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海上风机“大”时代 风电“大”势

时间:2020-02-01 09:19      来源:未知   浏览量:

海上风机“大”时代 风电“大”势

海上风机“大”时代

从最初的1.5MW、2.5MW、4MW+机型,到如今6MW+、 8MW+、甚至是10MW+机型,在经过近10年的发展之后,海上风电市场不出意外地步入了“大时代”。

在海外,GE打造的全球最大海上风机Haliade X 12MW,虽然还未获得型式证书,但市场对其的认可与期待毋庸置疑,在近半年时间内,在全球接连斩获英国Dogger Bank超级海上风电场等大单,通吃亚欧拉美市场。

在国内,在国内首个海上风电国际产业园——福建三峡海上风电国际产业园内,东方电气10兆瓦海上风机已经在2019年9月底成功下线,该风机创造了单机容量亚太地区最大、全球第二大纪录。

诚然,在海上风电要求降本提效的要求下,风机单机功率的增大已成为不可逆转的趋势。但相较于陆上风电,海上运行环境复杂,投资高,并且单台风机容量增大还带来了故障时的高发电损失。在我国已经成为全球海上新增装机最大市场之后,我们到底应该怎么选?

降本提效与安全可靠,这个衡量“海上大风机”可靠性天平的两端,如何才能兼顾平衡发展?风机“大”时代,这是行业必须直面并认真思考的问题。

风电“大”势

众所周知,随着《关于完善风电上网电价政策的通知》的出台,我国海上风电进入了竞价时期,降低成本成为了行业头等大事。

在风电机组单位千瓦建设成本大致相同的情况下,大功率机组不仅发电量更高,随着机位数的减少,运输、吊装、以及线路等费用的节省同样可观。在“单位千瓦成本一定,追求发电量最高”的导向下,风机单机功率的增大成为不可逆转之势。

从政策层面,大功率风机研发和制造一直都是国家鼓励的方向。

2016年11月,《风电发展十三五规划》指出,我国要突破10MW级大容量风电机组及关键部件的设计制造技术;2017年1月,《能源技术创新十三五规划》中再次提出,可再生能源高效利用重点任务包括研制出具有自主知识产权8—10MW等级及以上的海上风电机组及关键部件,并进行工程示范。

在此背景下,我国的海上风电大兆瓦机型不断突破:

2019年8月,上海电气首台8MW海上风机下线仪式在广东汕头市顺利举行;

2019年9月25日,金风科技8MW机组顺利揭幕,国内首台具有完全自主知识产权的国产8MW机组成功亮相。

2019年9月,东方电气与三峡集团联合研制的国内单机最大10MW海上风电机组正式下线,再次刷新国内风机容量记录,并一举开启中国海上风机单机容量10MW时代;

2019年10月22日,北京国际风能大会暨展览会期间,我国海上风机10MW俱乐部再添两元大将:中国海装与明阳智能同日发布了10MW海上风机。其中,中国海装HZ210-10MW海上风电机组叶轮直径达210米,已获得国家电网电科院颁发的设计认证证书;明阳智能MySE8.0-10.0MW风机风轮直径超过190米,主要适用于广东、福建等多台风海上区域。

尽管如此,在容量竞争中,海外巨头更是激进:

注意到,全球风电3大巨头都已经研发出了10MW级别的海上风电机组。除了GE风头无两的Haliade X 12MW外,2019年年初,西门子歌美飒推出了SG 10.0-193 DD海上直驱机型,该机型将在2022年实现批量生产。

而在更早以前,三菱重工—维斯塔斯就靠着V164-10MW一举开创了海上风电10MW时代。2018年9月,V164-10.0MW风机已经开始接受订单,预计将于2021年起开始发货和安装。

最佳平衡点

在海上风机越来越大的大趋势下,经济可靠是需要同时考量的问题。

面对海上复杂的运行环境、高昂的投资投资、故障时的高发电损失以及高出陆上风电数十倍的运维成本,风机的安全可靠是海上风电的行稳致远的关键。

实际上,中国海上风电发展节奏并不能完全比照欧洲。

对于海上风电,历史数据、历史安装运行经验、气象水文地质等数据对于投资决策和后评估至关重要。欧洲在海上风电发展早期通过宏观大数据及前期测量已经获取了大量的风场关键数据,并通过一系列的模型测算以最优度电成本规划选址选型。而这些,都是中国目前所缺失的。

尽管通过政策驱动,同样可以促成海上风电生态系统的建设。但欲速则不达,若将本需通过正常的开发节奏来验证并形成闭环的技术,被提前应用到海上风电,毫无疑问会加大海上风电发展的风险。

更重要的是,在海上风电进入“大”时代之际,我国产业链的支撑力不够也开始显露。

作为风机的关键零部件,大功率风机的叶片适配尤为重要。中国海装仿真及前沿技术研究所文茂诗就表示,大型化风机发展过快,会导致全产业链技术欠成熟,带来技术风险增大,成本增加。

要适配大容量风机,叶片需要同时具备大型化与轻量化特点。但叶片长度若增加,在材料不变的情况下,重量必然上升。想要解决这一问题,就需要用碳纤维替代传统的玻璃纤维,据了解,根据具体的设计翼型和长度,碳纤维叶片可降低叶片重量30%-50%。

了解到,目前,相对于玻璃纤维,碳纤维成本昂贵。更重要的是,在叶片中注入碳纤维成本高,工艺难度较大,目前国内很多厂家生产碳纤维叶片尚存在一定难度。

除此之外,匹配大型风电机组的超大型零部件的设计、制造体系中国都还不够成熟,成本相对较高。在大铸件制造上,虽然目前国内一线生产厂家都有能力做大型风机的铸件,但基本不具备大批量供应匹配6MW以上风机铸件的能力。

面对适配性与经济性的两难问题,需要在考虑当前中国风电产业技术成熟度和配套产业链制造水平的基础上,通过技术协调,找到最佳平衡点,这需要时间和市场的检验,拔苗助长是不行的,这恰恰是快速发展的中国风电市场面临的最大风险。

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