這是在三峽集團福建海上風電場成功并網(wǎng)發(fā)電的16兆瓦超大容量海上風電機組（無人機照片，7月19日攝）。新華社發(fā)（三峽集團福建公司供圖）

 

福建北部海域，一臺臺百米高的白色風機迎風轉(zhuǎn)動，將綠色電能送往千家萬戶。日前，全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組在這里成功并網(wǎng)發(fā)電，標志著我國海上風電大容量機組研發(fā)制造及運營能力再上新臺階。

 

截至2022年底，我國海上風電累計裝機已超3000萬千瓦，連續(xù)兩年位居全球首位，占比達一半左右。將時間軸拉長，截至2012年底，累計裝機約39萬千瓦；截至2017年底，累計裝機約279萬千瓦。可以看出，我國海上風電雖然起步較晚，但發(fā)展迅猛，已進入規(guī)模化開發(fā)階段。

 

《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，“積極推動近海海上風電規(guī)模化發(fā)展”“推動深遠海海上風電技術(shù)創(chuàng)新和示范應用”。我國發(fā)展海上風電有哪些優(yōu)勢？下一步還需向哪些方面發(fā)力？記者進行了采訪。

 

開發(fā)勢頭強勁，大幅提升經(jīng)濟性

 

要了解16兆瓦海上風機“巨無霸”，不妨先看幾個關(guān)鍵字：“大”，單支葉片長123米，葉輪掃風面積約7個足球場大小；“高”，輪轂中心高度152米，相當于50層樓高；“綠”，每年可輸出超6600萬千瓦時的綠色電力，能滿足3.6萬戶三口之家一年的用電量。不僅如此，其開發(fā)應用還攻克了超長柔性葉片、大型主軸軸承、超大容量發(fā)電機小型化等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題。

 

從2007年1.5兆瓦風機在渤海建成發(fā)電、葉片長度不到40米，到如今的16兆瓦、18兆瓦“巨無霸”風機陸續(xù)推出，機組大型化成為海上風電發(fā)展的顯著趨勢。“應用更大的風電機組，能夠節(jié)省用海面積、提高發(fā)電效率、降低安裝施工成本等，繼而推動項目整體度電成本下降。”金風科技海上業(yè)務單元總經(jīng)理于晨光說。

 

于晨光給記者算了一筆賬：以100萬千瓦海上風電項目為例，如果采用8兆瓦機組，需要125臺；采用16兆瓦機組，只需63臺，能節(jié)約35%以上的用海面積、降低40%以上的塔筒成本。另外，16兆瓦風機捕風效率有所提高，發(fā)電量比兩臺8兆瓦風機還要提升6%以上。總體推算，項目度電成本能降低12.5%左右。

 

這只是我國海上風電快速發(fā)展的一個縮影。中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖介紹，當前我國已具備大容量海上風電機組自主設(shè)計、研發(fā)、制造、安裝、調(diào)試、運行能力。看制造，我國生產(chǎn)的發(fā)電機、輪轂、塔架等鑄鍛件以及葉片、齒輪箱、軸承等關(guān)鍵零部件產(chǎn)量占到全球市場的70%以上。看安裝，去年9月，我國自主建造的2000噸級海上風電安裝平臺“白鶴灘”號交付投運，大幅增強了海上風電機組施工安裝能力。

 

依托規(guī)模化開發(fā)與技術(shù)進步，海上風電開發(fā)的經(jīng)濟性大幅提高。秦海巖介紹，2010年至2021年，我國海上風電度電成本降幅接近56%。當前海上風電項目平均度電成本已降至0.33元/千瓦時左右，到“十四五”末有望實現(xiàn)全面平價。

 

面向未來，海上風電發(fā)展前景廣闊。一方面，發(fā)展有資源。我國擁有約1.8萬多公里大陸海岸線，海上風能資源豐富。“我國近海和深遠海150米高度、離岸200公里以內(nèi)且水深小于100米的海上風能資源技術(shù)可開發(fā)量為27.8億千瓦。目前海上風機累計裝機僅為3000多萬千瓦，利用率不足1.1%，未來開發(fā)潛力巨大。”秦海巖說。另一方面，消納有空間。我國電力負荷集中在東部沿海地區(qū)，但能源資源主要集中在西部和北部地區(qū)，靠近沿海地區(qū)發(fā)展海上風電，能夠?qū)崿F(xiàn)“電從遠方來”與“電從身邊來”協(xié)同發(fā)展。

 

根據(jù)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，我國將推動山東半島、長三角、閩南、粵東、北部灣等千萬千瓦級海上風電基地開發(fā)建設(shè)，推進一批百萬千瓦級的重點項目集中連片開發(fā)，結(jié)合基地開發(fā)建設(shè)推進深遠海海上風電平價示范和海上能源島示范工程。

 

突破關(guān)鍵技術(shù)，推進產(chǎn)業(yè)集群化

 

風力發(fā)電機來自中車株洲電機，葉片來自中材科技……全球首臺16兆瓦海上風電機組主機由上萬個零部件組成，關(guān)鍵部件均已實現(xiàn)100%國產(chǎn)化。研制過程中，金風科技協(xié)同了數(shù)十家企業(yè)、大學及科研院所，產(chǎn)業(yè)鏈上下游高效協(xié)同、產(chǎn)學研深度融合，為風電行業(yè)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

 

主軸軸承是風機的核心部件。3支總重量100多噸的巨型葉片在旋轉(zhuǎn)時，軸承必須保障它們能長時間平穩(wěn)流暢運轉(zhuǎn)，這意味著直徑3.2米的軸承加工誤差不能超過0.01毫米。

 

“軸承公司之前沒做過這么大尺寸的軸承，我們有這方面的技術(shù)積累，分享給他們滿足風機可靠性所需的載荷、扭矩等相關(guān)資料。歷時9個多月軸承順利交付，結(jié)束了我國不能研制超大容量海上風電機組主軸軸承的歷史。”于晨光說。

 

智能化應用，提高產(chǎn)品性能。渤海海域，山東能源電力集團90萬千瓦海上風電場有序運轉(zhuǎn)，每年可提供32.5億千瓦時綠電。“項目應用了狀態(tài)參數(shù)辨識自適應增功控制技術(shù)，實時感知風況變化及機組運行狀態(tài)，確保發(fā)電性能達到最優(yōu)，單機能夠提升約3%的發(fā)電量。”山東能源電力集團黨委書記李偉介紹。對于一些項目的抗臺風型風機，借助智能控制系統(tǒng)還能保證葉片始終處于最小受力角度，避免葉片發(fā)生渦激振動。

 

集群化發(fā)展，提升供應鏈韌性。廣東汕頭，國際風電創(chuàng)新港項目正在加緊建設(shè)，未來這里將聚集風電整機、葉片、齒輪箱、發(fā)電機、軸承等全產(chǎn)業(yè)鏈制造企業(yè)，以及檢驗檢測實驗室和大型科研裝置，形成“研發(fā)設(shè)計一體化、工藝流程一體化、生產(chǎn)制造一體化、檢測認證一體化”四個一體化的風電產(chǎn)業(yè)集群。

 

“大型風電機組的發(fā)電機、齒輪箱等體積大、陸運不便，依托汕頭國際風電創(chuàng)新港，有助于海上風電裝備及服務出口，降低物流成本。”于晨光介紹。和其他風電集群項目有所不同，汕頭國際風電創(chuàng)新港打通企業(yè)和企業(yè)之間的“圍墻”，相當于在一個超大廠房里，不同車間里的工序高效流轉(zhuǎn)，減少運輸環(huán)節(jié)。設(shè)備制造完后，還可以就近在旁邊的實驗中心測試，提升迭代速度，為我國海上風電技術(shù)創(chuàng)新和大型機組研制提供有力支撐。