技术创新助力海上风电远航
发布日期：2019/7/31
“到2030年，我国发电装机总量将达30亿千瓦，中东部地区最大负荷将达9.7亿千瓦，传统的‘西电东送’模式将难以为继，而中东部地区丰富的海上风电资源将极大地推动我国能源结构转型。”日前，在国家海上风电发电工程技术研究中心学术委员会第六届年会暨国际海上风电高层技术论坛上，国家海上风电工程技术研究中心管理委员会主任、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司（下称“中国海装”）董事长王满昌表示。
同时，多位与会专家表示，随着海上风电技术的发展，海上风电成本正逐步下降，未来海上风电将从近海、浅海走向远海、深海，大兆瓦机组则是我国海上风电设备的必然发展趋势。
近海资源逐步饱和
深水远海是未来方向
近年来，我国海上风电装机规模增长迅速，2018年海上风电新增装机容量达到165万千瓦，同比增幅达到42.7%。我国已成为全球海上风电装机增长最快的国家。
然而，放眼国内外，目前建成的海上风电场绝大多数为近海风电场。未来，走向深水远海成为海上风电的发展方向。
据与会专家介绍，一方面，近海风电更易受到日益严苛的环保生态等制约，发展空间受到挤压；另一方面，深远海范围更广，风能资源更丰富，风速更稳定，在深水远海发展风电，既可以充分利用更为丰富的风能资源，也可以不占据岸线和航道资源，减少或避免对沿海工业生产和居民生活的不利影响。
中国海装研究院副院长董晔弘表示：“我国海上风能资源丰富的区域毗邻用电需求大的地区，大力发展我国海上风电可实现风电能源就近消纳，降低电力输送成本。随着海上风电高速发展，近海资源开发必将逐渐饱和，海上风电势必走向深远海。”
中国工程院院士周绪红指出，远海深海资源极其丰富，与近海风电相比，深海、远海风速更大，风力更加稳定。“海上风电由近海走向远海，由浅海走向深海，是未来发展的必然趋势。”
2012年发布的《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》就曾提出了“双十”原则：即海上风电场原则上应在离岸距离不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时海域水深不得少于10米的海域布局。
中国海上风电是按照潮间带风场—近海风场—深远海风场的发展路径逐步推进。中国近海风资源条件和海床地质条件不如欧洲好，因此，更有必要在远海深水风电技术领域提前谋划，提早储备。
需深厚行业积淀
突破传统技术路径
2016年，离岸距离23公里的华能国际如东八仙角海上风电项目率先开启了我国在远海风电领域的探索。
今年1月，江苏大丰海上风电项目吊装的首台风机离岸距离70公里，打破了海上风电施工国内离岸距离最远纪录。
海上风电开发正向着更深更远的海洋挺进。
业内认为，开发远海风电资源需要深厚的技术积淀。目前，在近海区域的规模化发展将为风电走向深水远海积累必要的经验。
周绪红在论坛上指出，目前我国海上风电产业仍面临诸多挑战。“在海上风电施工安装方面，海上环境复杂，潜在风险较大，海上施工窗口期短是造成海上风电建造成本居高不下的主要原因之一。同时，我国海上风电施工装备相对落后，目前急需研发高效、高可靠性的施工装备。要实现海上风电的平价，我国海上风电不仅需要优化基础结构设计，提高制造安装水平，也需要提高关键部件的国产化程度，提高运维智能化水平，实现效益增值。”
目前我国现有的海上风机主要采用的是固定式基础，基本都安装在浅海区域，水深不超过30米。然而，随着海上风机走向深海，水深增加将导致固定式风机建造安装费用急剧增加。
“深远海风电通常水深超过50米，在这样的海域，以固定打钻、浅滩着床的方式建设风电场，不具备经济性优势。因此，要走向风大浪高的深远海，必须改变技术路径，突破传统海上风电的‘作战半径’。”有专家表示。
浮式风机及大机组赋能
技术创新助力海上风电远航
与会专家指出，水深大于50-60米后，考虑到安装建造成本，提升海上风电经济性，浮式基础将成为深水海域风机重要的支撑平台。
中船重工集团公司七0二研究所副总工程师程小明预测称，未来我国海上风场将会离岸越来越远，单机功率将越来越大，浮式风机将成为未来技术发展的必要路径。
不过，多位与会专家也认为，浮式基础海上风机技术起源于欧洲，我国起步较晚，目前我国浮式基础海上风机技术较国际先进水平仍有一定差距，成本相对高企。
董晔弘表示，目前我国浮式海上风机仍面临着多方面挑战，包括如何得到性价比高、可靠性强的总体设计，如何实现准确、可信的载荷分析，以及如何在复杂海洋环境中提升环境适应、安装运维技术等。为解决现有技术难点，中国海装于2018年承接了国家工信部“海上浮式风电装备研制”高技术船舶科研项目，并计划在我国广东省建设浮式风电装备示范项目。
与此同时，大兆瓦机组技术的突破也将支撑风电走向深水远海。
中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩指出，大兆瓦机组可以大幅提高发电量，节约运维成本，是海上风电的必然趋势，虽然目前成本较高，但随着技术推动，大兆瓦机组成本将逐步降低。
对此，中国海装研究院院长韩花丽也表示认同。“一直以来，我国海上风电风机不断追求大功率，力求降低度电成本，但超大直径设备制造经验却有所不足，制造成本偏高。如何平衡高成本和发电收益之间的矛盾，找到最佳经济拐点，是目前我国风电大机组研发的重要问题。”综合考虑多方面因素，韩花丽指出，10兆瓦级海上风电机组将有望成为下一代海上风电的主力机型。
据了解，由国家海上风电发电工程技术研究中心主导的“10兆瓦级海上风电机组关键技术研究”获中船重工立项，2018年，初步设计方案通过专家评审，目前已进入详细设计阶段。该项目将有效带动风电整机、关键零部件、安装调试运维产业链发展，形成百亿级以上海上风电产业集群，推动占据海上风电市场竞争制高点。
来源:中国能源报 作者:李丽旻
