3月30日，碧海藍(lán)天下，白色的風(fēng)機(jī)高高聳立，巨大的槳葉悠悠轉(zhuǎn)動(dòng)，將廣闊大海的陣陣海風(fēng)化為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)能。
這里是位于廣東省陽(yáng)江市沙扒鎮(zhèn)海域的國(guó)內(nèi)首個(gè)百萬(wàn)千瓦級(jí)海上風(fēng)電項(xiàng)目——三峽陽(yáng)江沙扒海上風(fēng)電項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱“三峽陽(yáng)江項(xiàng)目”)。截至3月25日，該項(xiàng)目生產(chǎn)電能突破10億千瓦時(shí)，可替代標(biāo)準(zhǔn)煤30.76萬(wàn)噸，相當(dāng)于50萬(wàn)個(gè)三口之家一年的正常用電量。
近年來(lái)，在全球綠色浪潮與“雙碳”目標(biāo)的雙重驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)海上風(fēng)電“藍(lán)色引擎”動(dòng)力十足。2021年，中國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模躍居世界第一，形成了完整的具有領(lǐng)先水平和全球競(jìng)爭(zhēng)力的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈與供應(yīng)鏈。正如國(guó)家能源局新能源和可再生能源司司長(zhǎng)李創(chuàng)軍所說(shuō)：“中國(guó)海上風(fēng)電實(shí)現(xiàn)了從小到大、從弱到強(qiáng)、從發(fā)展緩慢到跨越式發(fā)展的重大突破。”
攻堅(jiān)克難——
“走向藍(lán)海”成“必答題”
若想實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，清潔能源業(yè)務(wù)亟需跨越式、差異化發(fā)展。由于裝機(jī)增速放緩，原本具有先發(fā)優(yōu)勢(shì)的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正面臨被反超的局面。向海而興、向海圖強(qiáng)，“走向藍(lán)海”成為行業(yè)破局的“必答題”。
“中國(guó)不僅要開發(fā)好陸地資源，也要走向藍(lán)海，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)。海上風(fēng)電能夠促進(jìn)科技進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是一個(gè)很重要的產(chǎn)業(yè)鏈。”中國(guó)工程院院士劉吉臻說(shuō)。
事實(shí)上，發(fā)展海上風(fēng)電，中國(guó)擁有天然優(yōu)勢(shì)——海岸線長(zhǎng)、可利用海域面積廣，擁有極大發(fā)展空間。
三峽集團(tuán)三峽新能源公司董事長(zhǎng)、黨委書記王武斌介紹，風(fēng)電塔筒矗立海上，海床上的基礎(chǔ)工程必須做得扎實(shí)牢靠，塔筒頂端裝上葉輪后，海風(fēng)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電流通過(guò)埋在海底的海纜傳導(dǎo)至海上升壓站，再以高壓方式并入電網(wǎng)，最終傳送至千家萬(wàn)戶。
然而，海洋風(fēng)電工程建設(shè)，絕非易事。
“不同于河流大壩建設(shè)，海上風(fēng)電施工需要登船作業(yè)，一天24小時(shí)基本都是在海上漂泊。”作為一名擁有9年海上風(fēng)電工作經(jīng)驗(yàn)的老兵，三峽陽(yáng)江項(xiàng)目工程管理部經(jīng)理滕華燈告訴本報(bào)記者，受制于復(fù)雜多變的自然條件，海上風(fēng)電施工往往面臨極大挑戰(zhàn)。
以陽(yáng)江海域?yàn)槔磕?0月至第二年2月為季風(fēng)季節(jié)，風(fēng)高浪急，冬季涌浪基本在2.5米以上，最高時(shí)可達(dá)4米以上，每年的可作業(yè)天氣窗口只有100天左右。
“我們團(tuán)隊(duì)平均年齡只有29歲，但大家的求知欲非常強(qiáng)，時(shí)常聚在一起開會(huì)，優(yōu)化施工方案。”面對(duì)惡劣海況，滕華燈帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)邊學(xué)邊干，積極推動(dòng)新技術(shù)應(yīng)用，成功建成了亞洲單體容量最大的海上升壓站，敷設(shè)了國(guó)內(nèi)首根大容量光電復(fù)合海纜，三峽陽(yáng)江項(xiàng)目成為國(guó)內(nèi)首個(gè)集中連片規(guī)模化開發(fā)的海上風(fēng)電項(xiàng)目。
廣袤的大海除了令人生畏的海浪，海底地質(zhì)條件也變化莫測(cè)。“在豆腐上插筷子”，便是對(duì)潮間帶風(fēng)電基礎(chǔ)施工最形象的比喻。
“在泥濘的灘涂上給風(fēng)電送出工程立塔架線，經(jīng)常需要在齊腰深的水中吊裝作業(yè)，這一站就是大半天……”2012年前后，一批潮間帶海上風(fēng)電試驗(yàn)場(chǎng)項(xiàng)目落地江蘇省如東縣，回顧起當(dāng)年情景，國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司如東縣供電分公司協(xié)理員瞿成不無(wú)感慨。
當(dāng)時(shí)，樁基建造多采用開挖式線澆基礎(chǔ)，樁基深度一般在4米左右。然而，“海與陸”如同“天與地”，陸上成功經(jīng)驗(yàn)很難完全移植到海上。灘涂地質(zhì)多是流沙，往往第一天打好的樁基，第二天就在流沙擠壓下出現(xiàn)變形、移位等情況。
通過(guò)不斷摸索，施工團(tuán)隊(duì)最終決定采用灌筑樁建造方法，根據(jù)不同塔基所在環(huán)境的不同，增加樁基樁深，平均樁基在8到30米，提供足夠的支撐力。“在建材選用上，我們建議施工單位選用抗硫酸鹽水泥，能有效抵抗海水、鹽堿地的腐蝕，保障風(fēng)電成功并網(wǎng)。”瞿成對(duì)本報(bào)記者說(shuō)。
伴隨設(shè)備技術(shù)的日趨成熟，開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，近兩年，中國(guó)海上風(fēng)電開發(fā)逐步進(jìn)入加速期。2021年底，多個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目迎來(lái)集中并網(wǎng)：12月10日，華能山東半島南4號(hào)全容量并網(wǎng)，成為山東省首個(gè)實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)的海上風(fēng)電項(xiàng)目;12月25日，江蘇大豐海上風(fēng)電項(xiàng)目正式全容量并網(wǎng)發(fā)電;12月29日，大連莊河海上風(fēng)電場(chǎng)址項(xiàng)目最后一臺(tái)海上風(fēng)機(jī)順利并網(wǎng)……
“從全球來(lái)看，中國(guó)海上風(fēng)電起步不算很早，但現(xiàn)在已經(jīng)展現(xiàn)出了非常良好的前景。”劉吉臻說(shuō)，“我相信，作為中國(guó)能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的一個(gè)重要戰(zhàn)略支撐，未來(lái)，中國(guó)海上風(fēng)電還會(huì)持續(xù)高速發(fā)展。”
立足創(chuàng)新——
核心競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)明顯
在中國(guó)海上風(fēng)電早期發(fā)展階段，多選用陸地機(jī)組進(jìn)行適應(yīng)性改造后下海應(yīng)用，雖具有一定可靠性，但單機(jī)容量一般較小;若引進(jìn)國(guó)外設(shè)備，國(guó)內(nèi)企業(yè)并不掌握其核心技術(shù)，運(yùn)維、優(yōu)化亦受制于人。
在此背景下，中國(guó)立足科技創(chuàng)新，加快核心技術(shù)攻關(guān)，目前已具備大兆瓦級(jí)風(fēng)電整機(jī)、關(guān)鍵核心大部件自主研發(fā)制造能力。
近日，中國(guó)自主研制的13兆瓦抗臺(tái)風(fēng)型海上風(fēng)電機(jī)組，在福建三峽海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園順利下線，這是目前中國(guó)已下線的亞洲地區(qū)單機(jī)容量最大、葉輪直徑最大的風(fēng)電機(jī)組，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%。
據(jù)介紹，該機(jī)組由中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司自主研制、擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。“以一個(gè)100萬(wàn)千瓦的項(xiàng)目測(cè)算，與10兆瓦機(jī)組相比，選用13兆瓦風(fēng)電機(jī)組可減少機(jī)位23個(gè)，節(jié)約工程造價(jià)約5億元，將有效降低度電成本，提高業(yè)主投資收益率。”東方電氣風(fēng)電股份有限公司副總經(jīng)理鄭大周介紹。
值得一提的是，13兆瓦抗臺(tái)風(fēng)型海上風(fēng)電機(jī)組的成功問(wèn)世，離不開福建三峽海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園的孵化培育。
“8家國(guó)內(nèi)外知名風(fēng)機(jī)廠家在這里同場(chǎng)競(jìng)技，不僅為我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展遴選出最合適的風(fēng)機(jī)，還有助于推進(jìn)海上風(fēng)電高端裝備國(guó)產(chǎn)化、大型化。”王武斌告訴記者，通過(guò)深度整合產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)業(yè)園在全面分析中國(guó)海上風(fēng)電開發(fā)實(shí)際需求與各廠家技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)后，通過(guò)多輪協(xié)調(diào)，明確重要指標(biāo)參數(shù)，深度參與大容量海上風(fēng)電機(jī)組研發(fā)全過(guò)程。“同時(shí)，我們還從技術(shù)、資金等給予廠商支持，從用戶端提供技術(shù)應(yīng)用反饋，與廠商實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步、互利共贏，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)行業(yè)升級(jí)。”
2021年12月25日，如東海上風(fēng)電柔性直流輸電工程全面投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)在柔直海上風(fēng)電領(lǐng)域“零”的突破。江蘇方天電力技術(shù)有限公司承擔(dān)著為其并網(wǎng)核心——海上換流站調(diào)試試驗(yàn)的關(guān)鍵任務(wù)。
“柔性直流技術(shù)是一種新型直流輸電技術(shù)，能有效控制通過(guò)的電能，就如同在電力系統(tǒng)中接入一個(gè)完全可控的‘水泵’，能精準(zhǔn)控制‘水流’的方向流量等。”方天公司電氣技術(shù)中心項(xiàng)目經(jīng)理?xiàng)畲赫f(shuō)。
安全穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電大容量、遠(yuǎn)距離、直流輸送，牽起海陸兩端的高壓輸電電纜的性能至關(guān)重要。“在耐壓試驗(yàn)中，需要確保電纜充分放電。過(guò)去只能自然放電，等著電壓逐漸下降。”楊春介紹，經(jīng)測(cè)算，柔直工程自然放電最起碼要10個(gè)小時(shí)，而試驗(yàn)期間正值夏季臺(tái)風(fēng)高發(fā)，作業(yè)窗口期極為有限，如果沿用傳統(tǒng)方式，會(huì)影響整體進(jìn)度。
為此，方天公司在電纜設(shè)計(jì)制造階段就提前介入，與電纜制造商聯(lián)合攻關(guān)，研發(fā)出世界首臺(tái)針對(duì)海陸直流電纜交接試驗(yàn)的大容量直流設(shè)備專業(yè)放電系統(tǒng)，攻克了多項(xiàng)世界性難題，將放電時(shí)間縮短至50分鐘以內(nèi)。
“綜合來(lái)看，中國(guó)本地化研發(fā)制造的大容量海上風(fēng)電機(jī)組、超長(zhǎng)葉片、長(zhǎng)距離輸電工程等一系列海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)均取得重要突破，技術(shù)創(chuàng)新能力處于全球第一梯隊(duì)，核心競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)明顯。”中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)秦海巖表示。
機(jī)遇涌現(xiàn)——
規(guī)模化發(fā)展前景可期
作為單體規(guī)模大、年利用小時(shí)數(shù)高的風(fēng)電發(fā)展類型，這些年，海上風(fēng)電優(yōu)勢(shì)盡顯，發(fā)展機(jī)遇正加速涌現(xiàn)。
“‘十四五’期間，海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)將進(jìn)一步走向規(guī)模化。”國(guó)家能源局新能源和可再生能源司副司長(zhǎng)王大鵬表示，隨著相關(guān)指導(dǎo)性文件的發(fā)布，海上風(fēng)電“高質(zhì)量躍升發(fā)展”的主題將逐漸明確。
3月21日，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，提升東部地區(qū)能源清潔低碳發(fā)展水平，要積極推進(jìn)東南部沿海地區(qū)海上風(fēng)電集群化開發(fā)，重點(diǎn)建設(shè)廣東、福建、浙江、江蘇、山東等海上風(fēng)電基地。
與此同時(shí)，多地也錨定“藍(lán)海”，相繼出臺(tái)規(guī)劃，推進(jìn)海上風(fēng)電規(guī)模化開發(fā)。
山東省積極開拓海上風(fēng)電“主戰(zhàn)場(chǎng)”，聚焦渤中、半島北、半島南三大片區(qū)，全力打造千萬(wàn)千瓦級(jí)海上風(fēng)電基地。加快啟動(dòng)平價(jià)海上風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)，推動(dòng)海上風(fēng)電與海洋牧場(chǎng)融合發(fā)展試點(diǎn)示范，探索海上風(fēng)電項(xiàng)目與其他開發(fā)利用方式分層立體開發(fā)，發(fā)揮海域資源利用的綜合效益，推動(dòng)海上風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展。
《廣東省海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出，“十四五”期間廣東省將推動(dòng)海上風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模化開發(fā)，力爭(zhēng)到2025年底全省風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1800萬(wàn)千瓦，推動(dòng)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展，加快建設(shè)陽(yáng)江、粵東海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)基地。
《江蘇省“十四五”海上風(fēng)電規(guī)劃》明確，“十四五”規(guī)劃海上風(fēng)電項(xiàng)目場(chǎng)址共28個(gè)，規(guī)模909萬(wàn)千瓦。“我們將依托豐富的海洋資源，大力發(fā)展海上風(fēng)電，爭(zhēng)取到2030年，可再生能源電力總量要占到全社會(huì)用電量比重的35%左右。”江蘇省能源局新能源處處長(zhǎng)盧先率介紹。
業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，隨著規(guī)模化發(fā)展的到來(lái)，漂浮式海上風(fēng)電將成為未來(lái)新賽道。
專家表示，相比于傳統(tǒng)海上風(fēng)電的固定式基礎(chǔ)，漂浮式海上風(fēng)電的適用范圍更大。其浮式基礎(chǔ)可自由移動(dòng)，且易于拆除，適用海域類型更廣。在經(jīng)濟(jì)性層面，漂浮式海上風(fēng)電未來(lái)也更有提升潛力，例如可采用集成結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化程序，降低海上安裝費(fèi)用。
據(jù)了解，中國(guó)漂浮式海上風(fēng)電目前處于工程化示范階段，演示驗(yàn)證項(xiàng)目相繼裝機(jī)運(yùn)行測(cè)試，如中國(guó)首臺(tái)漂浮式海上風(fēng)電試驗(yàn)樣機(jī)——“三峽引領(lǐng)號(hào)”已于2021年正式完成風(fēng)電機(jī)組吊裝，中國(guó)海裝工程化示范項(xiàng)目也將于今年初建設(shè)完成。
此外，海上風(fēng)電與海洋牧場(chǎng)、海上油氣、海水淡化等多種能源資源的綜合開發(fā)利用及融合發(fā)展，也將是未來(lái)海上風(fēng)電的重要發(fā)展方向。
“產(chǎn)業(yè)協(xié)同與多能互補(bǔ)將成為海上風(fēng)電未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，規(guī)模化、定制化、智慧化、大型化是降本增效的可靠途徑。”三峽集團(tuán)江蘇分公司總經(jīng)理袁英平建議，應(yīng)建立海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋海上風(fēng)電的規(guī)劃設(shè)計(jì)、選址，以及海上風(fēng)電專業(yè)服務(wù)、軟件開發(fā)等。
盧先率說(shuō)，未來(lái)，江蘇省在海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)協(xié)同開發(fā)方面，要做一些示范性、探索性工作。“目前，我們一些海上風(fēng)電企業(yè)已經(jīng)探索了結(jié)合海上光伏的模式，技術(shù)上有待進(jìn)一步突破。”
