海上風機大型化不僅能夠攤薄風機制造、建設(shè)安裝以及后期維護成本，而且采用了更加先進的設(shè)備，發(fā)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(huán)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(yè)也走到了關(guān)鍵時期。如何降低度電成本、提高競爭力？目前的行業(yè)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(huán)。
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(xiàn)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(shè)計劃，其中一個方案顯示，將應(yīng)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(fā)業(yè)內(nèi)猜想，海上風機大型化時代已經(jīng)來臨？
（文丨中國能源報記者 李麗旻）
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(shè)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(shè)備，發(fā)電效率也將有所提高。”某新能源行業(yè)協(xié)會專家告訴記者。
行業(yè)研究機構(gòu)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(shè)備數(shù)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(yōu)勢加持下，近年來，全球海上風機平均單機功率已出現(xiàn)了顯著上漲。據(jù)國際可再生能源署發(fā)布的數(shù)據(jù)，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(jù)中國風能協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)，2019年我國海上風電發(fā)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(xù)下線，我國新增海上風機功率正逐年上漲。
主流企業(yè)一致青睞大風機
記者了解到，國內(nèi)外主流風機制造商均已發(fā)布了大型化海上風機布局規(guī)劃。2020年5月，風機制造巨頭西門子歌美颯發(fā)布了15兆瓦風機，總計高度將達到220米左右，據(jù)該公司稱，15兆瓦機型預(yù)計將在2024年前后實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。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(chǎn)的12兆瓦風機也已正式投入了使用。
在國內(nèi)，10兆瓦及以上容量機型的研發(fā)也如火如荼。2019年，整機制造商東方電氣宣布研發(fā)完成10兆瓦海上風機，并于今年在福建正式并網(wǎng)發(fā)電，創(chuàng)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(yè)也在大容量海上風機領(lǐng)域有所布局。
大型化潮流勢不可擋，但在業(yè)內(nèi)看來，將“10兆瓦+”風機投入大規(guī)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(chǎn)階段，即使是最早開發(fā)海上風電的歐洲，也沒有實現(xiàn)大功率風機的大面積應(yīng)用，而20兆瓦風機很可能只是處于概念階段。”上述行業(yè)專家告訴記者，“企業(yè)針對大兆瓦機組的布局肯定都是提前布局，但實際應(yīng)用肯定還存在一定的滯后。”
配套產(chǎn)業(yè)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(yè)內(nèi)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(huán)境，這些因素都將成為大兆瓦海上風機應(yīng)用遭遇的‘短板’。”
此前，多家行業(yè)研究機構(gòu)統(tǒng)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(guī)模應(yīng)用需要海上施工、海上船舶等行業(yè)的支持，從目前情況來看，高質(zhì)量的海上風電安裝船數(shù)量是否能夠滿足國內(nèi)很可能還是未知數(shù)。”上述專家稱，“海上風電尚屬新興行業(yè)，要實現(xiàn)海上風電全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，首先還是需要海上風電行業(yè)本身進入高速發(fā)展通道，實現(xiàn)度電成本的下降，讓上下游各行業(yè)看到海上風電有足夠大的市場空間和發(fā)展速度，有前景才會有投入。”
