在“雙碳”目標指引下，全球能源結(jié)構(gòu)重塑，海上風電成為我國推進能源轉(zhuǎn)型的重要抓手。在近日舉辦的海陵島國際風能大會上，專家表示，隨著海上風電快速成長，規(guī)模效應逐漸顯現(xiàn)，更大型的風機、更多樣的安裝形式、更多元的開發(fā)方式，都將在海上風電高質(zhì)量發(fā)展的道路上扮演重要角色。
裝機量全球第一
在浙江省臺州市披山島西北側(cè)的近海海域，華電玉環(huán)1號海上風電場北區(qū)22臺大型風機葉片徐徐轉(zhuǎn)動，將風能轉(zhuǎn)化成電能，通過電網(wǎng)點亮千家萬戶。同時，浙東南最大的海上風電項目——玉環(huán)2號海上風電場已獲得核準批復，預計在“十四五”時期末建成投運。屆時，玉環(huán)可再生能源年發(fā)電量近30億千瓦時，占全社會用電量比重將超40%。作為華東地區(qū)的重要能源基地，臺州的清潔能源并網(wǎng)年發(fā)電量將超350億千瓦時。
“這些清潔電能在電網(wǎng)的智能調(diào)度下，可滿足近1200萬戶普通家庭一年的用電需求。”國網(wǎng)臺州供電公司發(fā)展部規(guī)劃前期專項職責管理員高挺介紹。
相比陸上風電，我國海上風能資源更豐富，可顯著節(jié)約土地成本，且更靠近中東部用電負荷中心，便于輸電和消納，有利于產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。數(shù)據(jù)顯示，近海水深5米至50米范圍內(nèi)，風能資源技術(shù)開發(fā)量為5億千瓦，深遠海風能可開發(fā)量更是近海的3倍以上。
近年來，我國海上風電裝機容量持續(xù)增長。2022年我國海上風電新增吊裝容量516萬千瓦，約占全球的54%；累計吊裝容量3051萬千瓦，同比增長超過20%，持續(xù)保持全球第一位。風機大型化趨勢明顯，從2011年至2021年，國內(nèi)新增海上風電平均單機容量從2.7兆瓦提升至5.6兆瓦，2022年下線的新型海上風電機組的平均單機容量已達11.5兆瓦。
考慮到能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的需要，各地開發(fā)海上風電意愿強烈。上海、廣東、山東、浙江推出地方補貼，各省海上風電規(guī)劃已超1億千瓦。企業(yè)積極研發(fā)新機型以適應行業(yè)快速發(fā)展，2022年我國對外宣布下線的新型海風機組達到12款。機組大型化繼續(xù)提速，金風科技下線16兆瓦機型，中國海裝完成18兆瓦主機裝配，快速更新的大型機組讓海上風電的造價大幅下降。
隨著海上風電項目布局的加快和對海域環(huán)境的不斷探索，海上風電產(chǎn)業(yè)逐漸向大功率、深遠海挺進。《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，優(yōu)化近海海上風電布局，開展深遠海海上風電規(guī)劃。
中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖認為，“十四五”期間，海上風電發(fā)展的重點是打基礎，要推動海上風電裝備制造業(yè)發(fā)展。預計2030年海上風電累計裝機量將達2億千瓦。
推進商業(yè)化開發(fā)
近幾年，我國近海風電資源開發(fā)利用已趨飽和，且面臨與近海養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈、航線開發(fā)等爭奪有限資源等問題，發(fā)展空間受到擠壓；而深遠海可開發(fā)范圍更廣，風能資源更豐富，風速風頻更優(yōu)質(zhì)，海上風電向深遠海發(fā)展已成必然趨勢。
海上風電走向深遠海，漂浮式風機將起到關鍵作用。在近海區(qū)域開發(fā)風電，由于水深較淺，通常采用底部固定式支架作為基礎，以保障風機可以安穩(wěn)屹立在大海中。但這種安裝方式只適用于淺海，在很大程度上限制了海上風機的發(fā)展規(guī)模。為突破水深限制瓶頸，漂浮式海上風機逐漸進入人們的視野。
浮式風電平臺是一種可在水中漂浮并捕捉風能發(fā)電的裝備。我國漂浮式風電技術(shù)仍處于樣機測試及示范工程階段。前不久，“海油觀瀾號”在廣東珠海舉行啟航儀式，它是我國首個工作海域距離海岸線100千米以上、水深超過100米的浮式風電平臺。
海油工程設計院浮體部經(jīng)理楊小龍介紹，“海油觀瀾號”裝機容量為7.25兆瓦，在單位千瓦投資、單位千瓦用鋼量、單臺浮式風機容量、抗臺風性能等多項指標上，均處于國際先進水平。
上海勘測設計研究院有限公司陽江分公司副經(jīng)理黃俊表示，我國海域臺風比較多，海洋環(huán)境惡劣，漂浮式風機的可靠性是一大挑戰(zhàn)。此外，浮式風電目前成本還比較高，要和制氫、海洋牧場等多元業(yè)態(tài)結(jié)合，開展綜合利用以降低成本。
“保障海上風電快速發(fā)展與海上產(chǎn)品質(zhì)量的平衡，控制產(chǎn)品的高可靠性至關重要。”金風科技海上風電設計研究院副院長寧巧珍預測，通過提升可靠性等措施，未來可實現(xiàn)大部件故障率從3.5%降到1.5%，故障下海次數(shù)從每年5次下降到1次，按照目前海上裝機約3000萬千瓦計算，全生命周期內(nèi)海上風電運維成本將減少700億元以上。
融合發(fā)展成趨勢
我國海上風電高速發(fā)展，很大程度上受益于中央財政補貼政策。根據(jù)《關于促進非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》，2022年后新增海上風電不再納入中央財政補貼范圍，由地方按照實際情況予以支持。考慮到目前我國海上風電成本較高，實現(xiàn)平價上網(wǎng)仍有難度。
為應對海上風電的平價上網(wǎng)挑戰(zhàn)，除了向機組大型化、高穩(wěn)定性方向發(fā)展，立體化融合開發(fā)是效益最大化的關鍵。當前海上風電開發(fā)的主流方式只有單一發(fā)電功能，如果發(fā)電之外利用既有基礎設施改建發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，或是就近消納電能用于制氫、海上油氣平臺生產(chǎn)等，海上風電項目就有了成本下降的空間。
3月22日，國家能源局公布《加快油氣勘探開發(fā)與新能源融合發(fā)展行動方案(2023—2025年)》，通過海上風電開發(fā)為油氣平臺提供綠色電力，替代分散式燃氣或燃油發(fā)電，形成海上風電與油氣田區(qū)域電力系統(tǒng)互補供電模式。
“海油觀瀾號”是全球首個給海上油氣田供電的深遠海風電平臺。中國海油新能源分公司工程建設中心總經(jīng)理康思偉介紹，“海油觀瀾號”投產(chǎn)后，風機年發(fā)電量將達2200萬千瓦時，所發(fā)電力通過1條5千米長的動態(tài)海纜接入海上油田群電網(wǎng)，用于油氣生產(chǎn)。
中國海油執(zhí)行副總裁兼新能源部總經(jīng)理楊云表示，進軍深遠海風電是中國海油結(jié)合油氣主業(yè)，探索新能源產(chǎn)業(yè)差異化發(fā)展的一條新路徑。發(fā)展海上風電，不僅能直接帶動船舶工業(yè)、海洋養(yǎng)殖、氫能等產(chǎn)業(yè)發(fā)展，還可以與其他領域組合，促進我國海洋經(jīng)濟與地方經(jīng)濟發(fā)展。
立體化融合發(fā)展還有更多解法。2022年1月，明陽集團廣東陽江沙扒深海漁業(yè)養(yǎng)殖實驗區(qū)完成首次收魚，在高集成度的處理流程、冷鏈全覆蓋支持下，24小時內(nèi)就能被擺上餐桌，這標志著我國首個“海上風電+海洋牧場”示范區(qū)實踐成功，開創(chuàng)了世界深遠海抗臺風養(yǎng)殖的先河。2022年11月，明陽集團東方CZ9海上風電場示范項目動工，將建設成“海上風電+海洋牧場+海水制氫”立體化海洋能源創(chuàng)新開發(fā)示范項目。
“通過海上風電與其他產(chǎn)業(yè)的融合，項目整體邊際成本得到改善。”明陽集團副總裁葉凡說，海上風電開發(fā)要打造集多種能源或資源于一體的海上綜合能源系統(tǒng)，構(gòu)建“水下—水面—水上”海洋空間立體開發(fā)格局，形成海上綜合能源開發(fā)模式。
