7月的海上風電,風起云涌。
6日,我國海上風電的第一個大型試點項目——上海東海大橋100兆瓦海上風電項目并網發電,34臺風機隨風而動,十分壯觀。
24日,我國首臺海洋永磁直驅2.5兆瓦風力發電機組在江蘇大豐竣工下線,由中國南車電機公司配套生產,交付金風科技進入試驗總裝工作。
27日,在兩岸可再生能源產業合作及交流會議上,中國水電水利規劃設計總院副總工程師易躍春表示:“2020年前,大陸將在江蘇南通、鹽城、上海、山東魯北、浙江杭州等海灣,重點建設幾個百萬千瓦級大型海上風電基地,并初步形成江蘇、山東沿海千萬千瓦級風電基地。”
28日,全國海上風電機組研制基地在如東洋口港經濟開發區破土動工,由中船重工所屬的江蘇海裝風電有限公司投資建設,明年5月將形成年產海上風力發電機組30萬千瓦的能力。
風電場正逐步由陸地跨入廣闊海洋——
優勢與難點
我國海岸線長達1.8萬公里,居世界第四位,擁有十分豐富的近海風能資源,近海10米水深的風能資源約1億千瓦,近海20米水深的風能資源約3億千瓦,近海30米水深的風能資源約4.9億千瓦,海上風能的量值是陸上風能的3倍,具有廣闊的開發應用前景。風力發電具有環保無污染的特點,一臺2.5兆瓦風力發電機組每年可以發電2190萬度,可以同時滿足12166戶家庭的用電。
風電作為技術問題相對容易解決的可再生能源,成為中國實現降低單位GDP能耗最現實的選擇。盡管與陸地風電相比,海上風電技術門檻更高、風險更大,但占用地域少、離電力負荷中心更近,不似陸地風電有長距離輸送的麻煩,故而也是未來中國風電的主要增長點。相比內蒙古等西北內陸地區的風電基地遠離電力負荷中心,接入電網受限,“沿海地區經濟發達且具有強大的電網支撐和廣闊的用電市場,這是提及海上風電開發優勢時必不可少的一條。”中國可再生能源學會風能專業委員會副主任施鵬飛表示。
除了前述的海上風電技術門檻高之外,海上風電要實現規模化發展,還存在種種難點:我國近海域70%以上都是軟黏土和粉砂等軟弱基地,承載力低,在風暴作用下很容易弱化或沖刷;臺風等極端海況的威脅一直存在,近海淺灘環境十分脆弱。此外,正如國家發改委能源局新能源和可再生能源司司長王駿所說“海上剛剛起步,現在成本高,設備力量弱,施工經驗不足,相關行業管理和規范不完善”,因此馬上大規模發展并不現實。
從2005年我國大規模開發海上風電以來,風電并網一直是“老大難”,目前僅有上海東海大橋近海風電與江蘇如東潮間帶兩個海上風電項目并網發電。海上風電雖然較陸上風電穩定,但仍存在電壓波動、閃變等隨機波動的問題,電網對其容納能力是有限的。快速發展的陸上風電對電網提出了更高的要求,增長的風電規劃已經不能全部并入電網,電網已成為推進風電發展的關鍵環節。海上風電的發展計劃,很大程度上也要看電網本身的容納能力能夠獲得多少增長。即使對智能電網的研究在歐美已長達20多年,但也沒有徹底解決大規模風電并網的難題。
除了技術復雜和并網難外,安裝運行和維護成本太高也是不可回避的問題。在歐洲,海上風電技術成本及運輸吊裝占總成本的49%,機械成本占21%,海上電纜和變壓器的成本占16%。長期維護保養作為一筆不小的負擔,需要大量的資金投入。此外,如何提高海上風電設備防腐蝕能力,以延長風電設備壽命,也是亟待解決的技術難點。
現狀與前景
目前,東部沿海潮間帶風電項目試點與中深海域的風電場開發同步啟動,海上風電進入政策性的戰略發展。1月22日,國家能源局聯合國家海洋局印發《海上風電開發建設管理暫行辦法》。3月底,工信部也發布了《風電設備制造行業準入標準》,規定風電機組生產企業必須具備生產單機容量2.5兆瓦以上、年產量100萬千瓦以上所必需的生產條件和全部生產配套設施。
有了一系列規章的出臺,5月18日,國家能源局正式發布了位于江蘇省的4個海上風電項目招標公告,投資規模接近200億元,總裝機容量達到100萬千瓦,相當于十個東海大橋風電場。目前此次江蘇省的項目已吸引了龍源電力、中廣核、中電投、中國風電、大唐、國電電力等投資集團購買招標文件,預計將有至少十余家企業參加投標,各大電場投資商“摩拳擦掌”之勢可見一斑。
設備制造商同樣不甘落后,因為海上風電的上網電價較陸上風電高,可承受更高的設備成本。但對風機性能要求也隨之提高,在大容量風機研發制造中有所成就的風電設備公司才有望脫穎而出。易躍春表示,從2003年以來,中國目前已經掌握了大型風電機組的制造技術,能夠生產單機容量2兆瓦以上、適合海上風能資源的風電機組。至去年底,具備上述生產能力的制造企業有6家,世界風電機組制造業企業前十強中,大陸企業占據兩席。在全國七大千萬千瓦級風電基地中惟一的海上風電基地所在地——江蘇,已經集結了金風科技、華銳風電等不同技術標準的風機企業,以及葉片、塔筒等配套企業。
鑒于目前我國海上風電的開發才剛剛起步,2009年新增海上風電裝機容量僅6.3萬千瓦,而同期海上風電發展最快的英國實現新增裝機容量30.6萬千瓦,累計裝機容量89.4萬千瓦。對于我國海上風電產業未來發展前景,全球風電設備巨頭丹麥維斯塔斯公司預計,在未來中國風電的大發展中,海上風電會占據相當大的份額。理由有二:一是有政策支持,東部沿海地區經濟發達,能源緊缺,開發海上風能資源將有效改善能源供應情況。二是有資金支持,目前擁有海上石油或陸上風電開發經驗的公司,正在計劃投資海上風電項目。根據我國各省規劃初步成果,至2015年,上海、江蘇、浙江、山東等地將具備海上風電裝機潛力1500萬千瓦,至2020年將達3500萬千瓦。
自動化“下海”
憑借在陸上風電設備上積累的豐富經驗,自動化廠商自然不會錯過海上風電這一盛宴。
貝加萊為德國首個海上風電場的建設貢獻頗多,基于貝加萊Power Panel和X20 I/O系統的整體解決方案,為風電場里包括船舶塢站、直升機停機坪、工作間以及其他基礎設施在內的海上平臺,配置了極為可靠的照明系統以及災害情況下的保護和監控系統,負責采集、處理航標信號和監控設備信號,并將其傳送到位于陸地上的風電場主控室。
在風電產業興起之初,菲尼克斯電氣的產品工程師選擇和風電設備企業的技術專家一起前往風場,近距離了解惡劣環境下對產品和系統的需求,使得菲尼克斯電氣有能力參與到風電系統的設計環境,為風電行業提供符合產業特性的連接接口乃至防雷電解決方案。中國絕大多數風電整機制造商均采用了菲尼克斯電氣的產品,這是建立在真正理解客戶需要基礎上的。
東方電氣自動控制工程有限公司作為風電設備制造大戶東方電氣集團下的一員,擁有提供海上風電機組控制系統的能力。其開發的風機控制系統是專門針對兆瓦級以上風機設計的一套完整的控制、保護和監測系統。控制器安裝于機艙內部,通過光纖與其它風機或者風場集控室相連,不僅方便現場調試和故障檢查,同時可以把風機的各種信息進行遠程傳送。
【編輯點評】陸上風電方興未艾,海上風電憑借其廣闊的前景再一次將政府、企業和資金吸引到一起。不可否認,這必將是一項利國利民、造福千家萬戶的重點工程。但在產業的整體發展過程中,必須結合國外海上風電發展以及國內陸上風電發展的經驗和教訓,避免重走產能過剩、無序發展、技術無法滿足現場要求等老路,讓中國綿長的“黃金海岸”恰如其名。
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