信息化平台登录 EN
首页 行业信息 风电信息
中国海上风电的十个“最”!
时间:2021-07-22 10:27

来源:海上风电观察 作者:刘陈真子

第一次工业革命以来,人类开发利用自然资源的能力不断提高,大量化石燃料使用,带来了工业和农业的大发展,却也导致全球环境问题频发,对人类的健康危害愈发严重,清洁能源的开发成为破题的关键。海上风电作为清洁能源之一,相较于陆上风电、光伏、水电等清洁能源,具有节约土地资源、发电利用小时数高等特点,且沿海省市多为电力消纳大户,便于海上风电就地消纳。

发展海上风电具有现实意义。首先,习近平同志在第75届联合国大会期间提出中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060 年前实现碳中和。海上风电作为实现碳中和的关键技术之一,发展意义重大。其次,受中美经贸摩擦、全球疫情及单边主义抬头等不确定性因素影响,化石能源的供给稳定性下降,而我国近70%的石油,近40%的天然气依赖进口,能源安全问题日渐严重。海上风电对提高能源自给能力、改善能源结构和提高能源安全具有重大意义,海上风电的发展对于减少能源依赖变得经济可行。再次,海上风电具有产业链长、带动就业能力强、创新程度高等特点。在能源系统电气化的时代,全球市场对于海上风电需求与日俱增,结合我国超大规模市场优势和内需潜力发展海上风电,对构建安全、自主、可控的现代化产业链,改善民生就业,扩大风电产业的国际影响力都有积极的推动作用。因此,海上风电的发展对形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局有重大意义。

根据全球风能理事会(GWEC)最新发布的数据显示,2020年全球海上风电新增装机超过6GW,为历史最高水平。中国连续第三年成为海上风电最大市场,2020年新增海上风电并网容量超过3GW,占到全球增量的一半,荷兰以近1.5 GW的新增装机排在全球第二位。英国依然是海上风电装机最多的国家,总装机量超过10 GW,中国则超过德国,成为全球海上风电装机第二多的国家。

新的能源消费形势、新的国际政治形势、新的技术发展形势,引导海上风电呈现风电场规模化、远海化、深海化,海上风电风机、叶片、升压站等各环节大型化,海上风电产业链国产化、全面化,海上风电产业园区大型化、专业化等趋势。在此过程中,形成了多个中国海上风电之“最”,本文通过梳理中国海上风电风电场、风机、产业链、产业园区等多领域多环节中最前沿的案例,以期为中国海上风电发展提供借鉴及文献参考。

海上风电的度电成本高居不下,即使海况和海底条件较好的江苏,海上风电的度电成本也超过0.6元/千瓦时,远高于火电、水电等成本。2022年海上风电将“平价”,上网电价由0.85元/kwh降至0.391元/kwh,海上风电补贴将取消,但海上风电建设开发、建设成本居高不下,难以满足开发要求。海上风电场规模化、深远海化发展成为有效的降本路径,江苏、广东成为海上风电场规模化的领头羊。

1、三峡广东阳江沙扒海上风电项目,亚洲在建单体容量最大的海上风电场。三峡沙扒项目共规划5期,总装机容量170万千瓦,安装269台海上风电机组,建设3座海上升压站,采用220千伏海缆接入陆上集控中心。项目全部建成后每年可提供上网电量约47亿千瓦时,可满足约200万户家庭年用电量,与同等规模的燃煤电厂相比,每年可节约标准煤约150万吨、减排二氧化碳约400万吨,将为实现粤港澳大湾区的能源结构转型提供有力支持。该项目是国内首个“百万千瓦级”海上风电基地,为我国海上风电集中连片规模化开发先行先试。截至2021年7月15日,该项目风机吊装容量突破100万千瓦,标志着国内首个百万千瓦级海上风电场从蓝图走向现实。

2、华能如东海上风电场,国内最大已建成海上风电场。总装机容量达70万千瓦,规模为目前国内最大,预计年发电量为17.5亿千瓦时,每年可减少二氧化碳排放超146万吨,可满足约50万户家庭年用电量,与同等规模燃煤电厂相比,每年节约标煤约28万吨、节约淡水约111万立方米,节能减排效益显著。

3、广东华电阳江青洲三500兆瓦海上风电项目,国内离岸最远、水深最深、单机容量最大的海上风电在建项目。场址位于广东省阳江市沙扒镇附近海域内,场址涉海面积约81.03平方千米,水深范围41米-46米,场址离岸最近距离约55千米。项目规划装机总容量为500兆瓦,安装37台轮毂高度106米、单机容量6.8兆瓦风机和30台轮毂高度115米、单机容量8.3兆瓦风机。

近海风电机组的单机容量越来越大,自2014年以来,海上风电单机容量年均增长16%,西门子歌美飒于2021年推出SG 14-222 DD型号的海上风电机组,单机容量已达14MW,与前代产品相比,能源年产量可增加25%。海上风电机组大型化,提高风资源利用效率的同时,也降低了度电成本。同时,风机的配套产品叶片尺寸也不断扩大,码头运输能力要求不断提高,施工吊装难度不断增强。

4、东方电气10MW海上风电机组,单机容量亚太地区最大海上风电机组。该机组于2020年7月13日在三峡集团福建福清兴化湾二期海上风电场成功并网发电,标志着我国具备10兆瓦大容量海上风机自主设计、研发、制造、安装、调试、运行能力,是实现海上风电重大装备国产化的重要成果。该型机组针对福建、广东等海域I类风区设计,具备超强抗台风能力。在年平均10米/秒的风速条件下,单台机组每年可以输送出4000万度清洁电能,可以减少燃煤消耗12800吨,二氧化碳排放33500吨,可满足20000个三口之家的家庭正常用电需求。

5、双瑞风电10MW-SR210型叶片,长度达102米,为中国最长10MW海上风电叶片。10MW-SR210型叶片,适用I类风区,风能转化系数高,单台风机全年发电可满足5万个中国家庭一年的用电量,每年能够减少5万吨二氧化碳排放。该产品于2021年2月8日在中国船舶集团七二五所双瑞风电江苏盐城基地下线,具有安全可靠、设计创新、定制化降本等优势。

6、如东小洋口风电母港,全国第一个海上风电母港。作为风电装备制造企业产品的重要“出海口”,如东小洋口风电母港的建成投运,有效解决了本地风电装备制造企业大型机组出海难的问题。过去,风电机组走水运,需要从长江多次转运,成本高,隐患多,一旦受到潮汐影响,还会耽误交付。而小洋口风电母港建成后,几乎可以满足大型机组24小时出运需要。截至2020年底,小洋口风电母港一期核心功能区已全部打造完成,形成长2.5千米、平均水深7米的航道和长、宽各400米左右的挖入式港池,可满足5000吨船舶全天候出海。同时,二期进入设计阶段,全面建成后,年吞吐能力将达到100万吨至150万吨,并且功能也更为多元化。

7、“海龙瑞彩”号,单月吊装12台6.45MW海上风电机组,创该规格全国单月最高吊装记录。“海龙瑞彩”号自2021年3月下旬到达风场后,广东湛江项目部精心组织,密切配合:项目专员紧盯风机设备发运情况,确保施工作业面供货紧跟现场施工进度;项目船机人员仔细分析风场海况的风向及潮流转向,合理安排主施工船舶、运输船进撤点,制定最优进点计划;项目技术人员不断优化施工方案,最大程度提高海龙瑞彩施工效率;项目安全人员高度关注现场施工,确保项目安全文明施工。截至6月底,“海龙瑞彩”号共顺利完成24台风机吊装任务。

产业链国产化成为各国发展的目标。英国2019年发布的产业战略规划中提出每个海上风电项目在英国本土采购的设备和服务最低比例从目前的48%提高到2030年的60%,还明确提出专门拨付2.5亿英镑来补贴英国本土海上风电供应链企业。我国海上风电总量已跃居全球第二,但核心零部件依然受到国外制约,导致供应链出现木桶效应,在疫情期间尤为显著。2020年底中央经济工作会议强调,产业链供应链安全稳定是构建新发展格局的基础。要统筹推进补齐短板和锻造长板,针对产业薄弱环节,实施好关键核心技术攻关工程,增强产业链供应链自主可控能力。在此指导下,海上风电产业链国产化逐步推进。

8、华能盛东如东海上风电项目,中国国产化程度最高的海上风电场。该项目是国内第一个批量化、规模化应用5兆瓦级国产机组的海上风电场,也是目前国内国产化程度最高的海上风电场,其安装的HZ-171-5兆瓦机组实现一级部件100%国产,所有元器件级零件国产化率超过95%。该项目的建成投运对于助力碳中和、碳达峰目标实现,打破国外的技术垄断和封锁,实现海上风电全产业链国产化和海上风电平价化具有重要意义。

海上风电安全不容忽视。近年来,国内外先后发生了一系列的海上风电工程事故,不安全因素逐渐显露出来。科学的检测及运维成为保障海上风电安全可靠运行的关键。

9、国家海上风电装备质量检验检测中心,全国最早的国家级海上风电装备公共检测检验与技术服务平台。该中心建有整机实验室、叶片实验室、在役机组检验实验室、化学实验室,配备风电仿真计算平台、风电机组机械载荷、电能质量、功率特性、电网故障、电网适应性、噪声、无损探伤、叶片固有频率、静力、疲劳、化学品理化性能等各类检测系统200余套,检测、检验、研发各类人员100余人,在海上风电装备领域形成了从原材料、部件、整机到在役机组的全生命周期检验、检测服务能力。同时推动产业链上下游协同,参与国际标准制修订,加强国际合作交流,引入金融保险等配套服务,逐步打造成国际领先、全球知名的创新型海上风电装备公共服务平台。

10、南通,国内海上风电运维船最大基地。根据DNV的测算,每台海上风电机组平均每年有高达40次停机故障,整体故障率约3%,大约每30台海上风机就需要1艘专业的的运维船。相对于海上风电突飞猛进的开发建设,运维船的市场也即将在国内盛大开启。国内九成的风电运维船出自南通,像启东的南通风电运维海工公司,就是国内这一领域的“拓荒者”之一。来自于南通风电运维海洋工程有限公司的“风电运维5号”,是国内最早投入工程应用的海上风电运维船。

总结

能源是一个国家国民经济增长、国家安全维护的重要基础和保证。多年来中国能源存在供需不平衡、供应链不安全、使用不安全和结构不安全等威胁。中国海上风能资源丰富,具有发展海上风电的天然优势,适合大规模开发建设海上风电。自2007年起经过十多年的试点和探索,先后在江苏省、广东省、福建省、浙江省、山东省等沿海地区布局了各具特色的海上风电场。目前已经积累了一定的产业基础和技术基础。如今在“双碳”目标驱动下,海上风电作为清洁可再生能源必将发挥重大作用。