時(shí)減少了機(jī)組間的尾流等影響，有利于提高發(fā)電效益。
目前，除了中國(guó)海裝的5兆瓦機(jī)組外，金風(fēng)科技、明陽(yáng)風(fēng)電、聯(lián)合動(dòng)力等整機(jī)商研發(fā)的6兆瓦機(jī)組也都處于試運(yùn)行階段。作為國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電市場(chǎng)份額占比最大的上海電氣正力推其7兆瓦機(jī)組。
海上選址與陸上迥異
除了為大容量海上機(jī)組應(yīng)用探路外，華能如東八仙角項(xiàng)目也在海上風(fēng)電設(shè)計(jì)、施工、測(cè)風(fēng)、微觀選址等方面為行業(yè)起到了示范作用。
據(jù)介紹，海上風(fēng)電微觀選址與陸上風(fēng)電的微觀選址存在較大區(qū)別，考慮的條件各異。陸上風(fēng)電場(chǎng)選址以場(chǎng)址的風(fēng)資源評(píng)估為主，現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)條件次之，而海上風(fēng)電場(chǎng)把海上風(fēng)資源評(píng)估和風(fēng)場(chǎng)建設(shè)條件置于同樣重要的位置，予以綜合考慮，因此二者所采用的選址方法也略有不同。
“目前我國(guó)海上風(fēng)資源數(shù)據(jù)主要來(lái)源于沿岸氣象站觀測(cè)、石油平臺(tái)氣象觀測(cè)、衛(wèi)星遙感觀測(cè)、海上測(cè)風(fēng)塔測(cè)量等。其中，沿岸陸地氣象站遠(yuǎn)離海域，難以精確代表海域風(fēng)資源狀況，會(huì)導(dǎo)致較大的風(fēng)資源分析誤差；石油平臺(tái)觀測(cè)為定點(diǎn)、定時(shí)觀測(cè)，且覆蓋區(qū)域較小?！眹?guó)家氣候中心相關(guān)人士表示。
在華能如東八仙角項(xiàng)目中，中國(guó)海裝依托國(guó)家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心，利用與國(guó)家氣候中心合作開(kāi)發(fā)的LiGa平臺(tái)，對(duì)海洋區(qū)域的風(fēng)資源作出精確規(guī)劃，分析獲得規(guī)劃海域的風(fēng)資源分布狀況及風(fēng)資源儲(chǔ)量，為優(yōu)化海上整體解決方案打下基礎(chǔ)。
“資源條件是前提，華能如東八仙角項(xiàng)目再一次印證了微觀選址需要精確分析區(qū)域資源，結(jié)合規(guī)劃區(qū)域的海床地質(zhì)進(jìn)行一體化的機(jī)組選型和排布設(shè)計(jì)。只有從前期規(guī)劃階段就開(kāi)始完善整體解決方案，才能保證機(jī)組的性能得到最大程度的釋放，實(shí)現(xiàn)整場(chǎng)效益最優(yōu)。”業(yè)內(nèi)人士表示。
