中國不是海上風(fēng)電開發(fā)利用的最早起步者，卻在過去近十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，跑出了海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)的中國速度。
從1991年丹麥投入運(yùn)營世界首個真正意義上的海上風(fēng)電場至今，英國、德國、荷蘭等引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展三十多年。而中國2010年才完成首座大型海上風(fēng)電場——東海大橋海上風(fēng)電場的裝機(jī)。十余年后，中國在2021年最終完成追趕，超越全球最大海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的英國。
在追趕過程中，中國海上風(fēng)電行業(yè)在投資規(guī)劃、設(shè)計建造、裝備制造、運(yùn)營維護(hù)等產(chǎn)業(yè)鏈上下游，三峽集團(tuán)、國家電投、華能、中廣核等能源電力央企，電建、能建等建筑施工央企，中國船舶、東方電氣、中國中車等裝備制造央企，以國家戰(zhàn)略規(guī)劃為指引，在整體布局和各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)全力布局、強(qiáng)力推進(jìn)，不斷實(shí)現(xiàn)相關(guān)核心技術(shù)突破，釋放了行業(yè)規(guī)?；汾s的強(qiáng)大力量。
后發(fā)先至裝機(jī)量全球第一
據(jù)全球風(fēng)能理事會(以下簡稱“GWEC”)發(fā)布的《全球海上風(fēng)電報告2022》(Global Offshore Wind Report 2022，以下簡稱《報告2022》)，到2021年，中國連續(xù)第四年在海上風(fēng)電年新增裝機(jī)規(guī)模方面位居世界首位。截至發(fā)稿，該機(jī)構(gòu)尚未發(fā)布2023年度報告。
面對陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電等其他新能源的競爭，我國海上風(fēng)電雖后發(fā)但先至。
中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖表示，受多重因素制約， “十二五” 時期(2011年至2015年)，我國海上風(fēng)電發(fā)展相對緩慢， 海上風(fēng)電實(shí)現(xiàn)裝機(jī)不足100萬千瓦;但是，到了“十三五”時期(2016年至2020年)，則迎來了快速發(fā)展的階段，近海海上風(fēng)電進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段。
2014 年被一些業(yè)內(nèi)人士稱為“海上風(fēng)電元年”。
這年1月，國家能源局印發(fā)《關(guān)于做好海上風(fēng)電建設(shè)的通知》，海上風(fēng)電標(biāo)桿電價制定被列為2014年重點(diǎn)任務(wù);6月，國家發(fā)改委下發(fā)《關(guān)于海上風(fēng)電上網(wǎng)電價政策的通知》，規(guī)定2017年以前投運(yùn)的潮間帶風(fēng)電項(xiàng)目含稅上網(wǎng)電價為每度0.75 元，近海風(fēng)電項(xiàng)目含稅上網(wǎng)電價為每度0.85元;2017年及以后投運(yùn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目，將根據(jù)海上風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步和項(xiàng)目建設(shè)成本變化，結(jié)合特許權(quán)招投標(biāo)情況另行研究制定上網(wǎng)電價政策;12 月，國家能源局對外公布《全國海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)方案(2014—2016)》，總?cè)萘?053萬千瓦的44個海上風(fēng)電項(xiàng)目列入開發(fā)建設(shè)方案。這極大推動了我國海上風(fēng)電進(jìn)入規(guī)模化的快速發(fā)展階段。
這一時期，央企不斷累積技術(shù)創(chuàng)新，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，為此后的海上風(fēng)電高速發(fā)展打下了堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。例如，中國海裝首臺5MW海上風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)運(yùn)行，這個擁有20余項(xiàng)國家專利技術(shù)的機(jī)組成為國內(nèi)首個通過型式認(rèn)證和低穿測試的海上風(fēng)電機(jī)組。
2022 年被稱為中國海上風(fēng)電平價元年。
這一年開始，海上風(fēng)電項(xiàng)目不再享受國家補(bǔ)貼。2020 年 ，財政部、國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源 發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》，這意味著2021 年 12 月 31 日之后，海上風(fēng)電的國家補(bǔ)貼將全面退出。這既開啟了2022年為起始的海上風(fēng)電平價時代，又引發(fā)了2021年海上風(fēng)電的搶裝潮，使中國2021年新增海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模出現(xiàn)井噴式增長。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2021年中國海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量近1700萬千瓦，累計裝機(jī)容量達(dá)到2639萬千瓦，超越英國，躍居世界首位。
中國海上風(fēng)電裝機(jī)容量變化情況 資料來源：國家能源局
據(jù)中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會(以下簡稱“CWEA”)發(fā)布的《2022年中國風(fēng)電吊裝容量統(tǒng)計簡報》，截至2022年底，海上風(fēng)電開發(fā)企業(yè)共37家，比2021年增加6家，其中累計裝機(jī)容量達(dá)到100萬千瓦以上的共6家，分別為三峽集團(tuán)、華能集團(tuán)、國電投、國能投、中廣核和粵電，這6家企業(yè)海上風(fēng)電累計裝機(jī)容量占全部海上風(fēng)電累計裝機(jī)容量的70.1%。
據(jù)中國石油規(guī)劃總院高級工程師杜劍強(qiáng)等人的研究，2022年，中國共有 10 家風(fēng)電開發(fā)商啟動了海上風(fēng)電項(xiàng)目招標(biāo)，中廣核、三峽集團(tuán)、國家能源集團(tuán)、中國華能、國家電投等5家企業(yè)的招標(biāo)量排名靠前。其中，中廣核的風(fēng)機(jī)采購量最大，達(dá)到2954兆瓦，其余4家也均超過1700兆瓦。這 5 家企業(yè)的市場占有率合計接近 80%。
風(fēng)機(jī)大型化降本提效
自2022年中央財政退出對海上風(fēng)電的財政補(bǔ)貼后，海上風(fēng)電進(jìn)入平價時代，山東、廣東、浙江、上海等沿海地區(qū)接棒，出臺地方財政補(bǔ)貼政策，繼續(xù)為海上風(fēng)電發(fā)展提供窗口期。但是，從更長遠(yuǎn)發(fā)展看，海上風(fēng)電項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)平價開發(fā)，依然要從整個產(chǎn)業(yè)鏈入手降本增效。
“風(fēng)電作為未來我國的主要電力能源形式之一，其度電成本將直接影響全社會用電成本， 通過技術(shù)手段進(jìn)一步降低風(fēng)力發(fā)電的度電成本已成為全行業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。”中國節(jié)能所屬中節(jié)能風(fēng)力發(fā)電股份有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。
海上風(fēng)電雖然較陸地風(fēng)電有著諸多優(yōu)勢和巨大潛力，但是相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前海上風(fēng)電的成本仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸地風(fēng)電，從設(shè)備制造到建筑施工再到運(yùn)維輸電等多方面都拉高了其度電成本。
近年，隨著我國技術(shù)創(chuàng)新的不斷突破，海上風(fēng)電價格也在逐步下降。據(jù)CWEA統(tǒng)計，當(dāng)前中國海上風(fēng)電項(xiàng)目的平均度電成本已經(jīng)下降到每度電0.33元左右。
其中，風(fēng)機(jī)大型化是整個行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和制造升級的一個主攻方向，相關(guān)成績進(jìn)展可圈可點(diǎn)。據(jù)GWEC《報告2022》，過去十年，到2020年，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組旋翼直徑越來越長，達(dá)到163米，增長了近50%;同時，風(fēng)機(jī)單機(jī)容量平均達(dá)到了8MW，增長了138%。
業(yè)內(nèi)人士表示，風(fēng)機(jī)大型化對于大幅度降低海上風(fēng)電設(shè)備的生產(chǎn)、安裝、運(yùn)輸和運(yùn)維等成本費(fèi)用具有重要意義。
在風(fēng)機(jī)大型化過程中，中國船舶、東方電氣、中國中車等風(fēng)電裝備制造央企不斷取得新進(jìn)展新成就。
東方電氣與中國工程院院士謝和平團(tuán)隊聯(lián)合研制的全球首套與可再生能源相結(jié)合的漂浮式海上制氫平臺“東福一號”
2019年，東方電氣與三峽集團(tuán)成功研制出10兆瓦等級海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，刷新了當(dāng)時我國海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量新紀(jì)錄。2022年2月，東方電氣自主研制、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的13兆瓦抗臺風(fēng)型海上風(fēng)電機(jī)組在福建三峽海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園順利下線。據(jù)了解，2023年，東方電氣集團(tuán)自主研制、長達(dá)126米的風(fēng)機(jī)葉片成功下線，與該葉片配套的單機(jī)容量更大、技術(shù)更先進(jìn)的海上風(fēng)電機(jī)組也即將面世。
“大型化是海上風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展的必由之路。”中國海裝市場總監(jiān)張海亞說，海上風(fēng)電機(jī)組作為系統(tǒng)集成技術(shù)，如何在引領(lǐng)大型化發(fā)展的同時，平衡成本、可靠性之間的關(guān)系，研制出市場需要的產(chǎn)品，是當(dāng)下整機(jī)制造企業(yè)需要解決的問題。
自2008年深耕海上風(fēng)電以來，中國船舶所屬中國海裝努力引領(lǐng)國內(nèi)風(fēng)電行業(yè)大功率、長葉片風(fēng)電機(jī)組的大型化發(fā)展方向。2023年初，中國海裝自主研制的H260-18MW海上風(fēng)電機(jī)組在山東省東營經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園研制成功。該風(fēng)電機(jī)組，葉輪掃風(fēng)面積約5.3萬平方米，相當(dāng)于7個標(biāo)準(zhǔn)足球場的面積。在滿發(fā)風(fēng)速下，每轉(zhuǎn)動一圈可發(fā)44.8度電，單臺機(jī)組每年可輸出超過7400萬度清潔電能，可滿足4萬戶三口之家一年的用電量。
對于風(fēng)電場建設(shè)而言，大型海上風(fēng)電機(jī)組在相同條件下發(fā)電效益更高，可以有效節(jié)約用海面積、降低機(jī)位點(diǎn)數(shù)量，進(jìn)而降低海上風(fēng)電場施工成本。據(jù)中國海裝介紹，以100萬千瓦項(xiàng)目為例，安裝16MW機(jī)組，機(jī)位點(diǎn)數(shù)量63個，安裝18MW機(jī)組，機(jī)位點(diǎn)數(shù)量可減少約13%，降低基礎(chǔ)造價達(dá)上億元，經(jīng)濟(jì)性十分可觀。
2022年11月，中國中車海上風(fēng)電機(jī)組在江蘇省射陽縣正式下線。該機(jī)組實(shí)現(xiàn)了功率等級8~12MW的全覆蓋，葉輪直徑達(dá)到225米，其掃風(fēng)面積約4萬平方米，相當(dāng)于約5.6個標(biāo)準(zhǔn)足球場。
2023年6月，中國中車自主研制的20MW半直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)成功下線，標(biāo)志著我國大功率海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)自主研制能力又上了一個臺階，實(shí)現(xiàn)了20MW級以上風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)和部件關(guān)鍵技術(shù)的新突破。
挺進(jìn)深遠(yuǎn)海趨勢明顯
目前，中國海上風(fēng)電的開發(fā)主要集中在近海區(qū)域，平均離岸距離不到20千米、平均水深不到10米，在離岸距離30千米或水深30米以上建設(shè)的風(fēng)電場相對較少。近海海上風(fēng)電受到航道運(yùn)輸、水產(chǎn)養(yǎng)殖等因素限制，而深遠(yuǎn)海范圍廣闊，風(fēng)能資源豐富穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)，挺進(jìn)深遠(yuǎn)海成為行業(yè)發(fā)展“呼之欲出”的趨勢。
“海上風(fēng)電由近海走向遠(yuǎn)海是必然的趨勢，為了支撐深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電發(fā)展，必須做好數(shù)據(jù)積累，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。”秦海巖表示。
在這方面，《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，優(yōu)化近海海上風(fēng)電布局，開展深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電規(guī)劃，推動近海規(guī)?；_發(fā)和深遠(yuǎn)海示范化開發(fā)，重點(diǎn)建設(shè)山東半島、長三角、閩南、粵東、北部灣五大海上風(fēng)電基地集群。
在海上風(fēng)電向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)的趨勢下，漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目成為必然選擇。
2022年12月，中國電建投資開發(fā)的規(guī)模巨大的商業(yè)化漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目——海南萬寧漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目舉行了開工儀式。據(jù)介紹，這是中國首個規(guī)模化深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電項(xiàng)目，也是全球規(guī)模最大的商業(yè)化漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目。
中電建新能源集團(tuán)股份有限公司副董事長李岳軍介紹，該項(xiàng)目規(guī)劃總裝機(jī)容量100萬千瓦。一期建設(shè)規(guī)模為12臺單機(jī)容量16兆瓦以上的風(fēng)機(jī)，裝機(jī)規(guī)模為20萬千瓦，2025年底全部建成并網(wǎng);二期工程裝機(jī)容量80萬千瓦，計劃于2027年底全部投產(chǎn)。
中國海裝的H23X平價海上風(fēng)電機(jī)組
在深遠(yuǎn)海風(fēng)電裝備研發(fā)制造方面，中國海油的“海油觀瀾號”、三峽集團(tuán)的“三峽引領(lǐng)號”、中國海裝的“扶搖號”等漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目持續(xù)創(chuàng)新突破。
2021年7月，三峽集團(tuán)所屬中國三峽新能源(集團(tuán))股份有限公司投資建設(shè)的漂浮式海上風(fēng)電平臺，搭載全球首臺抗臺風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組，組成“三峽引領(lǐng)號”，在廣東陽江海上風(fēng)電場順利安裝。
2022年8月，深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電裝備“扶搖號”落戶湛江徐聞羅斗沙海域。“扶搖號”由中國船舶所屬中國海裝牽頭研制，它的誕生填補(bǔ)了我國平均水深65米以上深遠(yuǎn)海域浮式風(fēng)電裝備研制及應(yīng)用的空白。
中國海裝黨委書記、董事長王滿昌表示，中國海裝積極承擔(dān)《海上浮式風(fēng)電裝備研制》國家重點(diǎn)項(xiàng)目，歷時兩年多時間，牽頭20余家優(yōu)勢企業(yè)，持續(xù)推進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，順利完成了深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電裝備——“扶搖號”的設(shè)計制造。
2023年5月，深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電平臺“海油觀瀾號”成功并入文昌油田群電網(wǎng)。這是我國首次實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電平臺直接為海上油氣田群供電，標(biāo)志著我國深遠(yuǎn)海風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)取得重大進(jìn)展。
據(jù)介紹，“海油觀瀾號”距離海南省文昌市136公里的海域，裝機(jī)容量7.25兆瓦，由9根錨鏈系泊固定在水深120米的海域。
一體化融合發(fā)展立體開發(fā)
海上風(fēng)電從2022年起步入平價時代，進(jìn)一步推動海上風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展不止步于降低成本，如何提高效益也是增強(qiáng)海上風(fēng)電競爭力的重要思路。與此同時，相關(guān)技術(shù)和商業(yè)模式逐漸成熟，“風(fēng)光同場”“海上風(fēng)電+海洋牧場”等融合發(fā)展成為海上風(fēng)電開發(fā)主要趨勢之一。
2022年7月，山東省印發(fā)《山東省海上光伏建設(shè)工程行動方案》，提出積極穩(wěn)妥推動漂浮式海上光伏發(fā)展，重點(diǎn)結(jié)合海上風(fēng)電規(guī)劃建設(shè)，創(chuàng)新打造“風(fēng)光同場”一體化開發(fā)模式，逐步擴(kuò)大漂浮式光伏建設(shè)規(guī)模，并推動其向深遠(yuǎn)海海域發(fā)展。
與之相呼應(yīng)，2022年10月，國家電投山東半島南3號海上風(fēng)電場20兆瓦深遠(yuǎn)海漂浮式光伏500千瓦實(shí)證項(xiàng)目成功發(fā)電。該項(xiàng)目位于山東省海陽市南側(cè)海域，離岸30千米，水深30米，其發(fā)出的清潔電能匯流到逆變器后送至同場運(yùn)行的半島南3號風(fēng)機(jī)平臺，后續(xù)將通過海上升壓站送出至電網(wǎng)。
2023年3月，國家能源集團(tuán)所屬龍源電力依托集團(tuán)公司科技項(xiàng)目“漂浮式海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與工程示范”研發(fā)的漂浮式風(fēng)漁融合平臺設(shè)計，獲中國船級社原則性批準(zhǔn)(AIP)證書。
據(jù)了解，國家能源集團(tuán)突破常規(guī)風(fēng)電開發(fā)模式，采用“水上發(fā)電、水下養(yǎng)魚”創(chuàng)新理念，將漂浮式風(fēng)電開發(fā)與深遠(yuǎn)海漁業(yè)養(yǎng)殖技術(shù)融合，力爭實(shí)現(xiàn)“平臺結(jié)構(gòu)、海洋空間、運(yùn)營功能”多空間多層次共用。未來，該項(xiàng)目擬建于福建南日島國家級海洋牧場示范區(qū)。
打造“海上風(fēng)電+海洋牧場”一體化發(fā)展模式，央企探索海上風(fēng)電場融合發(fā)展，開辟“藍(lán)色糧倉”。在中廣核新能源公司已建成的平潭大練海上風(fēng)電場Cll機(jī)位附近，中廣核通過在試驗(yàn)風(fēng)電場投放縮略型深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備——金屬養(yǎng)殖網(wǎng)箱，以試驗(yàn)養(yǎng)殖石斑魚、鯛科類作為研究對象，開展風(fēng)電場各類環(huán)境下對魚類不同影響的技術(shù)研究，形成在特定環(huán)境下魚類養(yǎng)殖的整體技術(shù)方案。
據(jù)悉，該項(xiàng)目試驗(yàn)已具備進(jìn)一步推廣示范的可行性，未來有望實(shí)現(xiàn)“水下產(chǎn)出綠色產(chǎn)品、水上產(chǎn)出清潔能源、水面休閑觀光旅游”的融合發(fā)展。
海水直接制氫海試成功備受矚目，推動了海上風(fēng)電場的融合創(chuàng)新和融合發(fā)展。2023年6月，東方電氣與中國工程院院士謝和平團(tuán)隊聯(lián)合開展的全球首次海上風(fēng)電無淡化海水原位直接電解制氫技術(shù)海上中試，在福建興化灣海上風(fēng)電場獲得成功。從融合發(fā)展角度來看，其重要意義之一就在于首次實(shí)現(xiàn)了海上風(fēng)電可再生能源和海水直接制氫的一體化技術(shù)體系，為將來海上風(fēng)電場的新能源融合發(fā)展打下了堅實(shí)基礎(chǔ)。
據(jù)研制團(tuán)隊介紹，最重要的是海水直接制氫具有明顯的低成本優(yōu)勢，可以省去海水淡化、海水輸運(yùn)等環(huán)節(jié)。將取之不盡的海水資源直接制氫，并結(jié)合海上風(fēng)電技術(shù)，將改變未來全球的能源開發(fā)路徑。記者了解到，未來，除了海水，此項(xiàng)目的原理和技術(shù)還可應(yīng)用于油田采油廢水、工業(yè)廢水、火電廠廢水、城市生活廢水等非淡水直接電解制氫，應(yīng)用廣泛，市場潛力巨大，值得期待。
