在“雙碳”目標推動海上風電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展之際，大容量海上風機時代已經(jīng)到來。
近期，金風科技與三峽集團合作研發(fā)的16兆瓦海上風電機組在福建三峽海上風電國際產(chǎn)業(yè)園下線，刷新了目前全球最大單機容量、全球最大葉輪直徑紀錄。
從全球風能理事會（GWEC）統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，全球風電產(chǎn)業(yè)用了20年時間將海上風電機組的平均功率從2000年的1.5兆瓦提升至2020年的6兆瓦。而近兩年來，各大整機制造商已陸續(xù)推出了單機容量在14兆瓦及以上的海上風電機組，海上風電機組的大型化趨勢正不斷加速。在“雙碳”目標推動海上風電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展之際，大容量海上風機時代已經(jīng)到來。
大容量海上風機降本效果明顯
在2021年前，我國所有吊裝的海上風機中，大部分機型單機容量都不超過5兆瓦，而記者梳理今年內(nèi)各大能源企業(yè)發(fā)布的海上風電項目風機招標信息了解到，大部分項目都對風機容量做出了明確要求，最終中標機型中，6至8兆瓦以上機型已經(jīng)成為了主流，其中部分中標機型容量甚至已經(jīng)突破了10兆瓦。行業(yè)研究機構(gòu)伍德麥肯茲統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進一步顯示，2022年上半年，8兆瓦及以上海上風電機組的新簽訂單份額已超過了75%。
在金風科技海上產(chǎn)品線總監(jiān)樊彥斌看來，大兆瓦海上風電機組如此快的發(fā)展速度，正是海上風電行業(yè)不斷變化的開發(fā)場景以及降低度電成本需求所致。“一直以來海上風電項目的造價相對較高，但測算顯示，金風科技旗下的13.6兆瓦和16兆瓦機組可以顯著降低海上風電度電成本，快速的風機大型化可很好地適應(yīng)目前海上風電平價需求。”
2020年，國家發(fā)改委出臺了《關(guān)于促進非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》，提出新增海上風電不再納入中央財政補貼范圍，這也意味著，2022年并網(wǎng)的海上風電項目上網(wǎng)電價預(yù)期較一年前下降近一半。
在此情況下，海上風機容量的快速增長成為了海上風電快速實現(xiàn)降本的答案。有業(yè)界測算顯示，時至今年10月，在中標風機容量不斷增加的情況下，平價海上風電項目含塔筒機組價格已從去年下半年的4000元/千瓦以上降至最低的3306元/千瓦，年內(nèi)降幅可達20%。
拓寬海上風電可開發(fā)范圍
在“雙碳”目標的推動下，今年以來全國各沿海省份已陸續(xù)發(fā)布了海上風電裝機規(guī)劃，據(jù)信達證券統(tǒng)計，沿海各省發(fā)布的“十四五”期間海上風電新增規(guī)劃總規(guī)模已超過5500萬千瓦。但實際上，在業(yè)內(nèi)看來，我國沿海省份海上風資源稟賦各有不同，不同的風速條件需要更多差異化的機組來滿足發(fā)電需求，為拓寬海上風電的可開發(fā)范圍，大容量機組的應(yīng)用更是成為必然。
樊彥斌告訴記者，隨著海上風電裝機規(guī)模的不斷擴大，離岸距離和水深都在不斷增加，同時各省份用海資源也受到軍事、生態(tài)等方面的限制，海上風電項目用海面積進一步受限。為了更好地獲得風能，更長葉片、更大風輪直徑成為了必需，大容量機組的發(fā)展將很大程度上降低項目造價，機組的大型化可有效拓寬海上風電的可開發(fā)資源范圍。
據(jù)了解，金風科技最新下線的16兆瓦海上風電機組葉輪直徑可達到252米，葉輪掃風面積約5萬平方米，相當于7個標準足球場的面積。在滿發(fā)風速下，該款機型每轉(zhuǎn)動一圈可發(fā)34.2度電，每年所發(fā)電量可滿足3.6萬戶三口之家一年的正常用電。
不僅如此，自2019年起，三峽海上風電國際產(chǎn)業(yè)園相繼下線了自主研發(fā)的最新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，不僅可滿足不同環(huán)境下發(fā)電需求，更是多次刷新我國海上風電發(fā)展紀錄。
同質(zhì)化競爭下產(chǎn)品可靠成為關(guān)鍵
值得注意的是，面對海上風電平價時代對大容量機組的高需求，今年以來，國內(nèi)主流風電整機廠商紛紛推出了10兆瓦及以上海上風機產(chǎn)品。據(jù)記者不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)已有9家風電整機廠商宣布將研發(fā)或下線10兆瓦及以上海上風機產(chǎn)品，機型種類至少有30余種。
在樊彥斌看來，在目前高度競爭的海上風機市場中，高可靠、高收益、可信賴正是海上風機產(chǎn)品所需的關(guān)鍵要素。“首先，海上風電產(chǎn)品應(yīng)選擇成熟可靠的技術(shù)，并通過完備的測試驗證工作，最大限度避免創(chuàng)新產(chǎn)品在應(yīng)用過程中的安全風險，確保下線產(chǎn)品可靠；其次，海上風機產(chǎn)品應(yīng)通過各方面的技術(shù)細節(jié)提高發(fā)電量，例如使用創(chuàng)新性的長柔葉片、大數(shù)據(jù)實時跟蹤機組的運行狀態(tài)等方式，確保機組的運行安全和高效發(fā)電；另外，產(chǎn)業(yè)鏈的穩(wěn)定供應(yīng)能力同樣不可或缺，金風科技海上風電產(chǎn)品國產(chǎn)化率均超過了90%，突破了主軸承等核心零部件的‘卡脖子’技術(shù)，有可靠的供應(yīng)鏈資源來保障大容量海上風機產(chǎn)品的交付。”
大型化要求不斷筑牢底層基礎(chǔ)
“海上風機大型化并不是簡單的‘變大’，最重要的是筑牢底層基礎(chǔ)，掌握大型化帶來的有別于以往的底層基礎(chǔ)科學(xué)理論規(guī)律。同時，需要將已經(jīng)突破的認知閉環(huán)應(yīng)用到機組開發(fā)設(shè)計中，打開大型化機組技術(shù)黑盒子。自2018年，金風開始規(guī)劃自主整機仿真平臺GTSim，仿真與測試偏差可低至5%，很好結(jié)合了高精度與快評估速度。另外，借助完善的測試驗證體系，金風科技可提前驗證產(chǎn)品全生命周期可靠性，實現(xiàn)產(chǎn)品性能優(yōu)化。最終，現(xiàn)場海量的運行數(shù)據(jù)又可以反哺到仿真模型中，通過不斷的優(yōu)化，形成可以不斷學(xué)習(xí)和進化的仿真工具。”樊彥斌指出。
樊彥斌進一步表示，“機組的大型化最終要依靠基于設(shè)計、仿真、測試、驗證、運行五位一體的整機可靠性體系，確保機組大型化開發(fā)行穩(wěn)致遠，更要保持開放心態(tài)，通過與國內(nèi)外同行的不斷溝通交流，共同推動海上風電產(chǎn)品的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。”
