關注產(chǎn)業(yè)綠色轉型:海上風電向深海邁進
海上風電向深海邁進
在“雙碳”目標指引下,全球能源結構重塑,海上風電成為我國推進能源轉型的重要抓手。在近日舉辦的海陵島國際風能大會上,專家表示,隨著海上風電快速成長,規(guī)模效應逐漸顯現(xiàn),更大型的風機、更多樣的安裝形式、更多元的開發(fā)方式,都將在海上風電高質量發(fā)展的道路上扮演重要角色。
裝機量全球第一
在浙江省臺州市披山島西北側的近海海域,華電玉環(huán)1號海上風電場北區(qū)22臺大型風機葉片徐徐轉動,將風能轉化成電能,通過電網(wǎng)點亮千家萬戶。同時,浙東南最大的海上風電項目——玉環(huán)2號海上風電場已獲得核準批復,預計在“十四五”時期末建成投運。屆時,玉環(huán)可再生能源年發(fā)電量近30億千瓦時,占全社會用電量比重將超40%。作為華東地區(qū)的重要能源基地,臺州的清潔能源并網(wǎng)年發(fā)電量將超350億千瓦時。
“這些清潔電能在電網(wǎng)的智能調(diào)度下,可滿足近1200萬戶普通家庭一年的用電需求。”國網(wǎng)臺州供電公司發(fā)展部規(guī)劃前期專項職責管理員高挺介紹。
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。數(shù)據(jù)顯示,近海水深5米至50米范圍內(nèi),風能資源技術開發(fā)量為5億千瓦,深遠海風能可開發(fā)量更是近海的3倍以上。
近年來,我國海上風電裝機容量持續(xù)增長。2022年我國海上風電新增吊裝容量516萬千瓦,約占全球的54%;累計吊裝容量3051萬千瓦,同比增長超過20%,持續(xù)保持全球第一位。風機大型化趨勢明顯,從2011年至2021年,國內(nèi)新增海上風電平均單機容量從2.7兆瓦提升至5.6兆瓦,2022年下線的新型海上風電機組的平均單機容量已達11.5兆瓦。
考慮到能源綠色低碳轉型的需要,各地開發(fā)海上風電意愿強烈。上海、廣東、山東、浙江推出地方補貼,各省海上風電規(guī)劃已超1億千瓦。企業(yè)積極研發(fā)新機型以適應行業(yè)快速發(fā)展,2022年我國對外宣布下線的新型海風機組達到12款。機組大型化繼續(xù)提速,金風科技下線16兆瓦機型,中國海裝完成18兆瓦主機裝配,快速更新的大型機組讓海上風電的造價大幅下降。
隨著海上風電項目布局的加快和對海域環(huán)境的不斷探索,海上風電產(chǎn)業(yè)逐漸向大功率、深遠海挺進?!丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》提出,優(yōu)化近海海上風電布局,開展深遠海海上風電規(guī)劃。
中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖認為,“十四五”期間,海上風電發(fā)展的重點是打基礎,要推動海上風電裝備制造業(yè)發(fā)展。預計2030年海上風電累計裝機量將達2億千瓦。
推進商業(yè)化開發(fā)
近幾年,我國近海風電資源開發(fā)利用已趨飽和,且面臨與近海養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈、航線開發(fā)等爭奪有限資源等問題,發(fā)展空間受到擠壓;而深遠海可開發(fā)范圍更廣,風能資源更豐富,風速風頻更優(yōu)質,海上風電向深遠海發(fā)展已成必然趨勢。
海上風電走向深遠海,漂浮式風機將起到關鍵作用。在近海區(qū)域開發(fā)風電,由于水深較淺,通常采用底部固定式支架作為基礎,以保障風機可以安穩(wěn)屹立在大海中。但這種安裝方式只適用于淺海,在很大程度上限制了海上風機的發(fā)展規(guī)模。為突破水深限制瓶頸,漂浮式海上風機逐漸進入人們的視野。
浮式風電平臺是一種可在水中漂浮并捕捉風能發(fā)電的裝備。我國漂浮式風電技術仍處于樣機測試及示范工程階段。前不久,“海油觀瀾號”在廣東珠海舉行啟航儀式,它是我國首個工作海域距離海岸線100千米以上、水深超過100米的浮式風電平臺。
海油工程設計院浮體部經(jīng)理楊小龍介紹,“海油觀瀾號”裝機容量為7.25兆瓦,在單位千瓦投資、單位千瓦用鋼量、單臺浮式風機容量、抗臺風性能等多項指標上,均處于國際先進水平。
上??睖y設計研究院有限公司陽江分公司副經(jīng)理黃俊表示,我國海域臺風比較多,海洋環(huán)境惡劣,漂浮式風機的可靠性是一大挑戰(zhàn)。此外,浮式風電目前成本還比較高,要和制氫、海洋牧場等多元業(yè)態(tài)結合,開展綜合利用以降低成本。
“保障海上風電快速發(fā)展與海上產(chǎn)品質量的平衡,控制產(chǎn)品的高可靠性至關重要?!苯痫L科技海上風電設計研究院副院長寧巧珍預測,通過提升可靠性等措施,未來可實現(xiàn)大部件故障率從3.5%降到1.5%,故障下海次數(shù)從每年5次下降到1次,按照目前海上裝機約3000萬千瓦計算,全生命周期內(nèi)海上風電運維成本將減少700億元以上。
融合發(fā)展成趨勢
我國海上風電高速發(fā)展,很大程度上受益于中央財政補貼政策。根據(jù)《關于促進非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》,2022年后新增海上風電不再納入中央財政補貼范圍,由地方按照實際情況予以支持??紤]到目前我國海上風電成本較高,實現(xiàn)平價上網(wǎng)仍有難度。
為應對海上風電的平價上網(wǎng)挑戰(zhàn),除了向機組大型化、高穩(wěn)定性方向發(fā)展,立體化融合開發(fā)是效益最大化的關鍵。當前海上風電開發(fā)的主流方式只有單一發(fā)電功能,如果發(fā)電之外利用既有基礎設施改建發(fā)展養(yǎng)殖業(yè),或是就近消納電能用于制氫、海上油氣平臺生產(chǎn)等,海上風電項目就有了成本下降的空間。
3月22日,國家能源局公布《加快油氣勘探開發(fā)與新能源融合發(fā)展行動方案(2023—2025年)》,通過海上風電開發(fā)為油氣平臺提供綠色電力,替代分散式燃氣或燃油發(fā)電,形成海上風電與油氣田區(qū)域電力系統(tǒng)互補供電模式。
“海油觀瀾號”是全球首個給海上油氣田供電的深遠海風電平臺。中國海油新能源分公司工程建設中心總經(jīng)理康思偉介紹,“海油觀瀾號”投產(chǎn)后,風機年發(fā)電量將達2200萬千瓦時,所發(fā)電力通過1條5千米長的動態(tài)海纜接入海上油田群電網(wǎng),用于油氣生產(chǎn)。
中國海油執(zhí)行副總裁兼新能源部總經(jīng)理楊云表示,進軍深遠海風電是中國海油結合油氣主業(yè),探索新能源產(chǎn)業(yè)差異化發(fā)展的一條新路徑。發(fā)展海上風電,不僅能直接帶動船舶工業(yè)、海洋養(yǎng)殖、氫能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展,還可以與其他領域組合,促進我國海洋經(jīng)濟與地方經(jīng)濟發(fā)展。
立體化融合發(fā)展還有更多解法。2022年1月,明陽集團廣東陽江沙扒深海漁業(yè)養(yǎng)殖實驗區(qū)完成首次收魚,在高集成度的處理流程、冷鏈全覆蓋支持下,24小時內(nèi)就能被擺上餐桌,這標志著我國首個“海上風電+海洋牧場”示范區(qū)實踐成功,開創(chuàng)了世界深遠??古_風養(yǎng)殖的先河。2022年11月,明陽集團東方CZ9海上風電場示范項目動工,將建設成“海上風電+海洋牧場+海水制氫”立體化海洋能源創(chuàng)新開發(fā)示范項目。
“通過海上風電與其他產(chǎn)業(yè)的融合,項目整體邊際成本得到改善。”明陽集團副總裁葉凡說,海上風電開發(fā)要打造集多種能源或資源于一體的海上綜合能源系統(tǒng),構建“水下—水面—水上”海洋空間立體開發(fā)格局,形成海上綜合能源開發(fā)模式。
王軼辰
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