“风”从海上来

进入2019年,我国的风电产业迎来竞价、平价新时代,海上风电也步入规模化发展的快车道。在此背景下,海上风电在迎头并进的同时,如何避免“大干快上”,破解成本、技术等发展瓶颈,已成为不容忽视的一道难题。

海上风电兼具多重优势

与欧洲部分发达国家相比,我国的海上风电开发起步较晚。在过去几年,德国、英国、丹麦等国家的海上风电发展就已较为成熟,处于领先地位。

2010年6月,我国第一个海上风电项目——上海东海大桥风电项目的海上风电机组全部并网运行,标志着我国开始迈入发展海上风电的新时期。此后,我国海上风电项目的发展却不尽如人意,一度陷入停滞。直到最近几年,发展开始提速。

整体而言,与欧洲国家相比,尽管扮演着“后来者”的角色,但我国的海上风电最近几年发展速度快,很快实现了后来居上。有数据显示,2018年我国海上风电总装机容量为445万千瓦,在建647万千瓦。我国已成为仅次于英国和德国的世界第三大海上风电国家。

海上风电得以崛起,与其本身兼具的多种优势不无关系。

一直以来,陆上风电存在的弃风限电痼疾未得到根治,这是制约“三北”地区(东北、西北、华北)风电大规模发展的症结所在。

不过,与陆上风电相比,海上风电更接近消纳中心,可以实现就近消纳。当前我国的部分沿海省市,以及首都北京等一线城市,是电力消纳的主要负荷中心。这些城市远离“三北”地区,陆上风电远距离输送成本高、技术难度大,导致弃风问题频现。而海上风电更靠近东南沿海等传统负荷中心,并且这些地方往往土地资源紧缺,难以满足大规模建设地面电站的用地需求。相比之下,海洋之大,更适合建设大型风电场,这让海上风电成为了名副其实的“蓝海”市场。

除此之外,我国海岸线辽阔,海上风力资源储备丰富,开发前景广阔。前瞻产业研究院的分析报告指出,当前,我国共有三大海风资源区,其中,东南沿海地区福建一带为主要风资源区,海域风速度9米/秒,有效风能密度为200~300瓦/平方米以上,全年大于或等于3米/秒的时数约为7000多小时,大于或等于6米/秒的时数约为4000小时。

海上风电还具有发电稳定、利用小时数长、发电量大等优势。有数据显示,陆上风电年均利用小时数为2200左右,海上风电根据资源条件不同,其利用小时数亦随之变化,平均来说,利用小时数可以达到3000小时以上。

我国东部地区陆上可再生能源的开发潜力有限,要想实现可再生能源的本地化开发和就地消纳,必须大力发展海上风电,特别是资源和储量更好的远海风电。

在多重优势加持下,随着陆上风电开发的日渐饱和,海上风电被认为是下一个突破口。

既是现实需要也是战略考量

众多国家将海上风电作为加快推进能源转型的核心路径。欧洲各国作为全球能源转型的重要推动力量,将海上风电作为发展重点。同样,海上风电开发对我国也具有重要战略意义。

有助于加快能源转型进程。我国沿海省份经济发达,总耗能约占全国的一半且用能仍以化石能源为主,减排压力大,能源结构亟需调整。以广东省为例,其GDP约占全国的1/8,而能源供应主要依赖化石能源,电力主要靠煤电。公开数据显示,截至2018年底,广东省的煤炭消费比重为38%,煤电占全省用电量的40.7%,不仅污染大,而且成本高,企业负担重。依靠丰富的海上风能资源,加速开发海上风电,可以有效推进这些地区的能源供给侧结构性改革。

有利于实现地区经济结构转型升级,带动海洋经济产业发展。根据彭博新能源财经统计,2018年,全球海上风电直接投资额为257亿美元,预计2030年将达到5000亿美元。从欧洲的情况来看,相关领域大规模投资极大推动了当地产业结构升级,带动就业,加速技术创新。通过大力发展海上风电业务,丹麦埃斯比约港、英国赫尔港等都完成了从以油气业务为主向海上风电母港的升级,并产生很好的辐射效应。我国广东阳江,江苏如东等地具备建设海上风电母港的良好条件,可以通过产业配套,集合海上风电全生命周期产业价值,打造出多个千亿元级产业集群,为地方经济注入强大动能。

有利于确保我国的能源供给安全。2018年,我国能源对外依存度达到21%,原油的对外依存度攀升至71%,每年石油进口成本超过1000亿美元,过高的能源对外依存度为国家带来政治和经济风险。充分挖掘海上风能资源,能够有效提高我国的能源供给安全系数。

海上风电涉及众多高端装备制造的尖端技术,将带动我国在高端轴承、齿轮箱和大功率发电机等方面取得突破。同时,具有前瞻性的海洋测风、海洋基础、海洋施工和专业船舶设施研究等工作也会伴随海上风电技术开发而开展。此外,海上风电创新发展的过程中还可面向全球吸纳高端人才,推动长三角、粤港澳大湾区等国家级战略落地。

发展海上风电与我国建设海洋经济的国家战略高度契合,海上风电可以与海洋牧场等融合发展,还能够为海工装备制造业培育新的增长点,为我国实施海洋强国战略提供技术支撑。

供应链配套体系需同步跟上

目前,我国海上风电刚刚步入初期发展阶段,在平价上网的压力下,面临着成本高、建设难度大、发展经验不足等挑战和风险。而且,越来越多的风电场进入到远海区、深水区,技术难度逐渐加大,成本相应增加。采用大容量、大兆瓦风电机组是海上风电场集中连片大规模开发所需,它将有效降低风电场度电成本,提高海上风电场规模开发利用的整体经济性,创造更多价值。

但不容回避的问题是,在大功率海上风机规模应用之前,与之相匹配的齿轮箱、发电机、主轴承、变流器、铸件等核心部件和供应链体系是否跟得上;适合大功率海上风电机组的安装技术、运维技术是否成熟;大功率海上风机应用于我国海况并无先例,其安全性能否得到保障。

事实上,供应链一直是我国海上风电规模化发展的掣肘,从开发、采购、运输、安装、运行一直到拆除,海上风场寿命期每个环节的零部件供应商、施工安装方和服务机构都或多或少地存在短缺和不足,加快培育完备的供应链体系已迫在眉睫。“我国海上风电刚刚步入产业化发展的初期阶段。大功率海上风机所需的轴承、主轴、大型铸锻件、大型叶片等需要补齐的短板还很多,适用于海上的大型风电设备无论技术还是产能尚需提高。”中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩说,现在适用于海上风电的大兆瓦级风电机组一定要进行充分的研发验证,否则会带来很大风险。

据介绍,国家能源局发布的《风电发展“十三五”规划》就指出,要突破10兆瓦级大容量海上风电机组及关键部件的设计制造技术。掌握风电机组的降载优化、智能诊断、故障自恢复技术,掌握基于物联网、云计算和大数据分析的风电场智能化运维技术,掌握风电场多机组、风电场群的协同控制技术。突破近海风电场设计和建设成套关键技术,掌握海上风电机组基础一体化设计技术并开展应用示范。

延伸阅读

国内首个海上风电海事监管规定下月起施行

江苏近海滩涂淤泥地质条件及丰富的海上风能资源,为海上风电布局和建设提供了优质条件。仅2019年初国家一次核准的位于江苏沿海风电场就有24个,总装机容量达到6700兆瓦,居于全国沿海省份前列。其中连云港海事局辖区内有12个,占全省二分之一,包含风电单机近600台。据统计,目前连云港海事局辖区内连云港、盐城沿海海上风电场已建、在建的风电场已经达到11个,其中建成运行发电的有6个,数量和规模在沿海各省居于前列,规划待建的风电场规模和数量更大。

据了解,海上风电建设施工过程中出海人员人数多,参与船舶数量大,作业周期长,占用海域面积较大,给周边水域船舶通航带来的影响十分显著,目前国内海上风电的运维水平还处在起步阶段,专业化运维船舶少,登临保护设施不到位等问题突出,水上交通安全监管压力较大。为科学统筹利用海洋,保护海上风电场水上交通安全形势稳定,连云港海事局出台了《连云港海事局海上风电海事监管暂行办法》,为海事部门维护海上风电场建设运维期间海上交通秩序、保护风电场周边水域水域环境、保障有关船舶航行停泊作业安全提供制度保障。

据介绍,该办法主要规范海上风电场建设、运维期间的水上交通管理行为。全文共24条,从“人员、船舶、设备、环境、监管”五方面要素,明确和细化了海上风电场人员、船舶、管理及海事监管等方面标准和要求,规范海上风电场建设、运维期间的水上交通安全管理行为,落实安全生产责任。该办法实行海上风电人员分类管理,明确船员、海上风电作业人员及临时性出海人员等各类人员培训、取证和出海安全基本要求。建立出海人员登记、船舶准入、安全管理等制度,要求船舶遵守进出港报告规定,合理规划施工、运维路线,明确禁限航条件。同时对相关企业安全生产主体责任落实、应急预案建立以及安全防护、应急处置、导助航设施配备等方面做了具体要求。

12月1日后,连云港海事局辖区海上风电场进行施工运维作业及与水上通航安全有关的船舶、人员及单位将遵守办法的各项规定。

(本文综合自中国能源网、中国电力报、中国能源报等媒体报道)


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