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核心提示:11月23日,由三峡集团、金风科技联合研发的16兆瓦海上风电机组在福建三峡海上风电国际产业园下线,成为目前全球单机容量最大、叶轮直径最大、单位兆瓦重量最轻的风电机组。

就在一个月前的同一地点,金风科技13.6兆瓦大容量海上风电机组下线。当时,该机组还是全球范围内叶轮直径最大、亚太地区单机容量最大的风电机组。16兆瓦机组不仅打破了自己的叶轮直径纪录,还刷新了全球单机容量纪录,不久后,它将在平潭外海的风电场里一展身姿。

解码!福建海上风机屡破纪录的背后

正在施工的海上风电项目 受访单位供图

为何大容量风电机组连续在福建下线?未来纪录还会不会再次刷新?记者对此进行了采访。

海上风机大型化 福建是试验场

福建的海风,是“金风”。

台湾海峡,位于武夷山脉与台湾山脉之间。“狭管效应”使这里海风劲掠,是我国海上风电资源最丰富的地区之一。

“好的风资源就要用好的机组。”三峡集团福建能投公司执行董事、党委书记雷增卷表示,“福建海上年平均风速每秒可达9米左右,这样的风资源在全国乃至全球都处于前列。”

福建优质的海风是大功率海上风机的试验场。“2017年前,国内主流海上风电机组单机容量还停留在5兆瓦以下。三峡集团结合福建海上风电资源禀赋,在兴化湾一期项目建设了全球首个国际化大功率样机试验风场,选取国内外8家知名风机厂商生产的14台5兆瓦以上的风电机组同台竞技。”雷增卷介绍。

这一场竞技,让福建从此与大功率海上风电机组结缘。

在兴化湾一期项目中,金风科技研发制造并投入安装使用的6.7兆瓦海上风电机组是首台(套)产品。“6.7兆瓦机组是兴化湾一期项目中容量最大的风机,也是当时亚太地区最大容量的海上风机。这得益于三峡集团创造的同台竞技的机会,也得益于在同台竞技中汲取了兄弟企业好的做法和经验。”福建金风科技有限公司总经理胡建华说。

2017年7月,福建三峡海上风电国际产业园主体工程在福清开建。产业园遴选技术先进、质量可靠、最适合福建海况风况的海上风机机组入驻,为我国大容量海上风机创新提供试验的载体和平台。

解码!福建海上风机屡破纪录的背后

水电四局生产塔筒的车间 游笑春 摄

仅用了2年,产业园就引进了金风科技、东方电气、中国中车、中国水电四局、丹麦LM叶片等5家龙头企业,形成年产300万千瓦以上的风机及主要零部件生产、配送、售后服务等能力。“5家入园企业经过了我们的精心挑选,它们的研发生产制造能力在亚太区域甚至在全球都是比较领先的。”雷增卷说。

率先入驻产业园的金风科技,率先实现了全面投产,并率先实现“福建造”海上风机出口。“中国中车生产发电机、艾尔姆公司生产叶片、水电四局生产塔筒,产业园集聚产业链成员单位,实现了风机主要部件的本地化生产制造。同时,企业间形成了你追我赶、互相促进的局面,海上风机产业不断有新的突破。”胡建华说。

产业集群,让破纪录的创新成果不断显现。近年来,金风科技、东方电气相继在园区下线自主研发的6.7兆瓦、8兆瓦、10兆瓦、13兆瓦、13.6兆瓦、16兆瓦海上风电机组,助力福建成为海上风电原创技术策源地,推动实现海上风电大国重器“福建造”。

机型出新快背后 是技术创新支撑

海上风电资源丰富,不占用土地,不消耗水资源,适宜大规模开发。这些优势让海上风电驭风前行,迎来高速发展阶段。

据中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)统计,2021年我国海上风电新增装机容量达到1448.2万千瓦,同比增长276.7%,新增装机容量与累计装机容量双双居全球第一。

随着海上风电逐渐向深远海域进军,智能化超大容量机组的发电优势和经济性优势将进一步突显。中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩表示,未来海上风电发展大型化是一个重要的趋势,预计到2025年,20兆瓦风电机组将被研发出来。

“一年涨两个兆瓦,每年新出机型的速度比手机出新速度还快。”在近期召开的2022全球海上风电大会上,秦海岩发出这样的感叹。

翻看中国风机大兆瓦迭代史,其势头迅猛让人惊叹。

10年前,全球先进风机制造厂商已经具备3兆瓦到3.6兆瓦机组大规模应用能力,而中国3兆瓦机组还在研发阶段,在海上风电核心技术领域尚处于起跑阶段。

10年间,中国海上风力发电机组从起步阶段的3兆瓦及以下机型到3~5兆瓦作为海上风电主流机型,发展到6~8兆瓦风机陆续下线安装,再到10兆瓦以上巨型风机下线和并网投产,中国风电产业乘风而起,实现了重大装备制造从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的历史性跨越。

解码!福建海上风机屡破纪录的背后

三峡福建海上风电集控中心显示的风力图 游笑春 摄

技术不断刷新行业纪录,在全球风电整机商前十名的榜单中,中国企业也已占据大半壁江山。

“从上世纪80年代起步,90年代进入国产化研制,到2000年进入快速发展期,中国风电经过20多年的发展,在叶轮直径、单机功率等级、塔架高度以及度电成本等方面已与国外前沿技术没有差别了。”金风科技董事兼总裁曹志刚表示,国内风电企业走到引领阶段的“无人区”位置后,需要的是技术创新支撑。

2021年,三峡集团和金风科技一起承担国家重点揭榜挂帅项目。16兆瓦容量与20年前比,单机容量已经大了20倍,这个纪录还在继续被快速刷新。

“风机的大型化,不是沿着原来的技术逻辑和技术路线简单放大。”曹志刚表示,“单机容量从18兆瓦到20兆瓦、25兆瓦或者是30兆瓦,风机的结构从形式上就会有巨大的差异,包括新材料的运用。”产品创新,背后的核心是技术创新,这些技术的跳变点需要积累,经过产品迭代以后才能走上更高的台阶。

“研制大容量风机,会推动整个产业链上下游相关技术与产业的发展进步。”秦海岩表示,比如大容量风机的超百米长叶片,会对碳纤维产业起到巨大的拉动作用;16兆瓦机组的轴承直径基本上要到12米以上,这种重载的大尺寸轴承以前国内难以制造,但是因为有了市场需求,带动了中国轴承企业的自主研发。

用好福建海风 仍任重道远

福建的风,适合多大容量的机组?虽然没有精确的计算,但雷增卷认为,16~18兆瓦机组风能利用率最高。“太小不能有效利用风资源,太大则装机成本过高,风机容量大小要跟风资源匹配,让每一缕风发好每一度电。”

数据显示,截至2021年底,福建省电力总装机达6983万千瓦,其中风电等清洁能源装机达到4047万千瓦,占比近58%,海上风电装机量位居全国第三。

目前,在福建研发生产的10兆瓦海上风电机组,已经在兴化湾、长乐等海上风电场批量投运达31台,成为我国唯一批量投入商业运行的10兆瓦级海上风电机组。

然而,尽管10兆瓦以上的大容量风电机组频频在福建下线,但它们目前还没有被安装在福建海域。如何让大容量风电机组吹上福建的“金风”?业内人士告诉记者,继续大力发展海上风电项目是首要条件。

《福建省“十四五”海洋强省建设专项规划》提出,拓展海上风电产业链,有序推进福州宁德莆田漳州、平潭海上风电开发,坚持以资源开发带动产业发展,规划建设深远海海上风电基地。

记者了解到,在经历2021年风电抢装潮后,各地核准风电项目热度逐渐褪去。除了三峡集团的平潭外海项目,未来,新下线的16兆瓦风电机组是否将更多地用于我省风电项目,还未可知。

想让大容量风机吹上福建海风,还需要克服复杂海况的影响。福建风能资源虽好,但海底地形起伏陡峭,暗流涌动,施工难度较大。

“大容量风机研发需要科技创新,海上风电施工同样需要科技创新。”雷增卷表示,在海缆、吊装设备、施工模式等方面,都需要借助创新来提高工艺水平,降低施工成本。

据介绍,三峡集团与福船集团、中铁大桥局合作,成立中铁福船工程公司,主要从事海上风电安装、维护、海洋工程施工等,其旗下“福船三峡号”等2艘海上风电施工安装船成为业主争抢的“宠儿”。三峡集团还与福船投资、永福工程、一帆新能源等闽企合资成立福建新能海上风电研发中心有限公司,开展福建海域环境、施工技术和海上风电运维等方面研究。

“通过合作,我们带动一批优秀的海上风电产业链企业成长,提升了属地企业在海上风电行业中的影响力和话语权。”雷增卷表示,在这个过程中,福建三峡海上风电国际产业园聚集起海上风电产业链上下游企业,为产业链上的成员们协同发展提供了良好平台。

16兆瓦海上风电施工,将如何在新的施工条件下顺利进行,值得期待。(记者 游笑春)

责任编辑:赵睿

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