首页 海上风电 观点|我国海上风电技术创新需快马加鞭

观点|我国海上风电技术创新需快马加鞭

在所有新能源中,风能是业界公认的技术上最成熟的绿色能源,而海上风资源储量非常丰富。根据国家发改委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》报告,我国水深5~50米海域,100米高度的海上风能资源开放量为5亿千瓦,总面积为39.4万平方千米。据国家能源局公布的数据显示,2021年,我国海上风电全年新增装机1690万千瓦,是此前累计建成总规模的1.8倍,目前我国海上风电累计装机规模占全球总量的54%,跃居世界第一。中国三峡新能源(集团)股份有限公司(以下简称“三峡能源”)作为三峡集团新能源业务的战略实施主体,近年来,积极布局海上风电业务,成为我国海上风电领域一支重要力量。近日,本刊记者有幸专访了三峡能源阳江公司常务副总经理许新鑫,请他阐述了关于深远海海上风电开发的独到见解。

问:目前,“双碳”战略积极推进,减少化石能源使用、加快可再生能源开发成为大势所趋。在此背景下,海上风电的发展如火如荼,您如何看待这一发展趋势?

答:随着“双碳”目标的提出,“十四五”时期,沿海省份陆续确定了可再生能源发展目标。我国海岸线长、可利用海域广阔、海上风能资源丰富,大力发展海上风电,对我国具有重要的战略意义。

首先,加快开发海上风能资源,可以推动我国东部、南部沿海省份调整以化石能源为主的能源结构,推进能源供给侧结构性改革,有助于我国加快实现能源转型。另外发展海上风电,能够改善我国对化石能源和国外能源依赖度较高的局面,有利于保障我国的能源安全。同时海上风电可以带动上下游相关产业发展,形成产业集群,助推我国在高端轴承、齿轮箱和大功率发电机等高端装备制造领域的快速发展。

问:您认为“十四五”期我国海上风电技术应重点关注哪些方面?

答:随着电价补贴的取消,“十四五”将成为我国海上风电技术创新和变革的关键期。

在海上风电实现全面平价上网的过程中,我国仍需在电网顶层设计、装备研发、海洋工程技术发展等诸多方面突破技术瓶颈,推动新型大容量风机的应用,开发适用于深水的专业施工船机设备,普及海上风电行业数字化、自动化技术,将我国从海上风电装机容量大国建设成为技术强国。

问:从全球范围来看,海上风电的发展正由近海逐渐走向深远海,这方面欧洲走在了前列,并陆续开发多个深远海风场,极大促进了海洋经济的发展。对比国外,您认为我国在深远海海上风电开发领域有哪些优势和不足?

答:我国海上风力资源丰富,发展潜力巨大,虽然起步较晚,但近几年发展迅速,目前正在逐步走向深远海开发。

我国深远海海上风电开发优势明显。一是经过多年的培育,我国具备大容量海上风电机组自主设计、研发、制造、安装、调试和运行能力。二是漂浮式风电机组、柔性直流输电、大容量风机等一系列海上风电关键技术已经取得突破,比如去年三峡能源已经实现全球首台漂浮式海上风电机组的并网发电和亚洲首个海上风电柔性直流输电工程投运。三是经过海上风电“抢装潮”,我国海上风电的运输、吊装、运维和施工船舶专业化水平已经得到了很大的提高。四是我国海上风电全产业链制造能力的提升,能够更加方便、高效地服务于海上风电开发企业。

特别值得一提的是,针对不同地质条件,三峡能源在阳江打造了“海上风电基础博物馆”,部分基础型式为国内外首次使用,为走向深远海做好技术储备。

另外我们也还存在一些不足。例如在设备制造方面,大兆瓦风机轴承的制造仍受制于人,高端风电轴承生产长期被斯凯孚(SKF)、FAG、罗特艾德等国外企业垄断。在核心技术方面,在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片设计制造、模块封装、测试等领域,中国厂商与国外厂商仍有明显差距。在工程技术方面,风资源测量的全面性和精确度不足,原状土高保真取样技术水平需要进一步发展,一体化仿真商业软件仍需进一步开发。在海洋环境方面,我国东南沿海台风频发,所受极端环境载荷更大,对风电机组的强度、疲劳性能要求更高。

问:2021年7月13日,由三峡能源投资建设的我国首台漂浮式海上风电平台“三峡引领”号在广东阳江海域成功完成系泊系统的安装和平台的就位。请您介绍一下“三峡引领”号完成了哪些技术性突破,有何深远意义。

答:“三峡引领”号的主要技术性突破有三项:一是漂浮风电一体化仿真从理论到方法再到实践的突破,其涉及的浮式风电关键技术研究、水池物理模型试验、工程设计等均为项目团队自主攻关,完成从概念研究到工程化设计和样机建设全套程序。

二是针对台风、大波高和中等水深的环境条件,在半潜式漂浮平台整体构型、系泊系统和动态电缆设计上取得突破,形成了一个系统解决方案。项目场址水深范围小,约为28~32米,而漂浮式海上风电通常适用于水深50米以上的水域,水深越浅,设计难度越大。项目采用新型漂浮式海上风电平台,克服了浅水系泊系统设计技术难点。动态海缆方面,“三峡引领”号项目海缆是世界上第一根应用于超浅水台风海域的动态电缆,创新性地采用了双波型复杂系统,以适应极端天气下平台的巨大偏移,创新性特殊附件的选用解决了电缆干涉、打扭问题。

三是漂浮风电的海上施工安装技术的突破。在码头完成风电机组和漂浮平台的整体组装以后,利用拖轮把机组和漂浮平台直接拖到机位与系泊系统连接,相当于把一座35层高、5000多吨重的高楼,直接从岸边拖到30多公里的外海,实现了漂浮风电整体湿拖安装技术和现场系泊及动态电缆安装关键技术的突破。

“三峡引领”号的成功并网发电,标志着我国浮式风电样机技术领域真正实现了“从0到1”的重大突破,为国家打造浮式风电精品示范工程和引领产业链发展奠定了坚实基础,为我国浮式风电技术及商业化进程提供了宝贵的创新发展实践和信心。

另外,该项目的成功建设也标志着我国在全球率先具备大容量抗台风型浮式海上风电机组自主研发、制造、安装及运营能力,对促进我国海上风电高端装备制造升级、挖潜深远海风能资源具有积极意义。

问:您如何看待漂浮式海上风电平台的未来前景?

答:据统计,我国深海风资源总量约10亿千瓦,相当于近海风资源的2倍,发展潜力巨大,“由近海到远海、由浅到深、由固定基础变漂浮式平台”是未来海上风电场建设的必然趋势。未来海上风电的资源更多地在于深海或深远海,在谋求平价的同时,加大漂浮式风机技术等前沿技术研究势在必行。

由于国内外的海洋环境条件有较大差异,欧美相对成熟的漂浮式风机技术并不适用于我国漂浮式海上基础平台的设计。发展漂浮式海上风电,需要立足于国内的基本情况,融合海洋工程、结构工程、岩土工程、电气工程等多学科,以坚如磐石的决心迎接困难与挑战。

问:三峡能源作为三峡集团新能源业务的战略实施主体,在新能源开发方面走在行业前列。请您简单介绍三峡能源在深远海海上风电开发领域取得了哪些成果,未来如何布局。

答:漂浮式风机并网发电、柔性直流输电工程投产以及在建的阳江青洲等项目,都是三峡能源为走向深远海开发海上风电所进行的技术储备和取得的成果。

未来三峡能源将基于海上风电走向深远海、规模化、平价化的发展趋势,继续投身大容量风机、轻型化海上换流站、高电压等级电缆、海上风电场智慧运行维护等前沿技术,建设千万千瓦级海上风电大基地,坚定不移地实施“海上风电引领者”战略。

问:您如何评价中国船级社(CCS)在我国深远海海上风电开发领域的独特作用?

答:CCS是国际知名的船舶与海上设施入级和检验认证专业机构,中国深远海海上风电的发展,离不开CCS的大力支持。

自1999年进入风电认证领域以来,CCS一直在为风电产品提供优质高效的认证服务。2021年,CCS根据国内外海上浮式风电平台的设计和建造经验,发布了《海上浮式风机平台指南2021》,开始为海上浮式风机平台提供入级服务。在未来我国深远海海上风电的发展中,CCS必将在设计、建造、安装和营运阶段的检验和质量控制中发挥更大的作用。

问:未来三峡能源与CCS将在哪些领域进一步扩大合作?

答:三峡能源一直与CCS保持密切联系和合作,如邀请CCS专家进行消防安全、危化品管理、危险作业管理、近海深水区海上风电船机选择、安全管理等方面培训和进行船舶专项检查。在“三峡引领”号如东海上换流站、海上升压站等项目的设计和建造过程中,CCS为三峡能源提供了审图和现场检验等相关服务。我们希望未来在深水海上风电领域,与CCS开展更加广泛的合作。

来源:中国船检

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