6月28日14時30分，經(jīng)過30多個小時不間斷的葉片安裝，全球首臺超大容量16兆瓦海上風電機組在三峽集團福建海上風電場順利完成吊裝任務(wù)。這標志著我國海上風電在高端裝備制造、深遠海海上風電施工能力等全產(chǎn)業(yè)鏈上實現(xiàn)重要突破，達到國際領(lǐng)先水平。
52層樓高的“大風機”
(資料圖)
夏季的福建海域風浪較小，是一年中難得的海上施工窗口期。記者從福州長樂海事處海巡碼頭乘船出發(fā)2小時后，一片由風力發(fā)電機組成的海上“森林”映入眼簾。
這里是三峽集團平潭海上風電場，放眼望去，一臺巨型風機的個頭要比周圍其他風機大出不少，格外引人矚目。它就是全球首臺16兆瓦商業(yè)化示范應(yīng)用風電機組，是目前全球范圍內(nèi)已建成的單機容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕的風電機組。
16兆瓦海上風電機組采用四樁導(dǎo)管架風機基礎(chǔ)，輪轂中心高度152米，相當于52層大樓高；機艙、發(fā)電機組合體重達385噸，相當于190臺越野車的重量；葉片長123米，單只葉片重54噸，葉輪掃風面積約5萬平方米，約為7個標準足球場大。
因為體型巨大，16兆瓦海上風電機組吊裝對施工船舶要求很高，項目施工方從廣東沿海調(diào)來由三峽集團專門投資建造的全球首艘2000噸級第四代海上風電安裝平臺——“白鶴灘”號。
與普通施工船不同，“白鶴灘”號是目前國內(nèi)起吊能力最強、作業(yè)水深最深、可變載荷最大的自升自航式一體化風電安裝平臺。當平臺裝載著風電設(shè)備來到目標海域時，“白鶴灘”號可停留在海面上，將四條“大長腿”緩慢插入海底，穿過淤泥直達硬頂層，再通過馬達發(fā)力將平臺升至海面上方，風電設(shè)備就可直接在平臺上操作和安裝，大大降低了風電設(shè)備在海上安裝的難度。
“工程海域海床表面淤泥類地層厚度大、承載力低，風機機組結(jié)構(gòu)尺寸大、重量重，大型吊裝次數(shù)達10次以上，適合本海域吊裝大容量風機的安裝船資源數(shù)量有限，‘白鶴灘’號是最適合的。”三峽物資招標公司“白鶴灘”號技術(shù)負責人王懷剛說。
下一步，完成吊裝的16兆瓦風電機組將進入并網(wǎng)前的調(diào)試和試驗階段，預(yù)計在7月上旬并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)該海域多年測風數(shù)據(jù)計算，僅這一臺機組每年可輸出超過6600萬千瓦時的清潔電能，滿足3.6萬戶三口之家一年的生活用電，節(jié)約標煤約2.2萬噸，減排二氧化碳約5.4萬噸。
值得一提的是，該機組核心關(guān)鍵部件實現(xiàn)了全面國產(chǎn)化。三峽集團黨組書記、董事長雷鳴山表示：“該機組建成投產(chǎn)后將成為全球已投產(chǎn)的最大海上風電機組。它的意義不僅體現(xiàn)在單機發(fā)電能力的提升上，更是對黨的二十大報告中關(guān)于‘著力提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和安全水平’‘加快實現(xiàn)高水平科技自立自強’等重大部署的具體踐行，在前瞻布局、集智攻關(guān)中引領(lǐng)中國海上風電實現(xiàn)由跟跑并跑向領(lǐng)跑的巨大跨越。”
大型化有效降低度電成本
相比陸上風電，我國海上風能資源更豐富，可顯著節(jié)約土地成本，且更靠近中東部用電負荷中心，便于輸電和消納，有利于產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，因而近年來成為沿海各省重點發(fā)展的清潔能源類型。
由于海上施工難度更大，海上風電整體造價遠高于陸上風電，推動機組大型化成為海上風電降本的重要路徑。此次吊裝的16兆瓦海上風機，僅用時6年便將機組單機容量增大3倍。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計，“十五五”期間海上機組單機容量將達到20兆瓦甚至30兆瓦。
“大兆瓦機組可以有效減少同等裝機規(guī)模的風機數(shù)量，節(jié)約海域使用面積，是當前海上風電降本增效的重要途徑。”三峽集團福建公司總經(jīng)理曾建平說，16兆瓦海上風電機組的安裝落地，將有效降低海上風電項目度電成本、提高項目收益率。
容量加大，研發(fā)制造難度也隨之加大。在16兆瓦機組開發(fā)進程中存在諸多挑戰(zhàn)。三峽集團福建公司副總經(jīng)理劉建平介紹，16兆瓦海上風電機組攻克了超長柔性葉片、大型主軸軸承、超大容量發(fā)電機小型化等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，機組運行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)字化水平提高，能夠針對臺風等惡劣天氣智能調(diào)整運行模式，確保風機安全和高效發(fā)電。
為保證大型國產(chǎn)主軸承的熱處理符合工藝要求，研發(fā)人員冒著高溫深入熱處理車間跟蹤軸承的熱處理過程，并建立多種跟蹤機制，時刻關(guān)注軸承的加工進展，掌握相關(guān)檢測過程及檢測結(jié)果；反復(fù)校核計算擋邊高度，順利實現(xiàn)軸承裝配一次成功，軸承尺寸精度和旋轉(zhuǎn)精度達到P5級較高精度，為主軸承的國產(chǎn)化積累了寶貴經(jīng)驗。
三峽集團福建公司執(zhí)行董事雷增卷表示，16兆瓦海上風電機組的成功吊裝和應(yīng)用，不僅促進了我國海上風電施工效率提升與用電成本降低，更實現(xiàn)了我國海上風電產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)突破和海上風電裝備制造的產(chǎn)業(yè)化、國產(chǎn)化，對進一步促進我國海上風電產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要推動作用。
海上風電迎來新拐點
隨著近海風資源開發(fā)趨近飽和及用海限制，深遠海成為海上風電發(fā)展的新方向。截至2022年底，我國海上風電累計裝機容量超30吉瓦，已招標待建和未招標項目容量超70吉瓦，基本集中在近海海域。全國深遠海海上風電規(guī)劃共布局41個海上風電集群，預(yù)計總?cè)萘?90吉瓦，是近海的3倍。
在遠景集團高級副總裁田慶軍看來，中國海上風電正迎來新的拐點，無論是單機容量、風輪直徑、基礎(chǔ)形式、輸電模式還是開發(fā)規(guī)模，都與近海風電不可同日而語，漂浮式和柔性直流送出技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用還需要技術(shù)進步和經(jīng)驗積累。
田慶軍表示，大兆瓦、深遠海對海上風機的可靠性要求更加嚴苛，需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)持續(xù)發(fā)力。整機商要加強基礎(chǔ)研究，用技術(shù)創(chuàng)新解決成本、性能、質(zhì)量的“不可能三角”；開發(fā)商要充分考慮風電場全生命周期可靠性，給技術(shù)創(chuàng)新更多驗證時間。
作為海上風電產(chǎn)業(yè)的鏈長企業(yè)，三峽集團表示，將針對海上風電邁向深遠海規(guī)模化發(fā)展，聚焦圍繞深遠海風電友好送出及漂浮式風電關(guān)鍵技術(shù)研究、大容量海上風電機組理論與關(guān)鍵技術(shù)研究、海上風電資源評估及勘察設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究3個方向，研制出面向國家重大需求的核心裝備與系統(tǒng)，解決海上風電領(lǐng)域“卡脖子”基礎(chǔ)理論和前沿技術(shù)問題，全面提升海上風電行業(yè)技術(shù)升級和創(chuàng)新能力。
經(jīng)濟性也決定了海上風電產(chǎn)業(yè)的未來。自2022年起，新增海上風電和光熱項目不再納入中央財政補貼范圍，海上風電新增裝機規(guī)模出現(xiàn)大幅下滑。
客觀來看，我國海上風電距離全面平價上網(wǎng)仍有一定差距。目前，我國海上風電造價為每千瓦1.3萬元至1.8萬元，部分項目甚至高達每千瓦2萬元。同時，海上風電運維成本遠高于陸上風電。在此條件下，一些海上風電項目尚難實現(xiàn)平價上網(wǎng)。
中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖表示，目前我國海上風電仍需各省提供包括補貼在內(nèi)的一系列支持措施。他建議，海上風電要保持合理的開發(fā)節(jié)奏。一方面，任何創(chuàng)新成果在批量化應(yīng)用之前，都必須進行充分驗證，以降低風險。另一方面，海上風電技術(shù)正處在快速迭代期，使用現(xiàn)有技術(shù)大干快上，不僅成本高、風險大，也無法讓風能資源得到最有效利用。“十四五”時期海上風電發(fā)展的主基調(diào)依然是穩(wěn)妥，不應(yīng)盲目追求規(guī)模和速度，“十五五”時期及以后才是開始大規(guī)模開發(fā)建設(shè)的高速發(fā)展期。?