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深远海风电,“十四五”蓄力正当时
来源:《风能》杂志,北极星风力发电网
关键词:深远海风电
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2023-06-14 07:55:34.0

对于深远海风电,业内存在两个层面的定义。在规划角度,习惯于将我国专属经济区、大陆架及所管辖的邻海外其他海域的海上风电项目,看作深远海项目。也就是说,邻海基线外12海里是邻海属省管区,往外200海里是国管区,即深远海海域。在工程角度,一般认为水深大于50m的为深海,场区中心离岸距离大于70km的为远海。

早在十多年前,就有发达国家布局深远海风电。尤其是一些欧洲国家,被视为深远海风电开发的先行者。

据统计,英国装机规模达120万千瓦的Hornsea One项目,德国装机规模为60.9万千瓦的Hohe See项目及Albatros项目、Sandbank项目的离岸距离均超过了100km;分别安装3台和11台漂浮式风电机组的西班牙Windfloat项目和挪威Hywind项目,水深分别超过了100m和200m。

欧洲积极发展深远海风电的初衷,与我国对这个市场的需求不谋而合。

首先,深远海风电是风电产业的一个重要细分市场,而中国风电已经成为构建新型电力系统的主体能源,是支持电力系统率先脱碳,进而推动能源系统和全社会实现碳中和的“主力军”。发展深远海风电,符合国家大政方针与能源发展宏观方向。

其次,深远海风电是化解沿海地区经济发展与减排降耗矛盾的最佳选择。发展深远海风电,不仅能够拉动投资,推动地方经济增长,还可以推进能源供给侧结构性改革,实现社会经济高质量发展。

再次,深远海风能资源丰富。据世界银行对115个海岸线国家的分析,在全球海上风电技术可开发容量中,有71%属于较深水域。据国家发展改革委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》报告,我国近海水深5~50m范围内,风能资源技术开发量为5亿千瓦,深远海风能资源可开发量是近海的3~4倍。

此外,深远海开发条件良好。现今,我国大规模建设近海风电项目已基本不存在技术瓶颈。但近海海洋资源有限,风电项目建设越来越多地受制于渔业、航线、军事、管线制约,深远海受到的影响更小,发展空间更广阔。

然而,由于深远海多位于国管海域,从总体规划、管理方式、技术支撑、工程能力角度来说,都与近海海上风电开发模式存在明显差异。有专家认为,深远海逐渐成为海上风电开发主流市场的时机应在“十五五”期间。“十四五”期间,更多的是要做好准备工作。

通过梳理全国及各省份相关规划可以发现,“十四五”期间,深远海风电仍处于政策体系建立、整体规划制定、技术研发创新、施工能力积累、试点项目推进的阶段,且由于成本较高,尚未实现大规模、批量化开发。

开发布局稳妥推进

更大的规模有助于项目开发降本。行业专家一直建议政府将项目规模设置得足够大,以摊薄项目开发乃至区域产业发展的整体成本。此前有专家表示,推进海上风电项目集中连片开发,分为项目、集群、基地三个层次,单体项目规模原则上不小于100万千瓦,由单体项目组成百万千瓦级的海上风电集群,由海上风电集群组成千万千瓦级海上风电基地。

“2025年后,国内外主要海上风电项目将布局于深远海。其中,水深30~60m、离岸距离30~130km的项目将成为‘十五五’期间的主流。”中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江省深远海风电技术研究重点实验室主任赵生校此前告诉《风能》。

结合两者判断,未来我国海上风电将呈现两个特点:规模大,深远海区域占比高。

关于国家层面的深远海风电总体规划,有关专家曾表示已形成初步成果。总体规划呼之欲出,各省份也在“十四五”相关规划中力所能及地推进深远海风电开发布局。

国务院印发的《关于支持山东深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量发展的意见》中提到,支持山东大力发展可再生能源,打造千万千瓦级深远海海上风电基地。《天津市可再生能源发展“十四五”规划》提出,加快推进远海90万千瓦海上风电项目前期工作。《上海市能源发展“十四五”规划》明确,深远海风电重点布局在崇明以东海域。《福建省“十四五”能源发展专项规划》要求稳妥推进深远海风电项目,“十四五”期间增加并网装机410万千瓦,新增开发省管海域海上风电规模约1030万千瓦,力争推动深远海风电开工480万千瓦。

此外,江苏、浙江、广东、广西、海南等省份的省级规划,均明确提出了要推进深远海风电发展。

技术创新重点攻关

事实上,在深远海风电关键技术的研究上,我国已取得进展。

2021年年底,中国科学院院士陈十一曾总结道:“大型风电机组、规模化开发、漂浮式基础、海上智慧运维,以及深远海柔直输电技术,是海上风电发展方向。”

同年印发的《“十四五”能源领域科技创新规划》中的“风电重点任务”提到,开展深远海域海上风电开发及超大型海上风电机组技术;突破关键部件设计制造技术;开发15MW及以上海上风电机组整机设计集成技术、先进测试技术和深远海漂浮式海上风电装备等。

山东、江苏、福建、广东、广西等省份同样纷纷出台相关政策,明确了推动深远海技术创新的重点方向,其中有四个攻关方向最为重要,均指向深远海风电技术降本。

机组大型化是其一。中国海装研究院机械设计所所长、H260-18MW产品负责人杨微向《风能》表示:“更大单机功率,在提升发电量的同时,可以有效节约用海面积、降低机位点数量,进而降低海上风电场工程建设与运维成本。”目前,中国海装已下线18MW机型,并宣布将研制300m以上级别风轮直径、25MW以上级别输出功率的机型。有专家分析指出,到2025年,风轮直径260m以上叶片将实现批量化装机,风轮直径300m级叶片有望实现样机下线;根据风能资源不同,该风轮直径级别匹配的机型,将从12MW到20MW不等。

漂浮式基础是其二。与固定式风电有所不同,漂浮式风电机组必须搭载更先进的控制技术,掌握浮体运动控制策略,使机组能适应风、浪、流等复杂运行环境。截至目前,我国已实现安装的漂浮式机组样机共3台。其中,“三峡引领号”实现了并网,中国海装“扶摇号”漂浮式风电装备已完成总装,并在平均水深65m的广东湛江海域进行试验;中海油“海油观澜号”漂浮式机组已经下线,且在离岸136km、水深120m的海域完成了安装,并入海上油田群电网。

远距离输电是其三。以柔性直流、中频技术、低频技术为主开展的远距离电力输配电技术,能够适应距离海岸百公里级的大规模深远海项目开发,目前已有小规模探索应用,预计成熟后会进一步降低项目成本。2021年年底,亚洲首个海上风电柔性直流输电工程⸺如东海上柔直工程实现风电场全容量并网,打破了国外对远海风电经柔性直流送出的技术垄断。

海工与船舶是其四。2022年,中国风电机组安装船最大起吊高度达到170m,最大起吊重量达到2000t,最大作业水深达到70m,这在一定程度上补强了中国海上风电施工能力。

但据了解,目前我国能够安装15MW以上机组的安装船只有1艘。并且,中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)通过分析各省份海上风电安装水深、吊高、吊重等方面的需求后认为,“十五五”期间我国吊装船缺口将逐渐扩大,2030年安装船缺口可能达16艘。

为应对未来机组大型化与选址深远海化等海上风电开发方面面临的挑战,中国风电船舶企业正积极建造新型风电安装船。据中国船舶工业行业协会统计信息部主任郑一铭透露,2022年全球风电安装船订单达到26艘,其中,中国船东有21艘。可以说,在过去的3年中,全球海工船舶市场主要是由海上风电驱动的。金风科技海上业务单元海上服务事业部副经理、金风海洋设备资产管理部部长严辉煌曾表示,自2023年8月开始,国内市场将陆续出现一批能够吊装单机容量25MW、风轮直径320m以上机组的风电安装船。

示范应用全面铺开

我国《“十四五”可再生能源发展规划》提出,加快推动海上风电基地集群化开发,重点建设山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾等千万千瓦级海上风电基地,推进一批百万千瓦级的重点项目集中连片开发,结合基地开发建设推进深远海海上风电平价示范和海上能源岛示范工程。

“未来将考虑推进一批深远海区域内的示范项目,择优推进水深浅、资源优、前期工作扎实的项目。”上述专家表示。项目示范,被提上了深远海海上风电发展的日程。

各省份出台的“十四五”相关规划,对此也有所提及。例如,2022年上海市人民政府工作报告中就明确提到,规划建设深远海海上风电示范等重大项目。《上海市能源电力领域碳达峰实施方案》提出,“十四五”期间重点建设金山、奉贤、南汇海域项目,启动实施百万千瓦级深远海海上风电示范。“十五五”重点建设横沙、崇明海域项目,建成深远海海上风电示范。《浙江省能源发展“十四五”规划》提出,探索近海及深远海“海上风电应用基地+海洋能+陆上产业基地”发展新模式。《广东省能源发展“十四五”规划》提出,推进漂浮式海上风电示范工程、近海深水区海上风电柔性直流集中送出示范工程等。《广西向海经济发展战略规划(2021―2035年)》提出,开展深远海海上风电平价示范项目建设。

规模化试验项目同样在全力推进。2022年5月,文昌深远海漂浮式风电平台浮体的开工建设,标志着我国首个深远海漂浮式风电国产化研制及示范项目正式进入工程实施阶段。

2022年12月,全国最大的漂浮式海上风电试验项目⸺中电建万宁漂浮式海上风电试验项目一期工程获得核准,正式开工建设。该项目总装机容量为100万千瓦,计划于2027年年底全部投产。

支持措施初露端倪

有整机企业市场人员预测,到“十五五”期间开发的深远海项目,在浙江、江苏、山东、辽宁等部分海床相对平坦的区域,仍将以导管架方案配套大容量风电机组为优选方案;而福建、广东、海南等深远海域,则将主要采用漂浮式基础,逐步实现小批量化。

“目前,国外漂浮式风电成本大概在50000元/千瓦,此前国内下线的两台样机在38000~40000元/千瓦。”中国电建集团贵州工程公司副总经理、中国电建海风公司董事长闫建国此前在接受《风能》采访时表示:“万宁漂浮式海上风电100万千瓦试验项目的降本总目标是达到20000元/千瓦以下。”

由此可以看出,即使通过“十四五”期间的技术储备,若想尽快实现深远海大规模平价发展,仍存在难度。有专家呼吁国家及地方出台一系列针对深远海海上风电的财税优化政策和补贴政策,与技术进步相辅相成地推动深远海风电开发。“虽然短期来看成本很高,但通过大规模的市场培育,深远海风电更容易降低成本,最终实现平价,让企业盈利。”

中国海洋石油集团有限公司中海化学海洋石油富岛有限公司化肥二部副总经理刘平建议,应尽快开展我国深远海海上风电规划,建立健全深远海海上风电管理体系,出台适用于深远海区域海上风电的建设管理办法,并加大深远海海上风电技术创新支持力度,制定深远海海上风电补贴政策,大力培育深远海海上风电开发市场。

目前,上海市已经针对深远海风电出台了鼓励措施。《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》提出,对深远海海上风电项目和场址中心离岸距离大于等于50km近海海上风电项目的奖励标准为500元/千瓦,根据项目建设规模给予投资奖励,分5年拨付,每年拨付20%。

CWEA通过大量调研与科学研判得出结论,预计从2022年年底到2030年,中国海上风电度电成本将整体降低19%~23%,从目前的0.33元/千瓦时,下降至0.25元/千瓦时左右。“十五五”比“十四五”期间的降本幅度略有收窄,这与深远海风电项目所占比例逐渐提高有一定关系。



来源:《风能》杂志      作者:赵靓

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