中國儲能網(wǎng)訊：日前，華能江蘇如東八仙角海上風(fēng)電項目順利完成240小時試運行，全面進入商業(yè)運營階段。這是迄今為止亞洲已建成的裝機容量最大的海上風(fēng)電項目。然而，對行業(yè)影響更深遠的是，項目首次批量化應(yīng)用了國產(chǎn)5兆瓦海上風(fēng)電機組。無疑，該項目的得失將影響我國風(fēng)電機組的技術(shù)走向，也將為我國海上風(fēng)電探索大機組應(yīng)用積累寶貴的經(jīng)驗。
缺少適宜的國產(chǎn)海上機組
海上風(fēng)電被公認為風(fēng)電行業(yè)的未來發(fā)展方向。如果粗略做個計算，將“十三五”時期的裝機規(guī)劃目標分解到各年，則意味著我國海上風(fēng)電裝機至少年均新增84萬千瓦，而2016年我國海上風(fēng)電僅僅新增了59萬千瓦。這預(yù)示著未來一個時期，海上風(fēng)電的市場潛力將加速釋放。
業(yè)內(nèi)認為，在我國發(fā)展海上風(fēng)電的過程中面臨著成本較高、技術(shù)缺乏有效驗證、標準缺失等一系列掣肘因素，其中，一個明顯短板是，缺乏適宜性的海上風(fēng)電機組。
“早期發(fā)展海上風(fēng)電，或是陸地機組經(jīng)過防腐等適應(yīng)性改造后下海，單機容量小；或是引進國外成熟技術(shù)，運維、優(yōu)化受制于人。因此，只有針對中國海域海床條件和風(fēng)資源特點，自主研制具有核心技術(shù)的國產(chǎn)化機組才是出路?！眹鴥?nèi)某海上風(fēng)電開發(fā)商技術(shù)負責(zé)人說。
中國農(nóng)機工業(yè)協(xié)會風(fēng)能設(shè)備分會秘書長祁和生對記者表示，發(fā)展海上風(fēng)電不能照搬陸上模式。不論從設(shè)計、制造、安裝、運維各個方面海上風(fēng)電都要提升到一個新的高度。必須以高可靠性、高技術(shù)成熟度來考量。
“我國海上風(fēng)電已經(jīng)開始進入規(guī)?；l(fā)展的時代。從目前實施的項目來看，對大容量海上風(fēng)電機組的需求與日俱增?！敝袊娊ㄈA東院副總工程師趙生校認為。
針對這一市場趨勢，金風(fēng)科技、明陽風(fēng)電、中國海裝、聯(lián)合動力等國內(nèi)主流整機商都在積極布局5兆瓦及以上容量的海上風(fēng)電機組。此次華能如東八仙角項目中由中國海裝提供的20臺5兆瓦海上機組正是5兆瓦級別海上機組的國內(nèi)首次批量化應(yīng)用。
缺乏批量化應(yīng)用檢驗
風(fēng)電機組是非常強調(diào)適應(yīng)性的裝備，因此必須與海域條件和風(fēng)資源狀況密切相關(guān)。
記者了解到，我國風(fēng)能資源最豐富的區(qū)域在臺灣海峽，由該區(qū)域向南、北兩側(cè)大致呈遞減趨勢。具體而言，江蘇、山東等長江以北屬于典型的低風(fēng)速、無臺風(fēng)風(fēng)險市場，需求大葉輪機組，河北、遼寧等更北部海域還要考慮海冰的影響；廣東、浙江等屬于典型的低風(fēng)速、有臺風(fēng)風(fēng)險市場，需求的是大葉輪抗臺風(fēng)機組；福建、粵東部分區(qū)域、臺灣海峽等屬于典型的高風(fēng)速、有臺風(fēng)風(fēng)險市場，需求的是更大容量抗臺風(fēng)機組。
據(jù)祁和生透露，從風(fēng)電機組制造上說，歐洲6兆瓦海上風(fēng)電機組已形成產(chǎn)業(yè)化能力并批量安裝，8.5兆瓦及9.5兆瓦海上風(fēng)電機組進入樣機試運行階段，12兆瓦的海上風(fēng)電機組也已經(jīng)開始進設(shè)計；我國海上風(fēng)電機組容量以3兆瓦-4兆瓦為主，5兆瓦-6兆瓦風(fēng)電機組多處于小批試驗階段，與國外技術(shù)水平仍有較大的差距。
有預(yù)測顯示，預(yù)計2020 年前，3.6兆瓦-6兆瓦機組是海上風(fēng)電的主流機型，小批量7兆瓦-10兆瓦機組將進入海上風(fēng)電場。不過，就我國海上風(fēng)電存量市場而言，仍是3兆瓦-4兆瓦機組的天下。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，截至2016年底，在我國吊裝的海上風(fēng)電機組中，單機容量為4兆瓦的機組最多，累計裝機容量達到74萬千瓦，占海上裝機容量的45.5%，其次是3兆瓦裝機，容量占比為14%。
“與國外差距的一個明顯表現(xiàn)是，我國大部分整機制造廠家研發(fā)的海上大機組都沒有長時間、大批量的運行經(jīng)驗，基本處于機組設(shè)計研發(fā)、樣機試運行階段。華能如東八仙角5兆瓦機組的批量化應(yīng)用首先能夠檢驗國產(chǎn)海上大機組技術(shù)是否成熟，其次，通過批量化應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)在樣機等其他階段發(fā)現(xiàn)不了的問題，為今后的技術(shù)持續(xù)改進提供參考?！币晃粯I(yè)內(nèi)專家表示。
中國海裝相關(guān)技術(shù)負責(zé)人告訴記者，5兆瓦海上機型從正是沿著樣機、小批、批量化各個階段一步步扎實走下來，才獲得了持續(xù)的技術(shù)優(yōu)化。比如，機艙塔筒動力電纜排布形式優(yōu)化，改善散熱；優(yōu)化軸承排脂系統(tǒng)，減少漏脂風(fēng)險等。從供應(yīng)鏈質(zhì)量管控方面來講，從樣機到小批量應(yīng)用，使產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)得到了固化，對零部件的質(zhì)量管控能力也得到了加強。
“5兆瓦樣機從2012并網(wǎng)運行至今已有5年時間，對樣機運行期間所出現(xiàn)的問題，在小批量階段進行了優(yōu)化，整體上提高了機組的可靠性。從樣機到小批量運行，豐富了海上風(fēng)電的運維經(jīng)驗，加強了海上風(fēng)電運維風(fēng)險的管控能力，為整個行業(yè)海上風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計能力、載荷優(yōu)化控制能力的提升積累了豐富的經(jīng)驗?！鄙鲜鲐撠?zé)人稱。
主力機型取決于多種因素
無可爭議，機組大型化是海上風(fēng)電未來的趨勢。但是，哪一個容量級機組別將成為中國海上風(fēng)電近期內(nèi)主力機型？
一位行業(yè)分析人士告訴記者，決定哪一個容量級別機組成為主力機型的因素是多方面的。比如，機型的成熟度、技術(shù)創(chuàng)新能力、海工技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)鏈配套的整體水平?！敖Y(jié)合當前中國的裝備制造水平和工業(yè)生產(chǎn)能力，5兆瓦-6兆瓦機組最有可能成為未來一個時期的主力機型。但這個時期能持續(xù)多長時間，會不會很快被更大容量的機組所替代，存在著較多變數(shù)?！?
由于海上施工條件惡劣，單臺機組的基礎(chǔ)施工和吊裝費用遠大于陸上機組的施工費用，大容量機組雖然在單機基礎(chǔ)施工及吊裝上的投資較高，但由于數(shù)量少，在降低風(fēng)電場總投資上具有明顯優(yōu)勢。以10萬千瓦的風(fēng)電場為例，采用5兆瓦機組相比4兆瓦機組可減少5個機位點，降低整體建設(shè)成本；還可減少可能的故障輸入點數(shù)量，避免對整個風(fēng)電場的影響；同時減少了機組間的尾流等影響，有利于提高發(fā)電效益。
目前，除了中國海裝的5兆瓦機組外，金風(fēng)科技、明陽風(fēng)電、聯(lián)合動力等整機商研發(fā)的6兆瓦機組也都處于試運行階段。作為國內(nèi)海上風(fēng)電市場份額占比最大的上海電氣正力推其7兆瓦機組。
海上選址與陸上迥異
除了為大容量海上機組應(yīng)用探路外，華能如東八仙角項目也在海上風(fēng)電設(shè)計、施工、測風(fēng)、微觀選址等方面為行業(yè)起到了示范作用。
據(jù)介紹，海上風(fēng)電微觀選址與陸上風(fēng)電的微觀選址存在較大區(qū)別，考慮的條件各異。陸上風(fēng)電場選址以場址的風(fēng)資源評估為主，現(xiàn)場建設(shè)條件次之，而海上風(fēng)電場把海上風(fēng)資源評估和風(fēng)場建設(shè)條件置于同樣重要的位置，予以綜合考慮，因此二者所采用的選址方法也略有不同。
“目前我國海上風(fēng)資源數(shù)據(jù)主要來源于沿岸氣象站觀測、石油平臺氣象觀測、衛(wèi)星遙感觀測、海上測風(fēng)塔測量等。其中，沿岸陸地氣象站遠離海域，難以精確代表海域風(fēng)資源狀況，會導(dǎo)致較大的風(fēng)資源分析誤差；石油平臺觀測為定點、定時觀測，且覆蓋區(qū)域較小。”國家氣候中心相關(guān)人士表示。
在華能如東八仙角項目中，中國海裝依托國家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心，利用與國家氣候中心合作開發(fā)的LiGa平臺，對海洋區(qū)域的風(fēng)資源作出精確規(guī)劃，分析獲得規(guī)劃海域的風(fēng)資源分布狀況及風(fēng)資源儲量，為優(yōu)化海上整體解決方案打下基礎(chǔ)。
“資源條件是前提，華能如東八仙角項目再一次印證了微觀選址需要精確分析區(qū)域資源，結(jié)合規(guī)劃區(qū)域的海床地質(zhì)進行一體化的機組選型和排布設(shè)計。只有從前期規(guī)劃階段就開始完善整體解決方案，才能保證機組的性能得到最大程度的釋放，實現(xiàn)整場效益最優(yōu)?！睒I(yè)內(nèi)人士表示。
