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海上風(fēng)電十年 跨越“三峽”的考量

2019-11-04 來源:國是直通車作者:孫忠一 瀏覽數(shù):2287

從江蘇南通往北,直到連云港,有連綿幾百公里灘涂,漲潮時看似一片汪洋,退潮時露出 10——20公里的潮汐帶。這是一片絕佳的海上風(fēng)電場,如果建成超過1000萬千瓦的風(fēng)電場,就幾乎相當(dāng)于三峽的裝機容量,“海上風(fēng)電三峽”的說法也是從此開始。

   從江蘇南通往北,直到連云港,有連綿幾百公里灘涂,漲潮時看似一片汪洋,退潮時露出 10——20公里的潮汐帶。
 
  這是一片絕佳的海上風(fēng)電場,如果建成超過1000萬千瓦的風(fēng)電場,就幾乎相當(dāng)于三峽的裝機容量,“海上風(fēng)電三峽”的說法也是從此開始。
 
 
  2009年1月,國家能源局在北京召開了一場研討會,專門討論海上風(fēng)電開發(fā)。
 
  在會上,又一次提到了“海上風(fēng)電三峽”。會議指出,近期要抓緊選擇幾個建設(shè)條件較好的場址……為國家在東部沿海打造幾座“海上風(fēng)電三峽”,為國家能源安全建設(shè)堅實的保障。
 
  在那一年底,在《2010年能源工作總體要求和任務(wù)》中特別提到了海上風(fēng)電,“2010年,要繼續(xù)推進大型風(fēng)電基地建設(shè),特別是海上風(fēng)電要開展起來……”
 
  同年5月,中國首批海上風(fēng)電招標(biāo)項目啟動。4個海上風(fēng)電特許權(quán)項目(江蘇濱海30萬千瓦、射陽30萬千瓦、大豐20萬千瓦、東臺20萬千瓦)吸引了眾央企巨頭的目光,激烈角逐后,分別由大唐新能源、中電投聯(lián)合體、龍源電力、山東魯能中標(biāo)。
 
  此后,中國海上風(fēng)電的發(fā)展,就進入了快車道。
 
  從2009年至今,十年間,中國已成為僅次于英國和德國的世界第三大海上風(fēng)電國家。數(shù)據(jù)顯示,2018年中國海上風(fēng)電總裝機容量為445萬千瓦,在建647萬千瓦。
 
  在江蘇省濱海線,有首批海上風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)項目之一的江蘇濱海30萬千瓦項目。
 
  這個距海岸21公里的項目,涉海面積48平方公里,有96臺風(fēng)力發(fā)電機組。所有風(fēng)力發(fā)電機組與海上升壓站由海底電纜連接,然后將電能輸送至陸上集控中心并網(wǎng)。
 
  從核準(zhǔn)批復(fù)到并網(wǎng)發(fā)電,濱海風(fēng)電的歷程實際上成為了中國海上風(fēng)電的一個縮影。在這個縮影中,可以看到“低碳與收益的賬本”“安全與速度的抉擇”還有對“智慧風(fēng)電的探索”。
 
 
  在經(jīng)歷十年高速發(fā)展之后,海上風(fēng)電的效益如何?
 
  “風(fēng)機葉片每轉(zhuǎn)一圈,就能賺2塊多錢。一分鐘轉(zhuǎn)19圈,就是38塊錢。”大唐國信濱海海上風(fēng)力發(fā)電有限公司工程管理部主任范玉鵬給算了一筆賬。
 
  他的這筆賬是這樣計算的,濱海風(fēng)電總裝機容量30萬千瓦,上網(wǎng)電價0.85元/千瓦時,有96臺風(fēng)力發(fā)電機組。如果按照滿功率發(fā)電的話,一分鐘風(fēng)機葉片可以轉(zhuǎn)19圈。
 
  最后折算下來,就是“一圈2塊錢”。
 
  而濱海風(fēng)電總投資約47.9億元,設(shè)計年發(fā)電量超過8億千瓦時。預(yù)計投產(chǎn)后年銷售收入66405萬元,年利潤總額28306萬元,項目全投資稅前內(nèi)部收益率10.58%。
 
  按照這個速度,預(yù)計投資回收周期13年。但在范玉鵬看來,這個速度明顯有些保守。
 
  尤其是,在2015年7月,項目性質(zhì)由特許權(quán)項目變更為常規(guī)項目,上網(wǎng)電價由0.737元/千瓦時調(diào)整為0.85元/千瓦時。電價調(diào)整了1毛多,帶給濱海風(fēng)電的收益將近1億元。據(jù)統(tǒng)計,這一次調(diào)整,濱海風(fēng)電年直接增加收益9240萬元。
 
  而在經(jīng)濟賬之外,更重要的是一筆環(huán)境賬。
 
  相比傳統(tǒng)火力發(fā)電,濱海風(fēng)電投產(chǎn)后預(yù)計每年可減少二氧化碳排放70萬噸,減少二氧化硫排放5006噸,減少氮氧化物排放2003噸,具有良好的社會效益和環(huán)保示范效果。
 
  在此前結(jié)束的首屆可持續(xù)發(fā)展論壇上,與會嘉賓普遍認為,未來,中國的能源結(jié)構(gòu)還將持續(xù)優(yōu)化。預(yù)計到2050年,中國的化石燃料在整體能源結(jié)構(gòu)中占比,將從2018年90%的水平,下降到35%。
 
  未來五年,中國的可再生能源行業(yè)還將迎來新一輪大發(fā)展。海上風(fēng)電也將迎來新的一輪機遇窗口。
 
  國家海上風(fēng)電工程技術(shù)研究中心管理委員會主任王滿昌表示,到2030年,我國中東部地區(qū)最大用電負荷將達到9.7億千瓦,需受入電力流超過3.6億千瓦。而中東部陸上分布式電源開發(fā)潛力僅有1.7億千瓦,顯然無法滿足未來需求。
 
  王滿昌認為,我國海上風(fēng)電資源豐富,潛力巨大,且靠近東部負荷中心,就地消納方便,所以發(fā)展海上風(fēng)電將成為我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。
 
 
  浪高兩米,拖輪在海浪中完全沒有還手之力,被海浪隨意擺弄。
 
  這個場景,在海上風(fēng)電的建設(shè)過程中,并不是什么罕見的狀況。
 
  濱海風(fēng)電項目選址在江蘇鹽城古黃河口附近海域,那里風(fēng)大浪高,氣象復(fù)雜,在當(dāng)?shù)厝丝谥兴赜?ldquo;寧走天邊,不走黃河尖”之稱。正因如此,這里也是天然的優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源區(qū)。
 
  “每年的10月到第二年的3月,每月有效工作時間只有七八天。”范玉鵬說。今年九月,因為臺風(fēng)的影響,幾乎都無法施工。
 
  和所有海上風(fēng)電項目一樣,濱海項目自開工起,就面臨海洋極端氣象的嚴(yán)峻考驗,僅2018年8月和9月就遭受“云雀”“溫比亞”等臺風(fēng)襲擾,每月可施工窗口期僅有10余天。
 
  而且,從岸邊到濱海風(fēng)電項目有21公里,每出一次海,即使順流的情況也要1.5小時。因此,不僅是安全問題需要考量,速度與效率也是需要考慮的問題。
 
  “相比陸上施工,海上施工風(fēng)險更大,操作更復(fù)雜。”中國大唐集團海洋能源產(chǎn)業(yè)有限公司黨委書記、董事長沈剛說。因此,濱海風(fēng)電提出“能陸上,不海上,能水上,不水下”的施工原則,將部分復(fù)雜的海上施工轉(zhuǎn)化為相對簡單易管理的陸上施工。
 
  “目前,濱海風(fēng)電全部塔筒內(nèi)電氣設(shè)備都在陸地進行預(yù)安裝,既降低海上施工風(fēng)險,又提高工作效率。”沈剛說。
 
  國家能源局核電司副司長史立山表示,過去陸地風(fēng)電建設(shè)相對風(fēng)險小,比較簡單。而海上風(fēng)電難度除了風(fēng)電設(shè)備外,還有施工方面的困難。海上運輸、基礎(chǔ)施工的難度都是很大的。對設(shè)備可靠性要求也很高,如果設(shè)備出現(xiàn)問題維修的成本就很高。
 
  而且海上建設(shè)風(fēng)電場涉及到海洋的綜合利用,海上有港口、保護區(qū)、交通要道,并不是所有海域都能建成電站,還應(yīng)當(dāng)避讓交通設(shè)施、城鎮(zhèn)建設(shè)和臨港工業(yè)圍填海這些用于效益高的開發(fā)形式的海域,以免對未來的深度開發(fā)造成不利影響。
 
  在史立山看來,海上風(fēng)電的開發(fā)建設(shè)要考慮對各方面的影響,特別是對海洋環(huán)保的影響,如應(yīng)當(dāng)向深海布局,盡量遠離岸線和海涂,減少風(fēng)電場對岸線、視野、景觀和鳥類棲息的影響。
 
 
  風(fēng)機葉片距離海面有100米左右,檢測與維修如果靠人工值守與工作明顯是完全不夠的。
 
  解決這個問題,需要一點“智慧”。
 
  在濱海風(fēng)電項目中,每一臺風(fēng)機上都有三個攝像頭。如果有漁民、船只進入安置風(fēng)機的海域,可以通過攝像頭預(yù)警。
 
  濱海風(fēng)電采用新型電子圍欄代替?zhèn)鹘y(tǒng)實體航標(biāo)燈,在電子海圖上即可對指定類型或指定船舶的碰撞風(fēng)險進行分析,從而通過后臺系統(tǒng)對船舶航行進行預(yù)警。
 
  沈剛表示,這樣可以有效避免因能見度差無法發(fā)現(xiàn)過往船舶的被動局面,減少監(jiān)控值班人員的工作負擔(dān),方便后期維護和調(diào)整。
 
  而且,利用“蜘蛛機器人”爬上100米左右塔筒進行檢測,把人工的因素盡量降低,也是把事故的幾率盡量降低。
 
  同時,海上環(huán)境復(fù)雜多變,為解決人員、設(shè)備和船只在海上作業(yè)危險性高的問題,需加強人員事前場景預(yù)演、運維作業(yè)風(fēng)險評估。濱海風(fēng)電應(yīng)用VR技術(shù),構(gòu)造風(fēng)電場三維虛擬立體模型,將實際工作環(huán)境和設(shè)備結(jié)構(gòu)進行虛擬重現(xiàn),讓使用者足不出戶就能夠親身體驗海上風(fēng)電場的天氣環(huán)境、海情海況、地理地貌、設(shè)備運行以及緊急事件發(fā)生時的情景,實現(xiàn)全新交互功能。
 
  針對海上風(fēng)電的工況復(fù)雜性、交通運輸?shù)目蛇_性、人員作業(yè)的安全性、故障處理可完成性等都會成為影響運維質(zhì)量的重要因素。濱海風(fēng)電創(chuàng)造性的采用AR技術(shù),利用圖像識別、智能檢測和數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù),幫助操作人員及時準(zhǔn)確的定位并排除問題。
 
  伴隨著5G的推廣,在可以預(yù)見的未來,利用VR、AR、大數(shù)據(jù)等手段,也將讓海上風(fēng)電更加有“智慧”。

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