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一個葉片就有30多層樓高 海上風機大型化時代來了!

2021-08-24 來源:中國能源報作者:李麗旻 瀏覽數:641

海上風電補貼退坡在即,投資成本仍相對高企的海上風電行業也走到了關鍵時期。如何降低度電成本、提高競爭力?目前的行業共識是,海上風機大型化是降低海上風電度電成本的重要一環。

  海上風機大型化不僅能夠攤薄風機制造、建設安裝以及后期維護成本,而且采用了更加先進的設備,發電效率也將有所提高。但更高的單機功率意味著更高的塔筒高度、更高的輪轂高度以及更長的葉片,大型化風機也不得不面臨著更高的運輸成本以及吊裝難度。大功率海上風機需要更大的海上風電安裝船,而海上施工難度本就很高,還要面對復雜的海洋環境。
  
  海上風電補貼退坡在即,投資成本仍相對高企的海上風電行業也走到了關鍵時期。如何降低度電成本、提高競爭力?目前的行業共識是,海上風機大型化是降低海上風電度電成本的重要一環。
  
  截至目前,全球海上風機最大單機功率仍為15兆瓦,在海上風電基本實現平價的歐洲市場,瑞典公布了最新100萬千瓦海上風電場的建設計劃,其中一個方案顯示,將應用單機功率達20兆瓦或以上的海上風電機型,最高風機高度不超過340米,引發業內猜想,海上風機大型化時代已經來臨?
  
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  單機功率連年上漲
  
  “海上風機大型化的好處一是在于能夠攤薄風機制造、建設安裝以及后期維護成本,二是更高容量的海上風機往往使用更加先進的設備,發電效率也將有所提高。”某新能源行業協會專家告訴記者。
  
  行業研究機構睿咨得能源在其報告中分析指出,盡管更大容量的海上風機制造成本相對更高,但使用更高容量海上風電機組的話,基座以及海纜等其他配套設備數量也將有所下降,從長遠來看,大型化風機將有利于降低海上風電場總體投資成本。
  
  多重優勢加持下,近年來,全球海上風機平均單機功率已出現了顯著上漲。據國際可再生能源署發布的數據,在2000年至2019年期間,全球海上風機平均單機功率已從1.6兆瓦提升至6.5兆瓦。
  
  據中國風能協會發布的數據,2019年我國海上風電發展已明顯提速,截至2019年底,我國所有吊裝的海上風電機組中,單機容量為4兆瓦的機組累計裝機為293萬千瓦,在總裝機量中占比達到41.7%,同時,4.0-4.9兆瓦機組占比為55.5%,5兆瓦機組占比為17%。在2020年、2021年兩年間,6-8兆瓦風機也陸續下線,我國新增海上風機功率正逐年上漲。
  
  主流企業一致青睞大風機
  
  記者了解到,國內外主流風機制造商均已發布了大型化海上風機布局規劃。2020年5月,風機制造巨頭西門子歌美颯發布了15兆瓦風機,總計高度將達到220米左右,據該公司稱,15兆瓦機型預計將在2024年前后實現商業化生產。今年2月,全球風機巨頭維斯塔斯推出V236-15.0兆瓦海上風機,葉片長達115.5米,也是目前全球最大的單機葉輪掃風面積的機型。另外,由風機制造商GE生產的12兆瓦風機也已正式投入了使用。
  
  在國內,10兆瓦及以上容量機型的研發也如火如荼。2019年,整機制造商東方電氣宣布研發完成10兆瓦海上風機,并于今年在福建正式并網發電,創下我國目前單機容量最大、葉輪直徑最長的紀錄。與此同時,金風科技、上海電氣等整機制造企業也在大容量海上風機領域有所布局。
  
  大型化潮流勢不可擋,但在業內看來,將“10兆瓦+”風機投入大規模使用,卻不是一蹴而就的事情。
  
  “從目前情況來看,不論是10兆瓦還是15兆瓦風機,都還沒有進入批量化生產階段,即使是最早開發海上風電的歐洲,也沒有實現大功率風機的大面積應用,而20兆瓦風機很可能只是處于概念階段。”上述行業專家告訴記者,“企業針對大兆瓦機組的布局肯定都是提前布局,但實際應用肯定還存在一定的滯后。”
  
  配套產業尚未跟上
  
  “更高的單機功率意味著風機將有更高的塔筒高度、更高的輪轂高度以及更長的葉片,大型化風機也不得不面臨著更高的運輸成本以及吊裝難度。”上述業內專家指出,“大功率海上風機需要更大的海上風電安裝船,而海上施工難度本就很高,還要面對復雜的海洋環境,這些因素都將成為大兆瓦海上風機應用遭遇的‘短板’。”
  
  此前,多家行業研究機構統計稱,全球海上風電安裝船尚不足以滿足各國海上風電裝機需求,能夠滿足15兆瓦或以上機型運輸及吊裝需求的海上風電安裝船更是緊缺。在去年我國海上風電“搶裝潮”期間,海上風電安裝船價格一度暴漲至千萬元量級,甚至推高了海上風電項目成本。
  
  “大兆瓦海上風電機組的大規模應用需要海上施工、海上船舶等行業的支持,從目前情況來看,高質量的海上風電安裝船數量是否能夠滿足國內很可能還是未知數。”上述專家稱,“海上風電尚屬新興行業,要實現海上風電全產業鏈協同發展,首先還是需要海上風電行業本身進入高速發展通道,實現度電成本的下降,讓上下游各行業看到海上風電有足夠大的市場空間和發展速度,有前景才會有投入。”

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