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大容量風機時代來了!

發布時間:2022-12-26 來源:中國能源報

在“雙碳”目標推動海上風電產業快速發展之際,大容量海上風機時代已經到來。

近期,金風科技與三峽集團合作研發的16兆瓦海上風電機組在福建三峽海上風電國際產業園下線,刷新了目前全球最大單機容量、全球最大葉輪直徑紀錄。

從全球風能理事會(GWEC)統計的數據來看,全球風電產業用了20年時間將海上風電機組的平均功率從2000年的1.5兆瓦提升至2020年的6兆瓦。而近兩年來,各大整機制造商已陸續推出了單機容量在14兆瓦及以上的海上風電機組,海上風電機組的大型化趨勢正不斷加速。在“雙碳”目標推動海上風電產業快速發展之際,大容量海上風機時代已經到來。

大容量海上風機降本效果明顯

在2021年前,我國所有吊裝的海上風機中,大部分機型單機容量都不超過5兆瓦,而記者梳理今年內各大能源企業發布的海上風電項目風機招標信息了解到,大部分項目都對風機容量做出了明確要求,最終中標機型中,6至8兆瓦以上機型已經成為了主流,其中部分中標機型容量甚至已經突破了10兆瓦。行業研究機構伍德麥肯茲統計的數據進一步顯示,2022年上半年,8兆瓦及以上海上風電機組的新簽訂單份額已超過了75%。

在金風科技海上產品線總監樊彥斌看來,大兆瓦海上風電機組如此快的發展速度,正是海上風電行業不斷變化的開發場景以及降低度電成本需求所致?!耙恢币詠砗I巷L電項目的造價相對較高,但測算顯示,金風科技旗下的13.6兆瓦和16兆瓦機組可以顯著降低海上風電度電成本,快速的風機大型化可很好地適應目前海上風電平價需求?!?

2020年,國家發改委出臺了《關于促進非水可再生能源發電健康發展的若干意見》,提出新增海上風電不再納入中央財政補貼范圍,這也意味著,2022年并網的海上風電項目上網電價預期較一年前下降近一半。

在此情況下,海上風機容量的快速增長成為了海上風電快速實現降本的答案。有業界測算顯示,時至今年10月,在中標風機容量不斷增加的情況下,平價海上風電項目含塔筒機組價格已從去年下半年的4000元/千瓦以上降至最低的3306元/千瓦,年內降幅可達20%。

拓寬海上風電可開發范圍

在“雙碳”目標的推動下,今年以來全國各沿海省份已陸續發布了海上風電裝機規劃,據信達證券統計,沿海各省發布的“十四五”期間海上風電新增規劃總規模已超過5500萬千瓦。但實際上,在業內看來,我國沿海省份海上風資源稟賦各有不同,不同的風速條件需要更多差異化的機組來滿足發電需求,為拓寬海上風電的可開發范圍,大容量機組的應用更是成為必然。

樊彥斌告訴記者,隨著海上風電裝機規模的不斷擴大,離岸距離和水深都在不斷增加,同時各省份用海資源也受到軍事、生態等方面的限制,海上風電項目用海面積進一步受限。為了更好地獲得風能,更長葉片、更大風輪直徑成為了必需,大容量機組的發展將很大程度上降低項目造價,機組的大型化可有效拓寬海上風電的可開發資源范圍。

據了解,金風科技最新下線的16兆瓦海上風電機組葉輪直徑可達到252米,葉輪掃風面積約5萬平方米,相當于7個標準足球場的面積。在滿發風速下,該款機型每轉動一圈可發34.2度電,每年所發電量可滿足3.6萬戶三口之家一年的正常用電。

不僅如此,自2019年起,三峽海上風電國際產業園相繼下線了自主研發的最新6.7兆瓦、8兆瓦、10兆瓦、13兆瓦、13.6兆瓦、16兆瓦海上風電機組,不僅可滿足不同環境下發電需求,更是多次刷新我國海上風電發展紀錄。

同質化競爭下產品可靠成為關鍵

值得注意的是,面對海上風電平價時代對大容量機組的高需求,今年以來,國內主流風電整機廠商紛紛推出了10兆瓦及以上海上風機產品。據記者不完全統計,目前國內已有9家風電整機廠商宣布將研發或下線10兆瓦及以上海上風機產品,機型種類至少有30余種。

在樊彥斌看來,在目前高度競爭的海上風機市場中,高可靠、高收益、可信賴正是海上風機產品所需的關鍵要素?!笆紫?,海上風電產品應選擇成熟可靠的技術,并通過完備的測試驗證工作,最大限度避免創新產品在應用過程中的安全風險,確保下線產品可靠;其次,海上風機產品應通過各方面的技術細節提高發電量,例如使用創新性的長柔葉片、大數據實時跟蹤機組的運行狀態等方式,確保機組的運行安全和高效發電;另外,產業鏈的穩定供應能力同樣不可或缺,金風科技海上風電產品國產化率均超過了90%,突破了主軸承等核心零部件的‘卡脖子’技術,有可靠的供應鏈資源來保障大容量海上風機產品的交付?!?

大型化要求不斷筑牢底層基礎

“海上風機大型化并不是簡單的‘變大’,最重要的是筑牢底層基礎,掌握大型化帶來的有別于以往的底層基礎科學理論規律。同時,需要將已經突破的認知閉環應用到機組開發設計中,打開大型化機組技術黑盒子。自2018年,金風開始規劃自主整機仿真平臺GTSim,仿真與測試偏差可低至5%,很好結合了高精度與快評估速度。另外,借助完善的測試驗證體系,金風科技可提前驗證產品全生命周期可靠性,實現產品性能優化。最終,現場海量的運行數據又可以反哺到仿真模型中,通過不斷的優化,形成可以不斷學習和進化的仿真工具?!狈畯┍笾赋?。

樊彥斌進一步表示,“機組的大型化最終要依靠基于設計、仿真、測試、驗證、運行五位一體的整機可靠性體系,確保機組大型化開發行穩致遠,更要保持開放心態,通過與國內外同行的不斷溝通交流,共同推動海上風電產品的高質量可持續發展?!?


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