7月的海上风电,风起云涌。
6日,我国海上风电的第一个大型试点项目——上海东海大桥100兆瓦海上风电项目并网发电,34台风机随风而动,十分壮观。
24日,我国首台海洋永磁直驱2.5兆瓦风力发电机组在江苏大丰竣工下线,由中国南车电机公司配套生产,交付金风科技进入试验总装工作。
27日,在两岸可再生能源产业合作及交流会议上,中国水电水利规划设计总院副总工程师易跃春表示:“2020年前,大陆将在江苏南通、盐城、上海、山东鲁北、浙江杭州等海湾,重点建设几个百万千瓦级大型海上风电基地,并初步形成江苏、山东沿海千万千瓦级风电基地。”
28日,全国海上风电机组研制基地在如东洋口港经济开发区破土动工,由中船重工所属的江苏海装风电有限公司投资建设,明年5月将形成年产海上风力发电机组30万千瓦的能力。
风电场正逐步由陆地跨入广阔海洋——
优势与难点
我国海岸线长达1.8万公里,居世界第四位,拥有十分丰富的近海风能资源,近海10米水深的风能资源约1亿千瓦,近海20米水深的风能资源约3亿千瓦,近海30米水深的风能资源约4.9亿千瓦,海上风能的量值是陆上风能的3倍,具有广阔的开发应用前景。风力发电具有环保无污染的特点,一台2.5兆瓦风力发电机组每年可以发电2190万度,可以同时满足12166户家庭的用电。
风电作为技术问题相对容易解决的可再生能源,成为中国实现降低单位GDP能耗最现实的选择。尽管与陆地风电相比,海上风电技术门槛更高、风险更大,但占用地域少、离电力负荷中心更近,不似陆地风电有长距离输送的麻烦,故而也是未来中国风电的主要增长点。相比内蒙古等西北内陆地区的风电基地远离电力负荷中心,接入电网受限,“沿海地区经济发达且具有强大的电网支撑和广阔的用电市场,这是提及海上风电开发优势时必不可少的一条。”中国可再生能源学会风能专业委员会副主任施鹏飞表示。
除了前述的海上风电技术门槛高之外,海上风电要实现规模化发展,还存在种种难点:我国近海域70%以上都是软黏土和粉砂等软弱基地,承载力低,在风暴作用下很容易弱化或冲刷;台风等极端海况的威胁一直存在,近海浅滩环境十分脆弱。此外,正如国家发改委能源局新能源和可再生能源司司长王骏所说“海上刚刚起步,现在成本高,设备力量弱,施工经验不足,相关行业管理和规范不完善”,因此马上大规模发展并不现实。
从2005年我国大规模开发海上风电以来,风电并网一直是“老大难”,目前仅有上海东海大桥近海风电与江苏如东潮间带两个海上风电项目并网发电。海上风电虽然较陆上风电稳定,但仍存在电压波动、闪变等随机波动的问题,电网对其容纳能力是有限的。快速发展的陆上风电对电网提出了更高的要求,增长的风电规划已经不能全部并入电网,电网已成为推进风电发展的关键环节。海上风电的发展计划,很大程度上也要看电网本身的容纳能力能够获得多少增长。即使对智能电网的研究在欧美已长达20多年,但也没有彻底解决大规模风电并网的难题。
除了技术复杂和并网难外,安装运行和维护成本太高也是不可回避的问题。在欧洲,海上风电技术成本及运输吊装占总成本的49%,机械成本占21%,海上电缆和变压器的成本占16%。长期维护保养作为一笔不小的负担,需要大量的资金投入。此外,如何提高海上风电设备防腐蚀能力,以延长风电设备寿命,也是亟待解决的技术难点。
现状与前景
目前,东部沿海潮间带风电项目试点与中深海域的风电场开发同步启动,海上风电进入政策性的战略发展。1月22日,国家能源局联合国家海洋局印发《海上风电开发建设管理暂行办法》。3月底,工信部也发布了《风电设备制造行业准入标准》,规定风电机组生产企业必须具备生产单机容量2.5兆瓦以上、年产量100万千瓦以上所必需的生产条件和全部生产配套设施。
有了一系列规章的出台,5月18日,国家能源局正式发布了位于江苏省的4个海上风电项目招标公告,投资规模接近200亿元,总装机容量达到100万千瓦,相当于十个东海大桥风电场。目前此次江苏省的项目已吸引了龙源电力、中广核、中电投、中国风电、大唐、国电电力等投资集团购买招标文件,预计将有至少十余家企业参加投标,各大电场投资商“摩拳擦掌”之势可见一斑。
设备制造商同样不甘落后,因为海上风电的上网电价较陆上风电高,可承受更高的设备成本。但对风机性能要求也随之提高,在大容量风机研发制造中有所成就的风电设备公司才有望脱颖而出。易跃春表示,从2003年以来,中国目前已经掌握了大型风电机组的制造技术,能够生产单机容量2兆瓦以上、适合海上风能资源的风电机组。至去年底,具备上述生产能力的制造企业有6家,世界风电机组制造业企业前十强中,大陆企业占据两席。在全国七大千万千瓦级风电基地中惟一的海上风电基地所在地——江苏,已经集结了金风科技、华锐风电等不同技术标准的风机企业,以及叶片、塔筒等配套企业。
鉴于目前我国海上风电的开发才刚刚起步,2009年新增海上风电装机容量仅6.3万千瓦,而同期海上风电发展最快的英国实现新增装机容量30.6万千瓦,累计装机容量89.4万千瓦。对于我国海上风电产业未来发展前景,全球风电设备巨头丹麦维斯塔斯公司预计,在未来中国风电的大发展中,海上风电会占据相当大的份额。理由有二:一是有政策支持,东部沿海地区经济发达,能源紧缺,开发海上风能资源将有效改善能源供应情况。二是有资金支持,目前拥有海上石油或陆上风电开发经验的公司,正在计划投资海上风电项目。根据我国各省规划初步成果,至2015年,上海、江苏、浙江、山东等地将具备海上风电装机潜力1500万千瓦,至2020年将达3500万千瓦。
自动化“下海”
凭借在陆上风电设备上积累的丰富经验,自动化厂商自然不会错过海上风电这一盛宴。
贝加莱为德国首个海上风电场的建设贡献颇多,基于贝加莱Power Panel和X20 I/O系统的整体解决方案,为风电场里包括船舶坞站、直升机停机坪、工作间以及其他基础设施在内的海上平台,配置了极为可靠的照明系统以及灾害情况下的保护和监控系统,负责采集、处理航标信号和监控设备信号,并将其传送到位于陆地上的风电场主控室。
在风电产业兴起之初,菲尼克斯电气的产品工程师选择和风电设备企业的技术专家一起前往风场,近距离了解恶劣环境下对产品和系统的需求,使得菲尼克斯电气有能力参与到风电系统的设计环境,为风电行业提供符合产业特性的连接接口乃至防雷电解决方案。中国绝大多数风电整机制造商均采用了菲尼克斯电气的产品,这是建立在真正理解客户需要基础上的。
东方电气自动控制工程有限公司作为风电设备制造大户东方电气集团下的一员,拥有提供海上风电机组控制系统的能力。其开发的风机控制系统是专门针对兆瓦级以上风机设计的一套完整的控制、保护和监测系统。控制器安装于机舱内部,通过光纤与其它风机或者风场集控室相连,不仅方便现场调试和故障检查,同时可以把风机的各种信息进行远程传送。
【编辑点评】陆上风电方兴未艾,海上风电凭借其广阔的前景再一次将政府、企业和资金吸引到一起。不可否认,这必将是一项利国利民、造福千家万户的重点工程。但在产业的整体发展过程中,必须结合国外海上风电发展以及国内陆上风电发展的经验和教训,避免重走产能过剩、无序发展、技术无法满足现场要求等老路,让中国绵长的“黄金海岸”恰如其名。
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