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關注產業綠色轉型:海上風電向深海邁進

2023-04-17 來源:經濟日報 瀏覽數:246

在浙江省臺州市披山島西北側的近海海域,華電玉環1號海上風電場北區22臺大型風機葉片徐徐轉動,將風能轉化成電能,通過電網點亮千家萬戶。同時,浙東南最大的海上風電項目——玉環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,玉環可再生能源年發電量近30億千瓦時,占全社會用電量比重將超40%。作為華東地區的重要能源基地,臺州的清潔能源并網年發電量將超350億千瓦時。

  在“雙碳”目標指引下,全球能源結構重塑,海上風電成為我國推進能源轉型的重要抓手。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,規模效應逐漸顯現,更大型的風機、更多樣的安裝形式、更多元的開發方式,都將在海上風電高質量發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的近海海域,華電玉環1號海上風電場北區22臺大型風機葉片徐徐轉動,將風能轉化成電能,通過電網點亮千家萬戶。同時,浙東南最大的海上風電項目——玉環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,玉環可再生能源年發電量近30億千瓦時,占全社會用電量比重將超40%。作為華東地區的重要能源基地,臺州的清潔能源并網年發電量將超350億千瓦時。
  
  “這些清潔電能在電網的智能調度下,可滿足近1200萬戶普通家庭一年的用電需求。”國網臺州供電公司發展部規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,有利于產業可持續發展。數據顯示,近海水深5米至50米范圍內,風能資源技術開發量為5億千瓦,深遠海風能可開發量更是近海的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%,持續保持全球第一位。風機大型化趨勢明顯,從2011年至2021年,國內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型的需要,各地開發海上風電意愿強烈。上海、廣東、山東、浙江推出地方補貼,各省海上風電規劃已超1億千瓦。企業積極研發新機型以適應行業快速發展,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境的不斷探索,海上風電產業逐漸向大功率、深遠海挺進。《“十四五”可再生能源發展規劃》提出,優化近海海上風電布局,開展深遠海海上風電規劃。
  
  中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海巖認為,“十四五”期間,海上風電發展的重點是打基礎,要推動海上風電裝備制造業發展。預計2030年海上風電累計裝機量將達2億千瓦。
  
  推進商業化開發
  
  近幾年,我國近海風電資源開發利用已趨飽和,且面臨與近海養殖、漁業捕撈、航線開發等爭奪有限資源等問題,發展空間受到擠壓;而深遠海可開發范圍更廣,風能資源更豐富,風速風頻更優質,海上風電向深遠海發展已成必然趨勢。
  
  海上風電走向深遠海,漂浮式風機將起到關鍵作用。在近海區域開發風電,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展規模。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電的裝備。我國漂浮式風電技術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理黃俊表示,我國海域臺風比較多,海洋環境惡劣,漂浮式風機的可靠性是一大挑戰。此外,浮式風電目前成本還比較高,要和制氫、海洋牧場等多元業態結合,開展綜合利用以降低成本。
  
  “保障海上風電快速發展與海上產品質量的平衡,控制產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,未來可實現大部件故障率從3.5%降到1.5%,故障下海次數從每年5次下降到1次,按照目前海上裝機約3000萬千瓦計算,全生命周期內海上風電運維成本將減少700億元以上。
  
  融合發展成趨勢
  
  我國海上風電高速發展,很大程度上受益于中央財政補貼政策。根據《關于促進非水可再生能源發電健康發展的若干意見》,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,實現平價上網仍有難度。
  
  為應對海上風電的平價上網挑戰,除了向機組大型化、高穩定性方向發展,立體化融合開發是效益最大化的關鍵。當前海上風電開發的主流方式只有單一發電功能,如果發電之外利用既有基礎設施改建發展養殖業,或是就近消納電能用于制氫、海上油氣平臺生產等,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《加快油氣勘探開發與新能源融合發展行動方案(2023—2025年)》,通過海上風電開發為油氣平臺提供綠色電力,替代分散式燃氣或燃油發電,形成海上風電與油氣田區域電力系統互補供電模式。
  
  “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理康思偉介紹,“海油觀瀾號”投產后,風機年發電量將達2200萬千瓦時,所發電力通過1條5千米長的動態海纜接入海上油田群電網,用于油氣生產。
  
  中國海油執行副總裁兼新能源部總經理楊云表示,進軍深遠海風電是中國海油結合油氣主業,探索新能源產業差異化發展的一條新路徑。發展海上風電,不僅能直接帶動船舶工業、海洋養殖、氫能等產業發展,還可以與其他領域組合,促進我國海洋經濟與地方經濟發展。
  
  立體化融合發展還有更多解法。2022年1月,明陽集團廣東陽江沙扒深海漁業養殖實驗區完成首次收魚,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”示范區實踐成功,開創了世界深遠海抗臺風養殖的先河。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”立體化海洋能源創新開發示范項目。
  
  “通過海上風電與其他產業的融合,項目整體邊際成本得到改善。”明陽集團副總裁葉凡說,海上風電開發要打造集多種能源或資源于一體的海上綜合能源系統,構建“水下—水面—水上”海洋空間立體開發格局,形成海上綜合能源開發模式。

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海上風電
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