從全球范圍來看，2021年是漂浮式海上風(fēng)電從示范性階段進入商業(yè)化前期的一年，這一年，全球?qū)崿F(xiàn)了57 MW的漂浮式海上風(fēng)電新增裝機，累計裝機121.4 MW。在中國，“三峽引領(lǐng)號”和中國海裝“扶搖號”兩個示范性工程相繼建成，拉開我國漂浮式海上風(fēng)電發(fā)展的大幕。
2022年6月，行業(yè)又曝一則震撼消息——海南萬寧市正在規(guī)劃建設(shè)裝機容量100萬千瓦的漂浮式風(fēng)電項目，其中，一期20萬千瓦工程將力爭于2025年10月建成并網(wǎng)，實現(xiàn)商業(yè)化運行。
在海上風(fēng)電領(lǐng)域，海南省這個“后進生”正錨定深遠海風(fēng)電，彎道超車謀求商業(yè)化漂浮式風(fēng)電上的引領(lǐng)地位。
漂浮式風(fēng)電商業(yè)化的挑戰(zhàn)
迄今為止，全球漂浮式尚未建成無補貼的商業(yè)化項目。三峽能源和中國海裝作為中國漂浮式風(fēng)電第一批吃螃蟹的企業(yè)，其“引領(lǐng)號”和“扶搖號”兩個項目的示范意義非凡。但據(jù)了解，以上兩個項目的造價均普遍高于固定式海上風(fēng)電項目，按照當(dāng)前的造價水平來看，在“十四五”末期實現(xiàn)國內(nèi)漂浮式風(fēng)電商業(yè)化還存在極大的難度。
“目前，制約漂浮式風(fēng)電商業(yè)化的主要因素是建設(shè)成本，在漂浮式風(fēng)電的成本構(gòu)成中，占比最高的就是設(shè)備和施工兩個環(huán)節(jié)。”中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院新能源工程設(shè)計院總工程師鐘耀在日前于海南省萬寧市召開的中歐漂浮式海上風(fēng)電合作論壇上指出。
據(jù)了解，當(dāng)前我國已投運的兩個漂浮式風(fēng)電示范項目單機容量分別為5.5MW和6.2MW，掃風(fēng)面積分別為3.43㎡/kW和2.93㎡/kW。
從降低單位千瓦造價、增加發(fā)電收益的角度來看，更大的機組設(shè)備是漂浮式海上風(fēng)電未來實現(xiàn)商業(yè)化的基礎(chǔ)，未來超過5-6MW、掃風(fēng)面積達到3.8㎡以上的機組將是海南建設(shè)漂浮式風(fēng)電項目更佳的選擇。
同時，施工工藝也是漂浮式風(fēng)電商業(yè)化應(yīng)用的另一大制約因素。國內(nèi)傳統(tǒng)施工工藝一般是在船廠制造浮體——碼頭吊裝——一體化拖航——現(xiàn)場浮吊安裝這個流程，施工成本高昂。
“以當(dāng)前國內(nèi)建成的樣機工程來看，基礎(chǔ)浮體、系泊系統(tǒng)、施工造價的成本占比總造價的80%以上，這是一個非常高的水平，但也預(yù)示著這部分環(huán)節(jié)存在較大的降本空間。”鐘耀指對北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)說。
預(yù)計2027年漂浮式風(fēng)電實現(xiàn)商業(yè)化
漂浮式海上風(fēng)電被業(yè)內(nèi)寄望為“未來深遠海海上風(fēng)電開發(fā)的主要技術(shù)”。“十四五”期間，海南省規(guī)劃漂浮式容量100萬千瓦，列入國家深遠海開發(fā)的漂浮式容量是400萬千瓦，再結(jié)合海南離岸近、水深深的特有優(yōu)勢，這也成為萬寧項目2025年并網(wǎng)的有利條件。
據(jù)了解，萬寧漂浮式海上風(fēng)電項目已經(jīng)由中電建中南院開展了風(fēng)資源觀測、海洋水文觀測、地形測量、海洋環(huán)境調(diào)查以及鳥類觀測等前期工作。
“在我們的規(guī)劃目標中，萬寧項目可能分三個階段開發(fā)。樣機階段，我們將通過在浮體、系泊和施工方面的創(chuàng)新優(yōu)化，將該部分成本占比降低至70%；20萬千瓦并網(wǎng)時，上述三個環(huán)節(jié)的成本降低至60%；項目全容量并網(wǎng)時期，以上三塊成本降低至55-50%。”鐘耀說。
有目標自然會匹配相應(yīng)的實施路徑。在鐘耀看來，萬寧漂浮式風(fēng)電整體的降本思路可以從一下幾個路徑著手：
在整體設(shè)計階段，對包含浮體、系泊系統(tǒng)單元和整機系統(tǒng)進行整體系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化。綜合考慮系泊系統(tǒng)共享、海纜以及輸電系統(tǒng)，采用大容量風(fēng)電機組，進一步降低浮體、系泊成本以及施工安裝成本，以減少單位千瓦投資。并充分考慮項目的綜合利用，如海上風(fēng)電和海洋牧場融合、海上風(fēng)電制氫的、海上平臺及海島供電等融合發(fā)展。
“在風(fēng)電機組的定制上，我們認為需要設(shè)計院和風(fēng)機廠商共同提出參數(shù)，優(yōu)化定制大容量高效風(fēng)電機組，單機容量建議不低于15MW。”鐘耀說，“通過對機組、浮體、系泊、海纜等進行一體化仿真設(shè)計，以及新材料、新的基礎(chǔ)型式應(yīng)用，達到浮體結(jié)構(gòu)的整體降本。”
之后則是通過運輸及安裝裝備的改進、開展新型系統(tǒng)安裝設(shè)備和工藝研究等方式，降低運輸成本，提升施工效率。
動態(tài)海纜也是漂浮式風(fēng)電的重要成本構(gòu)成，據(jù)了解，“扶搖號”動態(tài)海纜成本占比達8.6%。在這個環(huán)節(jié)上，鐘耀建議通過降低認證費用和測試費用、降低附件成本、設(shè)計新結(jié)構(gòu)新材料、改進安裝方式等方法，降低動態(tài)海纜成本。
“通過推動以上一系列的創(chuàng)新突破，再加上海南省對充分培育相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的重視，以及未來可能出臺的相關(guān)電價或投資補貼支持，預(yù)測2027年漂浮式風(fēng)電可以實現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)。”
同時鐘耀也指出，2025到2030年期間，降本和增效將是漂浮式海上風(fēng)電發(fā)展的主旋律，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模擴大化，為商業(yè)化打下堅實的基礎(chǔ)。
2021年，我國海上風(fēng)電新增裝機16.9GW，依托強大的本地產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)了超過2020年以前海上風(fēng)電總裝機的1.7倍。也正是依靠如此完備的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)，我國風(fēng)電整機在全球整機價格上漲的的情況下仍逆勢降本，與國際92萬美元/兆瓦的水平拉開巨大的差距。未來，國內(nèi)漂浮式風(fēng)電也會在連續(xù)的政策驅(qū)動、持續(xù)的技術(shù)突破以及完備的產(chǎn)業(yè)鏈支撐之上獲取持續(xù)降本增效的能力。
原標題：中國電建中南院鐘耀：漂浮式風(fēng)電商業(yè)化仍需攻克成本難題
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