未雨绸缪！海上风电繁荣之下的隐忧
发布日期：2023/4/11
中国海上风电市场持续繁荣。根据数据显示，2022年中国海上风电新增吊装容量516万千瓦，约占全球的54%。截至2022年年底，我国已累计建成近10个海上风电产业园，海上风电累计并网装机量超3000万千瓦，保持世界领先地位。
数据的繁荣，得益于中国新能源产业发展取得的非凡成就，是一代代风电人踔厉奋发的成果。但我们也清醒认识到海上风电发展仍旧面临着不小的挑战。虽然机组大型化已成为海上风电发展默认的方向，但大型化的过程也伴随着一系列的挑战和风险。
从2011年至2021年，国内新增海上风电平均单机容量已从2.7MW提升至5.6MW，进入22年海风招标机型根据不同地区的风资源要求提升为8-10MW以上。CWEA数据显示，2022年我国下线的新型海风机组的平均单机容量达11.5MW。
与此同时，我国海上风电大型化机组实现突破，2022年11月，金风科技与三峡集团联合研发的GWH252-16MW海上风电机组下线，单机容量和叶轮直径上实现了世界级领先，入选“2022年度十大国之重器”，次月中国海装H260-18MW机组下线，记录再创新。
不禁疑问，对于国补退坡一年还尚未完全实现平价的海上风电来说，大型化进程是否太快了？海上风电机组运行环境复杂，机组更迭提速，压缩研发的周期，现有技术储备能否应对当前的飞速发展，又将如何保证可靠性？海上风电的发展还有哪些制约？
大型化降本明显，但受市场驱动进程过快
陆上低价的风，终是吹到了海上。
金风科技海上业务单元总经理于晨光认为，机组大型化的进程受到市场的驱动，超出预期的快速到来，总体上来看是有些快了，最近一两年时间机组迭代的增幅就超过了原先将近10年的时间，质量可靠性的保障至关重要。
国补退坡让尚未完全成熟的海上风电迈入平价时代，随之面临的上网电价下降50%和竞争更为激烈的海上市场。22年至今招标数景气，海风进入装机高增年，结合今年一季度财报表现，整机商与上游零部件呈现冰火两重天。
这也意味着开发商的IRR要求没有下降，降低度电成本的主要压力就落在了整机厂商身上。
当前，海上机组单位千瓦的售价已经降了50%-60%。不可否认，大型化和轻量化进程加速，规模效应和零部件耗量下降为机组成本带来下行空间，除此之外我们也看到，整机企业在无序的价格竞争中承受了很大的经营压力，毕竟技术降本不是一蹴而就的。
于晨光直言：“机组大型化可以有效降低机组和工程成本，但是单机容量并不应该成为我们最关注的考评维度，客户需要的是全生命周期度电成本最优，而机组是否稳定运行，直接关系发电收益及运维成本，所以对产品可靠性的重视要上升到更高的高度。”
实际上，由于中国海上风电市场的特殊性，风机容量的大型化必须配套超长叶片才能实现收益最优，长柔叶片带来的系统可靠性值得市场高度关注。据介绍，金风科技在风电机组长柔叶片设计开发、气动载荷方面承担了“大型风电机组仿真及试验系统开发与研制”等863计划课题、“大功率风电机组研制与示范”国家科技支撑计划课题，项目均已完成验收。
叶片材料是玻纤还是碳纤的选择对成本的影响起到了很大的作用，特别对于超大型叶片，碳纤维材料轻量化在整体成本最优进程中具有明显的优势。
“碳纤维材料叶片单从叶片成本看没有优势，但由于碳纤维材料叶片的轻量化带来的整机载荷降低，与超大叶片采用玻纤叶片相比，碳纤叶片带来的支撑结构综合成本反而下降。”以市场某机型相关数据为例，采用碳纤维叶片相比玻纤叶片相比载荷下降15%，由此带来的支撑结构成本下降至少5%。海上超大型叶片材料的选择导向也反映了是以客户度电成本最优还是单纯考虑主机成本最优。
在未来大兆瓦大叶轮的批量化应用上，还有很长的路要走。
机组可靠性更应重视，避免上演劣币驱逐良币
当前行业似乎陷入一种恶性循环，一场劣币驱逐良币的戏码可能正在上演。
海上风电机组运行环境复杂、严酷，高运维、成本竞价、平价上网竞争环境使得业主期望海上风电设备有更高可靠性、更好发电性能；风电设备制造商渴望产品少维修、终生免维护，也期望市场能够理性，进入到度电成本最优、更加重视可靠性等；电网希望不停机，同时输出稳定电量。可以看出，提高产品质量可靠性成为行业的共同愿望和追求。
然而，现状是风机只一味的追求大，追求低价，追求推出更新一代的大兆瓦机组，机组更迭的速度愈快，留给设备研发的时间越短，长此以往将扼杀技术创新的空间。
“去年，金风科技近千台海上机组MTBF（无故障间隔小时数）行业领先，得到客户的高度认可。”于晨光告诉「能见」：“首先，可靠性是设计出来的。”
所谓设计出的可靠性，要求在复杂的外部环境下首先要保证可靠性，不仅是自身产品路线的可靠性，还要拉动上下游的研发力量，包括但不限于从技术规格做出明确的高要求，选择行业领先的合作伙伴，每年进行供应商严格的评审等，保证在设计上可靠性达到最优。
其次，测试验证的可靠性。“通过完备的测试验证工作，充分模拟机组现场运行状态，在大型化机组创新设计中识别出真正的短板，确保下线产品可靠。”
不过，目前只有金风科技等几家屈指可数的头部厂商愿意为机组的可靠性性能保证进行测试实验的技术投入，很多的整机商还并没有意识到测试实验的重要性，尤其在需要长期较高投入又无法直观看到经济价值的情况下。
最后，对产品开发过程进行平台化和模块化打造。于晨光介绍道：“目前行业主流机型开发路线中，越来越多采用平台化设计。金风新一代中速永磁产品开发过程中，沿用成熟技术平台，中速永磁机组复用90%以上的直驱机组技术，高度复用成熟的系统与零部件，高度共享供应链体系和备品备件，可以有效规避问题。”
用海冲突增加非技术成本支出
2022年，海南省发布海上风电项目规划建设1230万千瓦，至此我国海上风电开发从渤海重新延升至南海。2023年初大量海风项目重新启动核准和招标，这意味着此前制约海风建设相关问题将逐步得到解决。
“除了制约海上风电发展的技术层面的约束外，还有一方面是非技术层面的制约。”于晨光表示：“海上风电场占用海域面积较大，且与其他海域空间存在交叉，可能造成用海冲突。现有海上风电场的建设实践表明，除技术难关外，各部门所辖海域的用海冲突也会阻碍海上风电开发进度，增加非技术成本的支出。”
据了解，海上风电开发企业在向自然资源部门进行用海申报时，按照各自项目的征地、拆迁、补偿等情况以及经济性等原则，确定其机组布局、路由走向及登陆点等。虽然海上风电场大致是按照集中连片的原则划定的，但陆上集控中心、输电海缆路由却是分散的，造成海域资源和岸线资源的浪费，也影响了项目的审批进度。
他呼吁：“海上风电的资源开发或许可以由政府统一进行规划，渔业和军事等部门应统筹协同，解决各部门用海冲突的矛盾，提前避开军事、航道、保护区等限制区域，尽量避免在项目执行中对每个项目进行军事影响评估。或者通过国土空间规划加强对海上风电开发活动的指导与约束，在规划阶段完善监管力量，加强对海上风电的监督管理。”
来源：能见 作者：李洋
