中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：不久前，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全新一代18兆瓦海上直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組下線(xiàn)，成為目前已下線(xiàn)的全球單機(jī)容量最大、葉輪直徑最大的海上直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組。而在2021年，海上風(fēng)機(jī)最大單機(jī)容量還是16兆瓦。
值得注意的是，開(kāi)啟海上風(fēng)機(jī)“18兆瓦時(shí)代”的整機(jī)廠商不止一家。中國(guó)東方電氣集團(tuán)有限公司、明陽(yáng)智慧能源集團(tuán)股份公司、中國(guó)船舶集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司等都在2023年公布了自主研制18兆瓦海上風(fēng)機(jī)的消息。
將視野放至全球，中國(guó)海上風(fēng)電迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì)更加明顯?！度蚝Ｉ巷L(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展報(bào)告》顯示，我國(guó)海上風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)能占全球市場(chǎng)的60%，發(fā)電機(jī)產(chǎn)能占全球市場(chǎng)的73%。我國(guó)已成為全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大的國(guó)家。那么，我國(guó)發(fā)展海上風(fēng)能有何潛力？海上風(fēng)能的開(kāi)發(fā)有哪些技術(shù)路線(xiàn)？發(fā)展海上風(fēng)能對(duì)于我國(guó)能源體系有何意義？帶著這些問(wèn)題，記者采訪了相關(guān)專(zhuān)家。
我國(guó)海上風(fēng)能資源較為豐富
“與陸上風(fēng)能資源相比，海上風(fēng)能資源豐富、儲(chǔ)量大，可集中連片大規(guī)模開(kāi)發(fā)?！遍L(zhǎng)期從事風(fēng)能研究的中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員楊曉雷告訴記者，海上的風(fēng)能資源稟賦好，風(fēng)速大、功率密度高。此外，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)需要大量的空間場(chǎng)地。而海洋面積廣闊，沒(méi)有地表障礙物限制，可不斷向遠(yuǎn)向深開(kāi)拓。
我國(guó)海上風(fēng)能資源較為豐富，發(fā)展海上風(fēng)電有特別的優(yōu)勢(shì)。楊曉雷介紹，一方面，我國(guó)近海和深遠(yuǎn)海、離岸200千米以?xún)?nèi)且水深小于100米的海上風(fēng)能可開(kāi)發(fā)量巨大。另一方面，我國(guó)海上風(fēng)電行業(yè)在制造、安裝等領(lǐng)域都具有較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
不僅如此，相比于陸上風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電能，海上風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電能到達(dá)沿海等高能源需求地區(qū)的距離更短、成本更低，更適合大規(guī)模開(kāi)發(fā)。福建、浙江、山東、江蘇、廣東等用電大省，正好都位于沿海地區(qū)。
我國(guó)海岸線(xiàn)綿長(zhǎng)，大陸架面積大，島嶼眾多，海上風(fēng)能資源技術(shù)開(kāi)發(fā)潛力超過(guò)3500吉瓦。如今，我國(guó)新增海上風(fēng)電規(guī)模已位居全球第一，成為全球最重要的海上風(fēng)電市場(chǎng)之一。在國(guó)家政策的支持下，國(guó)內(nèi)多家海上風(fēng)電企業(yè)都開(kāi)始發(fā)力“向大海要能源”。
“應(yīng)從兩個(gè)方面認(rèn)識(shí)海上風(fēng)電的重要定位?！敝袊?guó)工程院院士、中國(guó)華能集團(tuán)原董事長(zhǎng)舒印彪說(shuō)，“從戰(zhàn)略角度，海上風(fēng)電對(duì)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義；在科技層面，風(fēng)電各產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)是國(guó)際必爭(zhēng)的制高點(diǎn)。”
海上風(fēng)能開(kāi)發(fā)有兩條技術(shù)路線(xiàn)
風(fēng)電機(jī)組從陸地走向海洋并非易事。隨著離岸距離和區(qū)域位置的不同，自然環(huán)境變化非常復(fù)雜。在30多年的開(kāi)發(fā)實(shí)踐中，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)逐步形成近海風(fēng)能和深遠(yuǎn)海風(fēng)能開(kāi)發(fā)兩條技術(shù)路線(xiàn)。
在上海東海大橋海域，高大的海上風(fēng)機(jī)已經(jīng)在這里迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)了近14年?！斑@是亞洲首座海上風(fēng)電場(chǎng)，也是近海海域利用固定式基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)風(fēng)能的典型代表。”楊曉雷告訴記者。記者了解到，固定式基礎(chǔ)是在水深較淺的海域，采用固定式的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，將海上風(fēng)機(jī)固定在海上的方式。在近海海域，海床結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，風(fēng)、浪、流的聯(lián)合作用相對(duì)較小，采用固定式基礎(chǔ)技術(shù)難度小、建設(shè)成本低，是海上風(fēng)能開(kāi)發(fā)的首選方案。
而離岸60多海里、水深超70米的深遠(yuǎn)海浪涌強(qiáng)勁，施工建設(shè)方無(wú)法將海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)牢固地直插入海底。在這種海域，施工建設(shè)方選擇用漂浮式基礎(chǔ)，將風(fēng)機(jī)拖浮在海面上。
在我國(guó)南海，一臺(tái)高度超百米的海上風(fēng)電機(jī)組屹立在三角結(jié)構(gòu)的漂浮平臺(tái)上。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，巨大的槳葉引人注目。這是全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組——“三峽引領(lǐng)號(hào)”。它在2021年12月正式并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)海上風(fēng)電邁出了向深遠(yuǎn)海獲取風(fēng)能資源的步伐。
“與近海機(jī)組‘站立’在海底不同，風(fēng)電機(jī)組及漂浮式平臺(tái)通過(guò)錨系與海底鏈接，像不倒翁一樣漂在海面上?！睏顣岳渍f(shuō)，“讓風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定地漂浮起來(lái)，需要綜合考慮葉片空氣動(dòng)力學(xué)、風(fēng)電機(jī)組控制、漂浮式平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、海洋環(huán)境等多種因素，極具難度?！?
目前，歐洲仍然是深遠(yuǎn)海域海上風(fēng)電的先行者。歐洲市場(chǎng)已經(jīng)完成建設(shè)漂浮式單立柱式風(fēng)機(jī)20余臺(tái)，半潛式風(fēng)機(jī)10余臺(tái)。多個(gè)海上風(fēng)電強(qiáng)國(guó)也已在深遠(yuǎn)海域進(jìn)行布局。在我國(guó)，除了“三峽引領(lǐng)號(hào)”，中國(guó)海裝“扶搖號(hào)”、中國(guó)海油“海油觀瀾號(hào)”兩個(gè)漂浮式海上風(fēng)電平臺(tái)也已并網(wǎng)發(fā)電。
積極推動(dòng)第三代風(fēng)能技術(shù)發(fā)展
由于具有運(yùn)行效率高、輸電距離短、不占用土地、適宜大規(guī)模開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)，我國(guó)相關(guān)部委和沿海多省份出臺(tái)的能源規(guī)劃中，都將海上風(fēng)電作為未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向。
國(guó)家發(fā)展改革委等九部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，要有序推進(jìn)海上風(fēng)電基地建設(shè)，積極推動(dòng)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用，不斷推進(jìn)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電降本增效，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電平價(jià)示范。
“發(fā)展海上風(fēng)電對(duì)于我國(guó)能源體系具有重要意義?！睏顣岳赘嬖V記者，發(fā)展海上風(fēng)電，可以幫助我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的多元化，減輕對(duì)化石能源的依賴(lài)，提高我國(guó)能源安全性和可靠性，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)注入新動(dòng)能。與此同時(shí)，海上風(fēng)電符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，能推動(dòng)綠色低碳發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)。
但是，作為技術(shù)密集型的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)海上風(fēng)電，特別是深遠(yuǎn)海風(fēng)電的開(kāi)發(fā)仍然面臨諸多難題。比如，海上的惡劣條件會(huì)對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)帶來(lái)較大挑戰(zhàn)。我國(guó)在海上風(fēng)電的施工、運(yùn)維等環(huán)節(jié)還存在一些不足。
楊曉雷認(rèn)為，海上風(fēng)能技術(shù)是風(fēng)能技術(shù)前沿。他建議，要積極推動(dòng)以場(chǎng)級(jí)控制為目標(biāo)的第三代風(fēng)能技術(shù)的發(fā)展，加快圍繞風(fēng)能波動(dòng)、間歇特性等相關(guān)理論、方法組織基礎(chǔ)研究，推進(jìn)相關(guān)核心技術(shù)取得突破。同時(shí)，加強(qiáng)研發(fā)海上風(fēng)電制氫、海水淡化等技術(shù)，促進(jìn)海上風(fēng)能的規(guī)?；C合應(yīng)用。
浩瀚海洋，風(fēng)起電至。未來(lái)，中國(guó)的“大風(fēng)車(chē)”將在更廣闊的海域安家落戶(hù)，繼續(xù)化海風(fēng)為能源。
