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解碼!福建海上風機屢破紀錄的背后

2022-11-30 來源:福建日報 瀏覽數:314

就在一個月前的同一地點,金風科技13.6兆瓦大容量海上風電機組下線。當時,該機組還是全球范圍內葉輪直徑最大、亞太地區單機容量最大的風電機組。16兆瓦機組不僅打破了自己的葉輪直徑紀錄,還刷新了全球單機容量紀錄,不久后,它將在平潭外海的風電場里一展身姿。

  核心提示:11月23日,由三峽集團、金風科技聯合研發的16兆瓦海上風電機組在福建三峽海上風電國際產業園下線,成為目前全球單機容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕的風電機組。
  
  就在一個月前的同一地點,金風科技13.6兆瓦大容量海上風電機組下線。當時,該機組還是全球范圍內葉輪直徑最大、亞太地區單機容量最大的風電機組。16兆瓦機組不僅打破了自己的葉輪直徑紀錄,還刷新了全球單機容量紀錄,不久后,它將在平潭外海的風電場里一展身姿。

正在施工的海上風電項目 受訪單位供圖
  
  為何大容量風電機組連續在福建下線?未來紀錄還會不會再次刷新?記者對此進行了采訪。
  
  海上風機大型化 福建是試驗場
  
  福建的海風,是“金風”。
  
  臺灣海峽,位于武夷山脈與臺灣山脈之間。“狹管效應”使這里海風勁掠,是我國海上風電資源最豐富的地區之一。
  
  “好的風資源就要用好的機組。”三峽集團福建能投公司執行董事、黨委書記雷增卷表示,“福建海上年平均風速每秒可達9米左右,這樣的風資源在全國乃至全球都處于前列。”
  
  福建優質的海風是大功率海上風機的試驗場。“2017年前,國內主流海上風電機組單機容量還停留在5兆瓦以下。三峽集團結合福建海上風電資源稟賦,在興化灣一期項目建設了全球首個國際化大功率樣機試驗風場,選取國內外8家知名風機廠商生產的14臺5兆瓦以上的風電機組同臺競技。”雷增卷介紹。
  
  這一場競技,讓福建從此與大功率海上風電機組結緣。
  
  在興化灣一期項目中,金風科技研發制造并投入安裝使用的6.7兆瓦海上風電機組是首臺(套)產品。“6.7兆瓦機組是興化灣一期項目中容量最大的風機,也是當時亞太地區最大容量的海上風機。這得益于三峽集團創造的同臺競技的機會,也得益于在同臺競技中汲取了兄弟企業好的做法和經驗。”福建金風科技有限公司總經理胡建華說。
  
  2017年7月,福建三峽海上風電國際產業園主體工程在福清開建。產業園遴選技術先進、質量可靠、最適合福建海況風況的海上風機機組入駐,為我國大容量海上風機創新提供試驗的載體和平臺。

水電四局生產塔筒的車間 游笑春 攝
  
  僅用了2年,產業園就引進了金風科技、東方電氣、中國中車、中國水電四局、丹麥LM葉片等5家龍頭企業,形成年產300萬千瓦以上的風機及主要零部件生產、配送、售后服務等能力。“5家入園企業經過了我們的精心挑選,它們的研發生產制造能力在亞太區域甚至在全球都是比較領先的。”雷增卷說。
  
  率先入駐產業園的金風科技,率先實現了全面投產,并率先實現“福建造”海上風機出口。“中國中車生產發電機、艾爾姆公司生產葉片、水電四局生產塔筒,產業園集聚產業鏈成員單位,實現了風機主要部件的本地化生產制造。同時,企業間形成了你追我趕、互相促進的局面,海上風機產業不斷有新的突破。”胡建華說。
  
  產業集群,讓破紀錄的創新成果不斷顯現。近年來,金風科技、東方電氣相繼在園區下線自主研發的6.7兆瓦、8兆瓦、10兆瓦、13兆瓦、13.6兆瓦、16兆瓦海上風電機組,助力福建成為海上風電原創技術策源地,推動實現海上風電大國重器“福建造”。
  
  機型出新快背后 是技術創新支撐
  
  海上風電資源豐富,不占用土地,不消耗水資源,適宜大規模開發。這些優勢讓海上風電馭風前行,迎來高速發展階段。
  
  據中國可再生能源學會風能專業委員會(CWEA)統計,2021年我國海上風電新增裝機容量達到1448.2萬千瓦,同比增長276.7%,新增裝機容量與累計裝機容量雙雙居全球第一。
  
  隨著海上風電逐漸向深遠海域進軍,智能化超大容量機組的發電優勢和經濟性優勢將進一步突顯。中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海巖表示,未來海上風電發展大型化是一個重要的趨勢,預計到2025年,20兆瓦風電機組將被研發出來。
  
  “一年漲兩個兆瓦,每年新出機型的速度比手機出新速度還快。”在近期召開的2022全球海上風電大會上,秦海巖發出這樣的感嘆。
  
  翻看中國風機大兆瓦迭代史,其勢頭迅猛讓人驚嘆。
  
  10年前,全球先進風機制造廠商已經具備3兆瓦到3.6兆瓦機組大規模應用能力,而中國3兆瓦機組還在研發階段,在海上風電核心技術領域尚處于起跑階段。
  
  10年間,中國海上風力發電機組從起步階段的3兆瓦及以下機型到3~5兆瓦作為海上風電主流機型,發展到6~8兆瓦風機陸續下線安裝,再到10兆瓦以上巨型風機下線和并網投產,中國風電產業乘風而起,實現了重大裝備制造從“跟跑”到“并跑”再到“領跑”的歷史性跨越。

三峽福建海上風電集控中心顯示的風力圖 游笑春 攝
  
  技術不斷刷新行業紀錄,在全球風電整機商前十名的榜單中,中國企業也已占據大半壁江山。
  
  “從上世紀80年代起步,90年代進入國產化研制,到2000年進入快速發展期,中國風電經過20多年的發展,在葉輪直徑、單機功率等級、塔架高度以及度電成本等方面已與國外前沿技術沒有差別了。”金風科技董事兼總裁曹志剛表示,國內風電企業走到引領階段的“無人區”位置后,需要的是技術創新支撐。
  
  2021年,三峽集團和金風科技一起承擔國家重點揭榜掛帥項目。16兆瓦容量與20年前比,單機容量已經大了20倍,這個紀錄還在繼續被快速刷新。
  
  “風機的大型化,不是沿著原來的技術邏輯和技術路線簡單放大。”曹志剛表示,“單機容量從18兆瓦到20兆瓦、25兆瓦或者是30兆瓦,風機的結構從形式上就會有巨大的差異,包括新材料的運用。”產品創新,背后的核心是技術創新,這些技術的跳變點需要積累,經過產品迭代以后才能走上更高的臺階。
  
  “研制大容量風機,會推動整個產業鏈上下游相關技術與產業的發展進步。”秦海巖表示,比如大容量風機的超百米長葉片,會對碳纖維產業起到巨大的拉動作用;16兆瓦機組的軸承直徑基本上要到12米以上,這種重載的大尺寸軸承以前國內難以制造,但是因為有了市場需求,帶動了中國軸承企業的自主研發。
  
  用好福建海風 仍任重道遠
  
  福建的風,適合多大容量的機組?雖然沒有精確的計算,但雷增卷認為,16~18兆瓦機組風能利用率最高。“太小不能有效利用風資源,太大則裝機成本過高,風機容量大小要跟風資源匹配,讓每一縷風發好每一度電。”
  
  數據顯示,截至2021年底,福建省電力總裝機達6983萬千瓦,其中風電等清潔能源裝機達到4047萬千瓦,占比近58%,海上風電裝機量位居全國第三。
  
  目前,在福建研發生產的10兆瓦海上風電機組,已經在興化灣、長樂等海上風電場批量投運達31臺,成為我國唯一批量投入商業運行的10兆瓦級海上風電機組。
  
  然而,盡管10兆瓦以上的大容量風電機組頻頻在福建下線,但它們目前還沒有被安裝在福建海域。如何讓大容量風電機組吹上福建的“金風”?業內人士告訴記者,繼續大力發展海上風電項目是首要條件。
  
  《福建省“十四五”海洋強省建設專項規劃》提出,拓展海上風電產業鏈,有序推進福州、寧德、莆田、漳州、平潭海上風電開發,堅持以資源開發帶動產業發展,規劃建設深遠海海上風電基地。
  
  記者了解到,在經歷2021年風電搶裝潮后,各地核準風電項目熱度逐漸褪去。除了三峽集團的平潭外海項目,未來,新下線的16兆瓦風電機組是否將更多地用于我省風電項目,還未可知。
  
  想讓大容量風機吹上福建海風,還需要克服復雜海況的影響。福建風能資源雖好,但海底地形起伏陡峭,暗流涌動,施工難度較大。
  
  “大容量風機研發需要科技創新,海上風電施工同樣需要科技創新。”雷增卷表示,在海纜、吊裝設備、施工模式等方面,都需要借助創新來提高工藝水平,降低施工成本。
  
  據介紹,三峽集團與福船集團、中鐵大橋局合作,成立中鐵福船工程公司,主要從事海上風電安裝、維護、海洋工程施工等,其旗下“福船三峽號”等2艘海上風電施工安裝船成為業主爭搶的“寵兒”。三峽集團還與福船投資、永福工程、一帆新能源等閩企合資成立福建新能海上風電研發中心有限公司,開展福建海域環境、施工技術和海上風電運維等方面研究。
  
  “通過合作,我們帶動一批優秀的海上風電產業鏈企業成長,提升了屬地企業在海上風電行業中的影響力和話語權。”雷增卷表示,在這個過程中,福建三峽海上風電國際產業園聚集起海上風電產業鏈上下游企業,為產業鏈上的成員們協同發展提供了良好平臺。
  
  16兆瓦海上風電施工,將如何在新的施工條件下順利進行,值得期待。

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