海上風(fēng)電作為戰(zhàn)略新興領(lǐng)域的重大產(chǎn)業(yè)鏈，是海洋強國戰(zhàn)略的支撐點，也是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主力軍。三峽集團(tuán)協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴從上海東海大橋“起跑”到全球大功率風(fēng)機“領(lǐng)跑”，推動我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。即日起，三峽小微開設(shè)“海上新三峽”專欄，講述海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展的故事。
本網(wǎng)訊(雷海超 李菁)剛剛過去的10月，中國海上風(fēng)電捷報頻傳。
10月12日，東方電氣集團(tuán)研發(fā)的全球單機容量最大26兆瓦海上風(fēng)電機組在福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園下線;10月15日，三一重能風(fēng)電試驗中心正式投運了一臺35兆瓦級六自由度風(fēng)電整機試驗臺;10月16日，中船科技旗下中船海裝發(fā)布H305-25MW平臺海上風(fēng)電機組;10月17日，金風(fēng)科技發(fā)布全新一代海陸旗艦產(chǎn)品，新一代深遠(yuǎn)海旗艦產(chǎn)品單機容量覆蓋20兆瓦至25兆瓦……
福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園
一臺海上“大風(fēng)車”由機艙、葉輪、葉片和塔筒等組成，總共需要上萬個零部件……中國海上風(fēng)電單機容量不斷攀升的背后，一代又一代風(fēng)電人勇攀科技高峰，推動全產(chǎn)業(yè)鏈不斷升級。
低碳發(fā)展 海風(fēng)“吹”來新產(chǎn)業(yè)
近年來，低碳發(fā)展成為各國共識，風(fēng)電、光伏等新能源形式已登上能源發(fā)展的舞臺。
2006年，國家發(fā)展改革委印發(fā)通知，同意中國長江三峽工程開發(fā)總公司(現(xiàn)更名為中國長江三峽集團(tuán)有限公司)在做好濱海風(fēng)電場建設(shè)的同時，發(fā)揮水利工程建設(shè)和水下施工的優(yōu)勢，開展海上風(fēng)電場建設(shè)的前期及施工技術(shù)研究試驗工作，為我國海上風(fēng)電建設(shè)創(chuàng)造條件。
三峽集團(tuán)江蘇響水近海風(fēng)電場——國內(nèi)首個商業(yè)化運行的海上風(fēng)電場
2016年10月17日，在江蘇鹽城，三峽集團(tuán)江蘇響水近海風(fēng)電場實現(xiàn)全容量并網(wǎng)發(fā)電。由灘涂、潮間帶向近海依次挺進(jìn)，作為國內(nèi)首個商業(yè)化運營的海上風(fēng)電項目，響水項目拉開了我國海上風(fēng)電發(fā)展的大幕。
如今，我國海上風(fēng)電累計裝機容量3770萬千瓦，鹽城海上風(fēng)電裝機容量超過554萬千瓦。巨大的市場也讓鹽城匯聚了風(fēng)電整機和零部件的多家頭部企業(yè)，風(fēng)機多數(shù)關(guān)鍵部件在鹽城就能找到供應(yīng)商，全部零部件的95%在江蘇集成，形成“3小時供應(yīng)鏈”。
與江蘇鹽城情況類似，福建福州因海上風(fēng)電開發(fā)帶動當(dāng)?shù)睾Ｉ巷L(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈由無到有、由小變大。
2016年，福州興化灣建成了全國首個大功率海上風(fēng)電試驗場，創(chuàng)造國內(nèi)海上風(fēng)電機型最多、最新、單機容量最大紀(jì)錄，極大推動海上風(fēng)電先進(jìn)裝備制造國產(chǎn)化、高端化的進(jìn)程。與此同時，在距離試驗海上風(fēng)電場不遠(yuǎn)的沙灘上，福建三峽國際海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園也拔地而起。
像這樣的故事還在廣東陽江等地上演。2021年12月26日，我國首個百萬千瓦級海上風(fēng)電項目——三峽陽江沙扒海上風(fēng)電場實現(xiàn)全容量并網(wǎng)發(fā)電。海上風(fēng)電開發(fā)助力陽江市打造全產(chǎn)業(yè)鏈高度一體化的廣東(陽江)國際風(fēng)電城，推動金風(fēng)科技、明陽智能、東方風(fēng)電、寧波東方、龍馬鑄造、粵水電、江蘇中車等22家風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)落戶陽江，帶動總投資近200億元，基本涵蓋了風(fēng)電裝備制造全產(chǎn)業(yè)鏈。
三峽陽江沙扒海上風(fēng)電場海升壓站 攝影：陳磊
當(dāng)前，我國已形成從開發(fā)建設(shè)到配套服務(wù)的海上風(fēng)電完整產(chǎn)業(yè)鏈。6月24日，全國科技大會、國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會、兩院院士大會在京召開，三峽集團(tuán)“海上風(fēng)電安全高效開發(fā)成套技術(shù)和裝備及產(chǎn)業(yè)化”項目獲得2023年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。
根據(jù)風(fēng)能專委會的統(tǒng)計，全球風(fēng)電葉片、齒輪箱、發(fā)電機等零部件，60%-70%是在中國生產(chǎn)制造，因為中國擁有全球最完善、成本最優(yōu)的全套產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈。此外，風(fēng)電帶動的直接和間接就業(yè)人數(shù)約200萬人，20年來貢獻(xiàn)的總產(chǎn)值高達(dá)10.4萬億元。
平價上網(wǎng) 撬動產(chǎn)業(yè)鏈升級
自2022年開始，我國海上風(fēng)電正式進(jìn)入平價上網(wǎng)時代，降本增效成為海上風(fēng)電必須要跨過的坎。
“風(fēng)電機組制造需要的原材料包括鋼、鋁、銅、永磁材料等，其中鋼材的用量占到整個機組總重量的90%。這些原材料的成本是市場所決定的，通常不會有較大變動。只有通過提高機組單機容量，才能降低機組的單位千瓦造價。而且，單機容量的提升還可以減少項目所需機組數(shù)量，進(jìn)而減少施工點位，降低施工成本。”風(fēng)電行業(yè)內(nèi)一位資深專家表示。
我國海上風(fēng)電機組從單機容量1.5兆瓦到8兆瓦，用了13年時間;而從8兆瓦機組到16兆瓦機組，僅用了3年左右。如今，單機容量26兆瓦海上風(fēng)電機組已經(jīng)下線，各大風(fēng)機廠商也紛紛發(fā)布單機容量超過20兆瓦的機型。
單機容量邁入新的數(shù)量級，是機組的簡單放大嗎?“還真不是!我專門請教了業(yè)內(nèi)的專家。專家說，為了突破20兆瓦的發(fā)電機技術(shù)，在冷卻技術(shù)、繞組技術(shù)方面都要進(jìn)行大幅創(chuàng)新提升，甚至徹底改變。引入的多繞組、雙路循環(huán)冷卻技術(shù)，是突破20兆瓦級發(fā)電機技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。” 世界風(fēng)能協(xié)會副主席、中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖說。
大兆瓦機組的迭代，是涵蓋“研發(fā)設(shè)計-裝備制造-資源開發(fā)-運維服務(wù)”海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈的一系列質(zhì)變。
剛剛下線的26兆瓦級海上風(fēng)力發(fā)電機組，輪轂中心設(shè)計高度185米，相當(dāng)于63層居民樓。這樣的高度只有今年5月交付的2000噸自升式海上風(fēng)電安裝平臺——“大橋海風(fēng)”號等最新一代海上風(fēng)電安裝平臺才可以吊裝。
近十余年，我國自主研發(fā)設(shè)計并交付包括安裝平臺、起重船、布纜船、風(fēng)電運維母船和半潛運輸船等在內(nèi)多艘風(fēng)電施工船機，覆蓋了海上風(fēng)電施工全產(chǎn)業(yè)鏈所有核心裝備。
海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈具有鏈條長、關(guān)聯(lián)度大、帶動性強、輻射范圍廣等特點，建設(shè)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菍崿F(xiàn)風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)建鏈、海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)強鏈補鏈延鏈的有效路徑。“要凝聚力量，以科技創(chuàng)新支撐共鏈協(xié)同，加強統(tǒng)籌規(guī)劃，發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢，大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，實現(xiàn)我國海上風(fēng)電高質(zhì)量創(chuàng)新發(fā)展。”中國工程院院士舒印彪表示。
追風(fēng)逐夢 勇攀技術(shù)新高峰
2023年6月28日，全球首臺單機容量16兆瓦海上風(fēng)電機組在三峽集團(tuán)福建海上風(fēng)電場成功吊裝，單機容量超過了丹麥廠商約一年前實現(xiàn)吊裝的15兆瓦海上風(fēng)電機組。
暮色中的16兆瓦海上風(fēng)電機組 攝影：張涑湄
當(dāng)前，我國海上風(fēng)電在高端裝備制造能力、深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電施工能力上達(dá)到國際水平。在未來高質(zhì)量發(fā)展中，我國海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國外廠商面臨的問題和挑戰(zhàn)是一樣的，都要在技術(shù)“無人區(qū)”攀登新高峰。
相比海上風(fēng)電機組其他部件而言，葉片更可能成為機組大型化的卡點。越來越長的葉片會導(dǎo)致整體柔性增加，而風(fēng)機葉片需要保障剛性，同時也要控制重量。“100多米長的葉片制造已進(jìn)入‘技術(shù)無人區(qū)’，這將遇到‘超經(jīng)驗’問題——以前的設(shè)計經(jīng)驗不足以支撐我們?nèi)~片可靠性的設(shè)計。風(fēng)電是一門實踐科學(xué)，很多問題不是光靠設(shè)計就可解決的，也不是在屋子里就能考慮周全的，需要靠實踐去發(fā)現(xiàn)問題、積累經(jīng)驗并解決問題。”秦海巖表示。
深遠(yuǎn)海已成為未來海上風(fēng)電開發(fā)的主戰(zhàn)場。據(jù)中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會估算，根據(jù)國家批復(fù)的各省份海上風(fēng)電規(guī)劃，海上風(fēng)電總量超過3億千瓦，其中的90%以上為常規(guī)意義上的深?；蜻h(yuǎn)海風(fēng)電項目。
全球首臺抗臺風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電機組——“三峽引領(lǐng)號”
2021年，全球首個抗臺風(fēng)型漂浮式風(fēng)電機組及基礎(chǔ)平臺——“三峽引領(lǐng)號”并網(wǎng)發(fā)電;
2023年，國內(nèi)首臺投運于水深超百米、距離海岸線超百公里的深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)電平臺“海油觀瀾號”并網(wǎng)發(fā)電;
2024年，全球單體容量最大的漂浮式風(fēng)電平臺“明陽天成號”完成安裝;
……
“發(fā)展海上風(fēng)電已成為國家加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的重要方面，近海用海受到諸多因素限制，海上風(fēng)電走向深遠(yuǎn)海是必然趨勢。開發(fā)更優(yōu)質(zhì)風(fēng)能資源和更少人類活動的深遠(yuǎn)海將是未來風(fēng)電的主戰(zhàn)場。預(yù)計‘十五五’期間，深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電市場空間將進(jìn)一步打開，百萬千瓦級的深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電示范項目將不斷涌現(xiàn)。”三峽能源董事長朱承軍在接受媒體采訪時表示。
正如中國工程院原副院長杜祥琬所說，以前風(fēng)電是“微不足道”，現(xiàn)在已做到“舉足輕重”，未來還要“擔(dān)當(dāng)大任”。
本文配圖除署名外均由三峽能源提供
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