降本與創(chuàng)新 中船海裝破局漂浮式風電發(fā)展
隨著全球對可再生能源的需求不斷增長,海上風電作為清潔能源的重要來源,正日益受到各國的關注。而在深遠海風能開發(fā)領域,漂浮式海上風電技術以其獨特的優(yōu)勢,正在成為全球能源轉型的新寵。
據(jù)全球風能理事會統(tǒng)計,全球近80%的海上風力資源潛力分布在60米以上的海域。但由于巨大的成本和技術挑戰(zhàn),即便在歐洲,漂浮式風場的數(shù)量也屈指可數(shù)。截至2023年5月,全球漂浮式海上風電機組的累計投運容量在20.6萬千瓦左右,累計投運數(shù)量約36臺。其中,有7臺樣機在完成測試工作后被拆除。投運的小批量或商業(yè)化項目共4個,總容量在15.9萬千瓦左右。
由于起步較早,歐洲漂浮式風電已進入小批量預商業(yè)化階段,從概念設計、室內試驗到小型樣機研發(fā)、樣機長期運行,再到大兆瓦漂浮式機組示范應用,國外已形成一套完整的開發(fā)路徑。而中國的漂浮式風電發(fā)展還處于樣機示范階段,目前已實現(xiàn)安裝的漂浮式機組樣機只有屈指可數(shù)的4臺,總裝機容量僅為23兆瓦。
作為國內海上風電的先行者和漂浮式海上風電的開拓者,中船海裝風電有限公司(以下簡稱“中船海裝”)在2022年推出的一款漂浮式海上風電裝備——“扶搖號”,是中國首臺按深遠海進行設計、工程實施及測試驗證的浮式風電裝備。該裝備采用半潛式基礎技術路線和風電機組、浮式基礎、系泊錨固、動態(tài)海纜一體化建模及仿真設計,具有安裝方便、成本可控、維護難度低和可靠性高等優(yōu)勢特點。
該風電裝備已于今年8月在智能微網(wǎng)模式下運行發(fā)電。它的成功研發(fā)和應用,是中船海裝在漂浮式海上風電領域的一項重要突破,助力我國漂浮式風電技術達到一個新高度。
目前,中船海裝已具備了從氣象環(huán)境資源數(shù)據(jù)出發(fā),開展漂浮式風電裝備研制的正向設計及實施能力,以及總體設計技術、一體化仿真分析技術、水池縮比試驗驗證技術、適應性優(yōu)化技術、建造施工技術等漂浮式風電全流程技術開發(fā)能力,可為漂浮式風電開發(fā)建設提供一站式整體解決方案。
“盡管目前國內在漂浮式風電開發(fā)技術方面已日趨成熟,但要實現(xiàn)漂浮式風電的批量化、商業(yè)化應用還面臨許多挑戰(zhàn),其中最大的挑戰(zhàn)就是造價太高?!敝写Qb認為,風電平價上網(wǎng)時代,要推動漂浮式風電得到長足發(fā)展,還需在降本增效方面尋求破解之法。
機組大型化是降本最直接的手段。風電機組尺寸的增長是降低度電成本的一個重要因素,更大的單機功率,在提升發(fā)電量的同時,可以有效節(jié)約用海面積、降低機位點數(shù)量,進而降低海上風電場工程建設與運維成本。中船海裝開發(fā)的新一代漂浮式風電裝備,將匹配18兆瓦平臺機組,風輪直徑為260米,更大的掃風面積,更高的發(fā)電收益,將促進風電裝備成本的進一步降低。
全流程一體化設計可從源頭控制成本。從裝備層面,風電機組與浮式基礎一體化設計,除了更好利用風資源,提高能源利用效率外,還可提高裝備的可靠性和穩(wěn)定性,減少運維成本和風險。從工程實施層面,將裝備設計與工程實施方案結合起來,可以更好協(xié)調各環(huán)節(jié)工作,減少不必要的成本和資源浪費,提高工程實施的整體效率和質量。
數(shù)字化、智能化提升可降低運行成本。數(shù)字化和智能化技術的進步可以提高浮式風電的穩(wěn)定性和可靠性,增強風電設備的故障診斷和預防能力,降低機組運行成本。通過智能化監(jiān)測和控制系統(tǒng),可以對風電設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析,及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題,避免設備損壞和停機事故的發(fā)生。同時,數(shù)字化和智能化技術還可以實現(xiàn)風電設備的遠程監(jiān)控和管理,提高運維效率,減低維護成本。
規(guī)?;⒍鄨鼍伴_發(fā)可降低綜合造價。漂浮式風電裝備的機組、浮體、系泊系統(tǒng)和施工費用分別占比15%、30%、20%和25%左右,經(jīng)測算,當單體規(guī)模達到200兆瓦以上時,漂浮式風電的單位成本和度電成本可顯著下降。所以,要實現(xiàn)漂浮式風電的綜合降本,規(guī)?;?、多場景開發(fā)是有力舉措。
目前,中船海裝在漂浮式風電多場景應用上已進行了充分探索,在風光儲一體化建設和智能微電網(wǎng)技術應用上也擁有了豐富經(jīng)驗,再加上中國船舶集團風電產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同開發(fā),浮式風電+深海養(yǎng)殖+海上制氫+海水淡化+智慧能源島+海洋文旅……一體化融合發(fā)展的藍色海洋經(jīng)濟綜合體正在啟航。
相信隨著漂浮式技術的不斷進步和廣泛的商業(yè)化應用,將來,漂浮式海上風電必將成為我國能源結構轉型的重要支撐,而在漂浮式風電高質量發(fā)展的藍圖上,中船海裝憑借降本與創(chuàng)新,將繪出濃墨重彩的一筆。(時 下)