海上风电作为战略新兴领域的重大产业链,是海洋强国战略的支撑点,也是实现“双碳”目标的主力军。三峡集团协同产业链合作伙伴从上海东海大桥“起跑”到全球大功率风机“领跑”,推动我国海上风电产业高质量发展。三峡小微公众号开设的“海上新三峡”专栏,讲述了海上风电产业链高质量发展的故事。
▲ 福建三峡海上风电国际产业园
一台海上“大风车”由机舱、叶轮、叶片和塔筒等组成,总共需要上万个零部件……中国海上风电单机容量不断攀升的背后,一代又一代风电人勇攀科技高峰,推动全产业链不断升级。
低碳发展 海风“吹”来新产业
近年来,低碳发展成为各国共识,风电、光伏等新能源形式已登上能源发展的舞台。
2006年,国家发展改革委印发通知,同意中国长江三峡工程开发总公司(现更名为中国长江三峡集团有限公司)在做好滨海风电场建设的同时,发挥水利工程建设和水下施工的优势,开展海上风电场建设的前期及施工技术研究试验工作,为我国海上风电建设创造条件。
2016年10月17日,在江苏盐城,三峡集团江苏响水近海风电场实现全容量并网发电。由滩涂、潮间带向近海依次挺进,作为国内首个商业化运营的海上风电项目,响水项目拉开了我国海上风电发展的大幕。
如今,我国海上风电累计装机容量3770万千瓦,盐城海上风电装机容量超过554万千瓦。巨大的市场也让盐城汇聚了风电整机和零部件的多家头部企业,风机多数关键部件在盐城就能找到供应商,全部零部件的95%在江苏集成,形成“3小时供应链”。
与江苏盐城情况类似,福建福州因海上风电开发带动当地海上风电产业链由无到有、由小变大。
2016年,福州兴化湾建成了全国首个大功率海上风电试验场,创造国内海上风电机型最多、最新、单机容量最大纪录,极大推动海上风电先进装备制造国产化、高端化的进程。与此同时,在距离试验海上风电场不远的沙滩上,福建三峡国际海上风电产业园也拔地而起。
像这样的故事还在广东阳江等地上演。2021年12月26日,我国首个百万千瓦级海上风电项目——三峡阳江沙扒海上风电场实现全容量并网发电。海上风电开发助力阳江市打造全产业链高度一体化的广东(阳江)国际风电城,推动金风科技、明阳智能、东方风电、宁波东方、龙马铸造、粤水电、江苏中车等22家风电产业链上下游企业落户阳江,带动总投资近200亿元,基本涵盖了风电装备制造全产业链。
平价上网 撬动产业链升级
自2022年开始,我国海上风电正式进入平价上网时代,降本增效成为海上风电必须要跨过的坎。
“风电机组制造需要的原材料包括钢、铝、铜、永磁材料等,其中钢材的用量占到整个机组总重量的90%。这些原材料的成本是市场所决定的,通常不会有较大变动。只有通过提高机组单机容量,才能降低机组的单位千瓦造价。而且,单机容量的提升还可以减少项目所需机组数量,进而减少施工点位,降低施工成本。”风电行业内一位资深专家表示。
我国海上风电机组从单机容量1.5兆瓦到8兆瓦,用了13年时间;而从8兆瓦机组到16兆瓦机组,仅用了3年左右。如今,单机容量26兆瓦海上风电机组已经下线,各大风机厂商也纷纷发布单机容量超过20兆瓦的机型。
单机容量迈入新的数量级,是机组的简单放大吗?“还真不是!我专门请教了业内的专家。专家说,为了突破20兆瓦的发电机技术,在冷却技术、绕组技术方面都要进行大幅创新提升,甚至彻底改变。引入的多绕组、双路循环冷却技术,是突破20兆瓦级发电机技术瓶颈的关键技术。” 世界风能协会副主席、中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩说。
大兆瓦机组的迭代,是涵盖“研发设计-装备制造-资源开发-运维服务”海上风电全产业链的一系列质变。
刚刚下线的26兆瓦级海上风力发电机组,轮毂中心设计高度185米,相当于63层居民楼。这样的高度只有今年5月交付的2000吨自升式海上风电安装平台——“大桥海风”号等最新一代海上风电安装平台才可以吊装。
近十余年,我国自主研发设计并交付包括安装平台、起重船、布缆船、风电运维母船和半潜运输船等在内多艘风电施工船机,覆盖了海上风电施工全产业链所有核心装备。
海上风电产业链具有链条长、关联度大、带动性强、辐射范围广等特点,建设海上风电产业链是实现风电全产业建链、海洋经济产业强链补链延链的有效路径。“要凝聚力量,以科技创新支撑共链协同,加强统筹规划,发挥产业集群优势,大力推进技术创新,形成技术标准体系,实现我国海上风电高质量创新发展。”中国工程院院士舒印彪表示。
追风逐梦 勇攀技术新高峰
当前,我国海上风电在高端装备制造能力、深远海海上风电施工能力上达到国际水平。在未来高质量发展中,我国海上风电产业发展与国外厂商面临的问题和挑战是一样的,都要在技术“无人区”攀登新高峰。
相比海上风电机组其他部件而言,叶片更可能成为机组大型化的卡点。越来越长的叶片会导致整体柔性增加,而风机叶片需要保障刚性,同时也要控制重量。“100多米长的叶片制造已进入‘技术无人区’,这将遇到‘超经验’问题——以前的设计经验不足以支撑我们叶片可靠性的设计。风电是一门实践科学,很多问题不是光靠设计就可解决的,也不是在屋子里就能考虑周全的,需要靠实践去发现问题、积累经验并解决问题。”秦海岩表示。
深远海已成为未来海上风电开发的主战场。据中国可再生能源学会风能专业委员会估算,根据国家批复的各省份海上风电规划,海上风电总量超过3亿千瓦,其中的90%以上为常规意义上的深海或远海风电项目。
▓来源:中国三峡集团官网
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