隨著潮間帶、近海機(jī)位逐漸飽和，風(fēng)電場建設(shè)走向深遠(yuǎn)海已成為必然趨勢，由陸向海、由淺到深、由固定基礎(chǔ)到漂浮式平臺將成為海上風(fēng)電的發(fā)展趨勢。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，漂浮式風(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。
“浮式海上風(fēng)電成本明顯降低”“浮式海上風(fēng)電技術(shù)已成功商試”“全球首臺抗臺風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)機(jī)‘三峽引領(lǐng)號’已通過考驗(yàn)”“浮式海上風(fēng)電時代來臨”……近日的采訪中，業(yè)內(nèi)人士對海上浮式風(fēng)電發(fā)展前景一致看好。
在一些業(yè)內(nèi)人士看來，隨著潮間帶、近海機(jī)位逐漸飽和，風(fēng)電場建設(shè)走向深遠(yuǎn)海已成為必然趨勢，呈現(xiàn)出加速發(fā)展的態(tài)勢，海上風(fēng)電漂浮式技術(shù)將因此迎來快速發(fā)展。
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有望實(shí)現(xiàn)商業(yè)化
根據(jù)全球風(fēng)能理事會的統(tǒng)計，2020年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量超600萬千瓦，我國海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量創(chuàng)紀(jì)錄超過300萬千瓦，占全球新增容量的50.4%，連續(xù)三年成為全球最大的海上風(fēng)電市場。
“在降碳目標(biāo)下，海上風(fēng)電必將迎來廣闊的發(fā)展空間。預(yù)計到2025年，全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量將增長至2390萬千瓦，全年裝機(jī)容量的占比將從2020年的7%增長至21%。由陸向海、由淺到深、由固定基礎(chǔ)變漂浮式平臺將成為海上風(fēng)電的發(fā)展趨勢。”據(jù)中車永濟(jì)電機(jī)有限公司副總工程師段志強(qiáng)介紹，漂浮式風(fēng)電發(fā)展趨勢具體表現(xiàn)為大容量、輕量化、低成本、智能化、高效率、免維護(hù)。同時，以風(fēng)力發(fā)電機(jī)為載體，利用“人工智能+物聯(lián)網(wǎng)”的方法，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、存儲、分析、決策支持全環(huán)節(jié)應(yīng)用，將是浮式風(fēng)電發(fā)展的方向。
雖然我國浮式風(fēng)電起步較晚，但隨著三峽陽江、海裝工信部、龍源南日島等示范項(xiàng)目的推進(jìn)，技術(shù)研究不斷深入，如今正在不斷擴(kuò)大“朋友圈”。近日，明陽智能歐洲研發(fā)中心與西班牙創(chuàng)新型漂浮式設(shè)計公司合作的1.1萬千瓦級漂浮式示范項(xiàng)目，標(biāo)志著中國漂浮式機(jī)組首次進(jìn)入歐洲市場。
受訪人士告訴記者，相比固定式海上風(fēng)電，漂浮式風(fēng)電目前尚處于小規(guī)模開發(fā)階段，伴隨著技術(shù)快速成熟和示范項(xiàng)目的不斷涌現(xiàn)，下一個十年，有望實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)。據(jù)記者不完全統(tǒng)計，僅今年，法國就核準(zhǔn)了四個漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目。龍源電力、上海電氣、遠(yuǎn)景能源、金風(fēng)科技、明陽智能等國內(nèi)海上風(fēng)電龍頭企業(yè)，也均在進(jìn)行布局。目前，龍源電力“漂浮式海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與示范工程”已完成初步設(shè)計，正在進(jìn)行水池試驗(yàn)。
經(jīng)濟(jì)性逐漸顯現(xiàn)
業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，隨著8-10兆瓦機(jī)組逐步成熟、10-18兆瓦樣機(jī)陸續(xù)誕生，大功率浮式機(jī)組在降低風(fēng)場總投資上越來越具有優(yōu)勢，同一海域的幾十臺漂浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)可規(guī)?；龀蓸?biāo)準(zhǔn)型式，從而降低開發(fā)成本。可以預(yù)見，漂浮式風(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。
“隨著水深增加，漂浮式技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性逐漸凸顯。”中車株洲電機(jī)有限公司授級高級工程師李進(jìn)澤介紹道，據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會預(yù)測，到2030年底，全球漂浮式風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1500萬千瓦，保守估計到2050年，漂浮式機(jī)組成本將下降38%。
“隨著海上漂浮式風(fēng)電機(jī)組容量的持續(xù)增大，關(guān)鍵部件的重量將成為影響機(jī)組成本的重要因素，發(fā)電機(jī)作為機(jī)組重要部件之一，實(shí)現(xiàn)輕量化至關(guān)重要。”段志強(qiáng)認(rèn)為，隨著海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)進(jìn)入平價時代，將有效降低發(fā)電機(jī)的設(shè)計冗余，同時通過對新材料、新工藝、新技術(shù)的研究，可推出低成本、高可靠性的漂浮式電機(jī)。如通過蒸發(fā)冷卻、超導(dǎo)電機(jī)、集成型電機(jī)、碳纖維材料等技術(shù)創(chuàng)新，在保證安全性和可靠性的前提下，將發(fā)電機(jī)重量降至最輕，從而降低機(jī)組載荷。此外，通過電磁優(yōu)化設(shè)計技術(shù)結(jié)合高效冷卻技術(shù)可提升發(fā)電機(jī)性能，有望將發(fā)電機(jī)發(fā)電效率提升至98.5%，達(dá)到降本目的。
在中國船舶集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司研究院機(jī)械所副所長譚術(shù)平看來，除了浮式機(jī)組容量大型化、浮式基礎(chǔ)輕量化、“浮式風(fēng)電+”外，浮式機(jī)組定制化也是海上風(fēng)電發(fā)展的重要方向。
建議明確規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)
記者采訪發(fā)現(xiàn)，漂浮式風(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)很多，包括風(fēng)機(jī)、基礎(chǔ)+系泊、動態(tài)電纜、升壓換流站等。目前，浮式風(fēng)機(jī)設(shè)計理念在不斷驗(yàn)證中。漂浮式基礎(chǔ)即可大致分為單立柱式、半潛式、張力腿式、駁船式等，前三者目前研究最為廣泛，半潛式大概占50%。
DNV數(shù)字化服務(wù)部浮式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品經(jīng)理張帆說，目前，浮式風(fēng)機(jī)配套單機(jī)裝機(jī)量越來越大，浮式風(fēng)電在研項(xiàng)目或者在研概念大類有40多個，基本按照半潛式、立柱式、駁船式等不同的理念來執(zhí)行。“據(jù)我們觀察，暫時沒有哪種類型的浮式風(fēng)機(jī)概念能比其他類型具有明顯優(yōu)勢。目前，浮式風(fēng)機(jī)尚處于初步發(fā)展階段，其設(shè)計和發(fā)展相比傳統(tǒng)固定式風(fēng)機(jī)更加復(fù)雜。”
業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，目前漂浮式海上風(fēng)電設(shè)計規(guī)范相對保守，風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全系統(tǒng)基本沿用海上油氣平臺設(shè)計，但實(shí)際操作中仍存在差異，建議相關(guān)部門明確浮式基礎(chǔ)等規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)，以便浮式基礎(chǔ)的安全設(shè)計及商業(yè)化。
