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我国海上风电步入“大兆瓦”时代 培育完备的海上风电供应链体系迫在眉睫
2019-09-02 来源:中国电力报
 8月21日,具有完全自主知识产权、国内首台10兆瓦海上永磁直驱风力发电机在东方 电气研制成功,并将发往福建安装在兴化湾风场。海上风机单机容量从5兆瓦、7兆瓦、8兆瓦再到10兆瓦的不断递增,恰似我国海上风电建设成本不断下降的缩影。
 
“我国与欧洲海上风电技术差距正在逐步缩小,海上风电机组单机容量正在逐步提高,大兆瓦机组是海上风电的必然趋势。”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩介绍说,大兆瓦机组可以大幅提高发电量,节约运维成本。目前,单机容量12兆瓦、15兆瓦的海上风机研究制造已提上日程,我国海上风电步入大功率、大兆瓦机组的新时代。
 
大兆瓦海上风机是大势所趋
 
据中国可再生能源学会数据显示,2017年之前,全球海上风电市场平均商用风机容量低于5兆瓦,2018年,全球海上风电机组平均容量超过了7兆瓦,预计2020年达到8兆瓦,2023年达到10兆瓦。
 
在近两年开发的海上风电项目中,欧洲海上风电6兆瓦以上机组已经占据了主流,6兆瓦以上的机型占到80%,我国海上风电机组以4兆瓦为主,6兆瓦以上机组在逐渐增多。而今年,国内已安装的最大功率海上风电机型已突破7兆瓦,已达到全球海上风机平均容量水平。
 
今年1月25日,明阳智能全球首台MySE7.25兆瓦超大型海上抗台风风电机组在广东揭阳惠来启动吊装,这对于我国超大型海上抗台风机自主研发和继续引领全球海上风电技术创新具有里程碑意义。针对平价/竞价上网要求,增加单机容量,总体建设成本将得以有效降低。以300兆瓦海上风电项目为例,安装5.5兆瓦机组需要55台,而换成7.25兆瓦则只需要41台,节省14个机位点。近年来,明阳智能一直加大海上大功率风机产品的研发和生产,海上风机产品涵盖3/5.5/7兆瓦平台,并启动了8兆瓦~10兆瓦及更大容量水平产品的预研。
 
大兆瓦风机商业化运营对于降低海上风电度电成本意义重大。随着风机单机容量的提升,过去6年,海上风机度电成本下降了一半。风机功率提升、叶片直径扩大后,年发电量也随之增加。除了发电量的提升,大功率风机还可以有效降低成本,在同样的装机规模下,单机功率越大,所需安装的风机台数越少,带来的是成本的降低。比如,海上风电运维占到整个项目生命周期成本的25%至30%,风电场风机台数越少运维成本越低。
 
以上海电气为例
 
继去年12月在福建莆田制造基地发布7兆瓦海上风电机组后,今年8月初,国内首台8兆瓦海上风机在上海电气风电集团汕头制造基地下线。8兆瓦机型单机容量大,用海面积少,整场安装周期短,维护成本更低。
 
供应链配套体系需同步跟上
 
目前,我国海上风电刚刚步入初期发展阶段,在平价上网的压力下,面临着成本高、建设难度大、发展经验不足等挑战和风险。而且,越来越多的风电场进入到远海区、深水区,技术难度逐渐加大,成本相应增加。采用大容量、大兆瓦风电机组是海上风电场集中连片大规模开发所需,它将有效降低风电场度电成本,提高海上风电场规模开发利用的整体经济性,创造更多价值。
 
但不容回避的问题是
 
在大功率海上风机规模应用之前,与之相匹配的齿轮箱、发电机、主轴承、变流器、铸件等核心部件和供应链体系是否跟得上;适合大功率海上风电机组的安装技术、运维技术是否成熟;大功率海上风机应用于我国海况并无先例,其安全性能否得到保障。
 
事实上,供应链一直是我国海上风电规模化发展的掣肘,从开发、采购、运输、安装、运行一直到拆除,海上风场寿命期每个环节的零部件供应商、施工安装方和服务机构都或多或少地存在短缺和不足,加快培育完备的供应链体系已迫在眉睫。
 
“我国海上风电刚刚步入产业化发展的初期阶段。大功率海上风机所需的轴承、主轴、大型铸锻件、大型叶片等需要补齐的短板还很多,适用于海上的大型风电设备无论技术还是产能尚需提高。”秦海岩说,现在适用于海上风电的大兆瓦级风电机组一定要进行充分的研发验证,否则会带来很大风险。
 
国家能源局发布的《风电发展“十三五”规划》指出,要突破10兆瓦级大容量海上风电机组及关键部件的设计制造技术。掌握风电机组的降载优化、智能诊断、故障自恢复技术,掌握基于物联网、云计算和大数据分析的风电场智能化运维技术,掌握风电场多机组、风电场群的协同控制技术。突破近海风电场设计和建设成套关键技术,掌握海上风电机组基础一体化设计技术并开展应用示范。
 
此次国内首台10兆瓦海上永磁直驱风力发电机的研制成功,一举攻破了10兆瓦大型海上风电研制关键瓶颈,实现了我国大兆瓦级风力发电机自主品牌的历史性突破,这也为大功率海上风电机组的规模应用开了个好头。
 
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