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大型國(guó)產(chǎn)化海上風(fēng)電機(jī)組有了“試驗(yàn)場(chǎng)”

2022-06-14 來源:科技日?qǐng)?bào) 瀏覽數(shù):1092

6月,中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱華能清能院)海上風(fēng)電技術(shù)部主任劉鑫在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí),仍對(duì)2020年的那一次艱難選擇記憶猶新:是選擇技術(shù)成熟但價(jià)格高昂的外國(guó)進(jìn)口碳纖維葉片,還是選擇國(guó)產(chǎn)首臺(tái)套碳玻葉片?

  5兆瓦風(fēng)機(jī)的單樁基礎(chǔ)已矗立于海上,其底部牢牢“抓住”水下30多米深處的海床。然而,風(fēng)機(jī)葉片方案還沒著落。
  
  葉片如同風(fēng)電機(jī)組的心臟,重要性不言而喻。
  
  6月,中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱華能清能院)海上風(fēng)電技術(shù)部主任劉鑫在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí),仍對(duì)2020年的那一次艱難選擇記憶猶新:是選擇技術(shù)成熟但價(jià)格高昂的外國(guó)進(jìn)口碳纖維葉片,還是選擇國(guó)產(chǎn)首臺(tái)套碳玻葉片?
  
  國(guó)產(chǎn)化設(shè)備鮮有海上試驗(yàn)機(jī)會(huì)
  
  2009年,我國(guó)風(fēng)電行業(yè)開啟了一次“摸著石頭過河”的嘗試——風(fēng)機(jī)被從陸上搬至海上,準(zhǔn)確說是潮間帶。
  
  潮間帶是指低潮位時(shí)海岸裸露出來的區(qū)域。十幾年后回看,業(yè)內(nèi)甚至直言,這不是嚴(yán)格意義上的海上風(fēng)電。潮間帶風(fēng)機(jī)比陸上風(fēng)機(jī)增加了一些冗余設(shè)計(jì),風(fēng)機(jī)所受載荷與陸上風(fēng)機(jī)幾乎沒有差異。但潮間帶試驗(yàn)風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目開啟了國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)的新時(shí)代。
  
  自20世紀(jì)90年代以來,作為單體規(guī)模大、年利用小時(shí)數(shù)高的風(fēng)電發(fā)展類型,國(guó)外海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展到今天已日趨成熟。
  
  發(fā)展海上風(fēng)電,我國(guó)有著天然優(yōu)勢(shì)——海岸線長(zhǎng)、可利用海域面積廣,而且風(fēng)能資源主要分布在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較強(qiáng)又缺乏新能源的東南沿海地區(qū)。“雙碳”目標(biāo)下,我國(guó)海上風(fēng)電優(yōu)勢(shì)盡顯,發(fā)展速度加快。
  
  華能清能院黨委書記、董事長(zhǎng)李衛(wèi)東告訴記者,2020年底,我國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量已達(dá)世界第二,但大容量海上風(fēng)電機(jī)組仍有多種關(guān)鍵部件被國(guó)外廠家壟斷。
  
  李衛(wèi)東分析,這很大程度是因?yàn)?,相較于陸上,海上風(fēng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境更加苛刻,造價(jià)也更高:一座百萬(wàn)千瓦的海上風(fēng)電機(jī)場(chǎng)耗資大約150億元,運(yùn)行過程中需要應(yīng)對(duì)更加極端的氣候條件、更加復(fù)雜的海洋環(huán)境。開發(fā)商因而依賴于更穩(wěn)定、更高效的機(jī)型。
  
  “將百億元設(shè)備放到距海岸幾十公里的海上,平時(shí)看不到,設(shè)備出了問題后,如果運(yùn)氣不好,一兩周內(nèi)維修人員都可能因?yàn)樘鞖庠蜻^不去,經(jīng)濟(jì)損失會(huì)很大。”李衛(wèi)東說,正因如此,之前大家更偏好國(guó)外成熟可靠的產(chǎn)品,不愿意使用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備,從某種程度上說,國(guó)產(chǎn)化設(shè)備連試驗(yàn)的機(jī)會(huì)都沒有。
  
  合力打破海上風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化不了的“怪圈”
  
  為實(shí)現(xiàn)大型海上風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化,2020年,作為我國(guó)最大的海上風(fēng)電開發(fā)商之一,中國(guó)華能集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)華能)牽頭,聯(lián)合行業(yè)相關(guān)的整機(jī)廠家、零部件廠家、設(shè)計(jì)院、科研院所以及施工企業(yè)組成海上風(fēng)電補(bǔ)短板技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì),2021年又正式成立了更加緊密的海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合體。
  
  “這是我國(guó)未來海上風(fēng)電發(fā)展的重要抓手之一,也是國(guó)家能源安全的重要保障。我們希望站在產(chǎn)業(yè)鏈整體角度思考中國(guó)海上風(fēng)電的未來。”在李衛(wèi)東看來,作為產(chǎn)業(yè)鏈的“鏈長(zhǎng)”,中國(guó)華能就是希望聯(lián)合全產(chǎn)業(yè)鏈,打破海上風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化不了的“怪圈”。5兆瓦大容量海上風(fēng)電機(jī)組正是推進(jìn)大型海上風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的第一步。中國(guó)華能依托華能清能院,聯(lián)合華能江蘇公司、中國(guó)海裝等多家單位共同開展研發(fā)工作。
  
  國(guó)產(chǎn)化之路并非一帆風(fēng)順。劉鑫告訴記者,葉片的國(guó)產(chǎn)化過程中就遇到了重大技術(shù)挑戰(zhàn),在最開始設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)、塔架承載力時(shí),考慮的是進(jìn)口的成熟商業(yè)化葉片的重量,但國(guó)產(chǎn)化5兆瓦機(jī)組所配備的葉片長(zhǎng)達(dá)80多米,項(xiàng)目組雖然革新了已有的葉片設(shè)計(jì)材料和制造技術(shù),但與原始方案相比,新葉片的重量還是明顯增加。
  
  增重后的風(fēng)機(jī)安不安全?已經(jīng)打好的樁基礎(chǔ)能不能承載這超出的重量?一系列問題讓所有人擔(dān)憂,更直接關(guān)系國(guó)產(chǎn)化工作能不能干得下去。
  
  作為承擔(dān)海上風(fēng)電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的部門,劉鑫和團(tuán)隊(duì)從葉片增重問題出發(fā),采用了華能清能院開發(fā)的一體化載荷計(jì)算方法,對(duì)整個(gè)海上風(fēng)電機(jī)組的葉片、機(jī)艙、塔架和基礎(chǔ)的運(yùn)行負(fù)載做了大量精細(xì)的計(jì)算,確認(rèn)葉片增重后風(fēng)電機(jī)組仍可安全運(yùn)行。
  
  作為“鏈長(zhǎng)”,中國(guó)華能鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)鏈的其他環(huán)節(jié)主動(dòng)采用自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)新技術(shù)、國(guó)產(chǎn)化新產(chǎn)品,還對(duì)國(guó)產(chǎn)化設(shè)備“免責(zé)”,打消廠家擔(dān)憂。最終,參研單位實(shí)現(xiàn)了大型海上風(fēng)電機(jī)組葉片、主軸承、齒輪箱軸承等一系列核心關(guān)鍵部件國(guó)產(chǎn)化,取得了機(jī)組關(guān)鍵核心部件全部國(guó)產(chǎn)化的既定目標(biāo)。
  
  “這是以問題為導(dǎo)向,抓住機(jī)遇走出的一條自主創(chuàng)新之路。”李衛(wèi)東總結(jié)說。
  
  國(guó)產(chǎn)化助推高質(zhì)量發(fā)展
  
  國(guó)產(chǎn)化5兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的成功,不僅邁出了解決能源領(lǐng)域關(guān)鍵問題上的堅(jiān)實(shí)一步,對(duì)海上風(fēng)電下一步平價(jià)化發(fā)展也意義重大。值得一提的是,中國(guó)海裝即將推出單機(jī)容量更大、葉片更長(zhǎng)的海上風(fēng)電機(jī)組,將有效降低海上風(fēng)電成本。
  
  中國(guó)華能黨組成員、副總經(jīng)理樊啟祥告訴記者,一直以來,中國(guó)華能高度重視自主創(chuàng)新,為更好發(fā)揮聯(lián)合體作用、高質(zhì)量打造原創(chuàng)技術(shù)策源地,出臺(tái)了專門的保障工作方案,以策源地為試點(diǎn),賦予策源地所屬領(lǐng)域領(lǐng)軍人才更大技術(shù)路線選擇權(quán)、經(jīng)費(fèi)支配權(quán)和團(tuán)隊(duì)組建權(quán),5兆瓦國(guó)產(chǎn)化大容量海上風(fēng)電機(jī)組研制就是生動(dòng)體現(xiàn)。
  
  今年印發(fā)的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出,提升東部地區(qū)能源清潔低碳發(fā)展水平,要積極推進(jìn)東南部沿海地區(qū)海上風(fēng)電集群化開發(fā)。與此同時(shí),多地也錨定“藍(lán)海”,海上風(fēng)電“高質(zhì)量躍升發(fā)展”的主題逐漸明確,國(guó)產(chǎn)化將是助推高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手。
  
  點(diǎn)評(píng) 近年來,圍繞裝備國(guó)產(chǎn)化,國(guó)家出臺(tái)了很多政策。然而,企業(yè)耗費(fèi)人力、物力研發(fā)出的第一臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備(簡(jiǎn)稱“首臺(tái)套”),卻常常被市場(chǎng)門檻卡了脖子。
  
  國(guó)產(chǎn)“首臺(tái)套”四處碰壁,原因是多方面的,其中之一是不少客戶雖然深諳“首臺(tái)套”之于國(guó)家自主創(chuàng)新的重要意義,但因擔(dān)憂使用國(guó)產(chǎn)“首臺(tái)套”出問題后擔(dān)責(zé),“不敢用”的心態(tài)較為普遍。
  
  國(guó)產(chǎn)化5兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的成功,是技術(shù)突破和市場(chǎng)突破雙贏的結(jié)果。相關(guān)部門在提供政策支持的同時(shí),可進(jìn)一步完善“首臺(tái)套”保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制,打消采購(gòu)方選擇“首臺(tái)套”的顧慮,讓這種雙贏常態(tài)化。

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