《海上风电将迎空前机遇 漂浮式或成未来技术主流》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2019-08-14
  • 自政策规划支持以来,我国海上风电近两年迎来快速发展,装机规模翻番。2018年,中国海上风电新增装机容量达165万千瓦,同比增长42.7%;累计装机达444万千瓦,是2017年的两倍。

    “到2030年,我国发电装机总量将达30亿千瓦,中东部地区最大负荷将达9.7亿千瓦,传统的‘西电东送’模式将难以为继,而中东部地区丰富的海上风电资源将极大地推动我国能源结构转型。”日前,在国家海上风电发电工程技术研究中心学术委员会第六届年会暨国际海上风电高层技术论坛上,国家海上风电工程技术研究中心管理委员会主任、中国船舶重工集团海装风电股份有限公司(下称“中国海装”)董事长王满昌表示。

    •海上风电势必向深远海发展

    2018年我国海上风电新增装机首次超过欧洲国家,占全球新增装机容量40%,位居第一,成为全球海上风电装机增长最快的国家。

    此外根据IRENA预测,到2050年,全球总发电量的35%将来自风能;全球风电装机将达到约60亿千瓦:其中陆上风电约为50亿千瓦,海上风电约为10亿千瓦。

    但是放眼国内外,目前建成的海上风电场绝大多数为近海风电场,且受到多重因素制约。深远海风电风速更大,风力更加稳定,受限制减少。未来,深远海风电将成为更广阔的发展区域,根据中国气象局对我国风能资源的详查和评价结果,我国5~50米水深区风能资源技术开发量约为500GW。

    中国海装研究院副院长董晔弘表示:“我国海上风能资源丰富的区域毗邻用电需求大的地区,大力发展我国海上风电可实现风电能源就近消纳,降低电力输送成本。随着海上风电高速发展,近海资源开发必将逐渐饱和,海上风电势必走向深远海。”

    在上网电价进一步下调的情况下,为了争取得到较高电价,各家开发企业纷纷加紧施工建设,争取2021年前实现并网。从2019年陆上风电项目建设动态中可以管窥一二,海上风电也将迎来“抢装潮”,这是行业的发展机遇与挑战。

    •风电大型化势不可挡 漂浮式或成未来技术主流

    目前我国深远海海上风电发展仍面临诸多挑战。深远海风电通常指的是水深超过50米,海上环境更为复杂,潜在风险较大,施工建设难度更高。

    周绪红院士在演讲时指出,“海上施工窗口期短是造成海上风电建造成本居高不下的主要原因之一。同时,我国海上风电施工装备相对落后,目前急需研发高效、高可靠性的施工装备。要实现平价,我国海上风电不仅需要优化基础结构设计,提高制造安装水平,也需要提高关键部件的国产化程度,提高运维智能化水平,实现效益增值。”

    风电整机可以说是最关键部件,随着海上风电规模化发展和度电成本降低的要求,大容量风机越来越受到市场青睐。中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩在论坛上指出,大兆瓦机组可以大幅提高发电量,节约运维成本,是海上风电的必然趋势。

    中国海装研究院院长韩花丽也表示,“未来,10MW级海上风电机组将成为海上风电的主力机型。目前由国家海上风电发电工程技术研究中心主导的‘10兆瓦级海上风电机组关键技术研究’已进入详细设计阶段。中国海装在丰富经验的基础上,已经成功克服了降载、叶片、变桨系统、传动链、发电系统、等多方面关键技术难点。”

    一个产业的健康可持续发展,离不开整体产业供应链的共同发展。我国海上风电施工船水平也在迅速提升。目前国内已经有近20艘大型风电施工船,其中龙源振华三号起重能力为全球最大,达2000吨。

    在建设中,基础结构造价约占整个工程成本的20%~30%,业内多位专家人士表示,浮式基础更适用于深海区域,如采用传统固定式基础结构,造价将大幅增加,且目前技术难以实现,采用浮式基础的漂浮式风电或将引领未来海上风电主流趋势。

    据了解,目前中国海装在漂浮式风电方面已有新进展:

    • 2016年-2018年,中国海装与瑞典Hexicon、美国Atkins公司就苏格兰北部海域2×5MW浮动式风电示范项目,开展了合作研究;

    • 2018年国家工信部高技术船舶科研项目“海上浮式风电装备研制”由中国海装承接;

    • 2018年,中国船舶重工集团和中国海装均与广东省湛江市签定了战略合作协议,其中包括拟在湛江市建设浮式风电装备示范项目。

相关报告
  • 《1GW漂浮式海风项目实质推进 国内漂浮式海上风电迎跨越式发展》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2022-10-25
    • 平安证券发布研究报告称,资源禀赋决定未来海上风电需要向深远海拓展,尽管成本依然较高、商业化尚需时日,漂浮式海上风电具有较清晰的降本路径,供应链基础较好,未来具备快速降本的潜力和巨大的长期成长空间。漂浮式海上风电的核心制造环节包括风电机组、浮式基础、系泊系统和动态海缆,其中后三者与传统的固定式海上风电差别明显,随着漂浮式海上风电的逐步兴起,这些环节相关企业有望迎来发展机遇。 投资建议:建议重点关注系泊系统环节的亚星锚链(601890.SH),动态缆环节的东方电缆(603606.SH),风电机组供应商明阳智能(601615.SH),半潜浮式基础潜在的相关供应商大金重工(002487.SZ)等。 事件:近日,海南万宁市政府与中国电建海南分公司签订战略合作协议,将投资建设全国首个百万千瓦级漂浮式海上风电试验项目。 平安证券主要观点如下: 中国电建万宁1GW漂浮式海风项目实质推进,国内漂浮式海上风电迎跨越式发展。 国内漂浮式海上风电起步较晚,2021年三峡引领号漂浮式海上风电样机投运,成为国内首个漂浮式海风项目。目前,中国海装、中海油、龙源电力、明阳智能均有相关的漂浮式样机项目处于建设之中。万宁1GW漂浮式海风示范项目是国内首个大型漂浮式海风项目,也是全球已经实质性启动的最大的漂浮式海风项目。据相关报道,该项目于2022年9月完成可研评审,计划分两期建设,其中一期建设规模200MW,计划于2025年前投运;二期规模800MW,计划于2027年底前投运。本次万宁市政府与中国电建海南分公司签订战略合作协议,有望促成该项目在今年年底前开工。整体看,国内漂浮式海上风电相比海外已经呈现弯道超车之势,有望引领全球漂浮式海风的发展。 投资成本明显下降,未来降本路径清晰。 参考万宁市披露数据,该项目总的投资计划约230亿元,对应的单瓦造价约23元,这一造价水平明显低于国内首台漂浮式样机的单位造价,也明显低于海外漂浮式项目的单位造价情况。据报道,该项目年发电量有望达到42亿度电,对应的利用小时达4200小时,高于当前广东等区域固定式海上风电项目常见的利用小时数。我们认为,漂浮式海上风电仍处于发展初期,未来具有较大的降本空间,主要降本路径包括风机单机容量的大型化、漂浮式海风的规模化发展、浮式基础等部件的优化设计。基于万宁项目的投资成本和利用小时情况,结合未来的降本潜力,国内漂浮式海上风电具有较清晰的实现平价的路径,进而有望获得大规模商业化发展。 资源禀赋决定漂浮式海上风电大有可为,海外市场积极推动。 一般认为,水深超过60米的海域适合采用漂浮式的海上风电开发模式,全球大部分海上风电资源适用于漂浮式,参考美国能源部的表述,美国大约三分之二的海上风能潜力存在于无法采用固定式开发模式的水域之上。目前,欧洲、日韩、美国等海外市场均在着力推动漂浮式海上风电的发展:2022年9月,拜登政府宣布了一项到2035年安装15GW漂浮式海上风力发电装置的计划,该计划还旨在将美国漂浮式海上风电的成本降低70%以上,达到每兆瓦时45美元;英国计划到2030年建设1GW漂浮式海上风电项目,2021年苏格兰皇家资产管理局发起ScotWind海底租赁,最终在74个申请人中选取了总容量为24.8GW的17个海上风电项目,其中漂浮式海上风电容量14.5GW;2021年,韩国宣布到2030年漂浮式海上风电装机规模达海上风电市场。参考全球风能协会的预测,到2026年海外市场漂浮式海上风电新增装机规模有望达到6GW,目前欧洲诸多的油气巨头和电力巨头均在积极进军韩国漂浮式 风险提示:1、漂浮式海上风电的降本速度可能不及预期。2、在迈向商业化的过程中,漂浮式海上风电的发展依赖政策支持,存在政策支持力度不及预期的风险。3、如果采用固定基础的海上风电技术进步超预期,可能延缓漂浮式海上风电的商业化进程。
  • 《金风科技翟恩地:厘清漂浮式风电痛点,把脉未来技术突破方向》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-09-24
    • 2024年9月21日,第四届中国深远海漂浮式海上风电大会在江苏盐城举办,三百多位专家学者、行业同仁共同参会。金风科技总工程师翟恩地主持大会,并作圆桌论坛引导发言,与在场嘉宾探讨深远海海上风电发展与挑战。翟恩地表示,漂浮式风机设计仍存在“十大痛点”,行业在进行相关技术创新应用前,应做好实验验证积累,攻克关键技术难题,从而把脉未来技术突破方向,推动漂浮式技术落地。 深远海区域拥有丰富的风能资源,我国海疆辽阔,深远海海上风电资源开发潜力巨大。国家气候中心数据显示,我国海上100米高度、离岸200千米范围内,风能资源技术可开发量约22.5亿千瓦。深远海海上风电的发展,既可显著提升风电开发规模、降低沿海地区用能成本,又为推动能源转型、实现“双碳”目标达成提供支撑,意义重大。不过,深远海环境相较于近海更为复杂,对风电机组设计、风电项目建设与运维提出了极高的要求,因此风电行业需要稳定、高效的创新技术支撑深远海风电的发展。 在这一背景下,漂浮式风电是风电行业“走向深蓝”的关键路径。漂浮式技术作为当今能源行业先锋技术之一,集空气动力学、结构动力学、水动力学和新型电力系统等多学科于一身,其技术攻关难度不容小觑。翟恩地表示,为实现漂浮式技术的高效、可靠应用,务必避免“大干快上”,而应该厘清痛点,打好基础。 会上,翟恩地围绕风电机组设计各项要素,为与会嘉宾分析了漂浮式风机设计的十大痛点。 包括:一体化仿真与设计工具链仍不完善;长柔叶片气动弹性问题仍未彻底解决;耦合动力学仿真存在水动力挑战;浮式基础强度设计尚未实现一体化;系泊系统的降本路径不明确;动态缆设计复杂且面临巨大压力;叶轮、传动链与塔架的耦合振动难以规避;闭环控制仍存失稳问题;水池缩尺实验存在局限性;远程监测和机组可靠性验证不足。以上痛点均来自漂浮式风机设计的各项关键环节,若不能得到合理解决,则会为漂浮式风机的运行埋下隐患。 翟恩地认为,尽管存在诸多痛点,但任何一项创新技术的开发与应用都是机遇与挑战并存,做好基础研究,是最大程度规避风险,抓住创新机遇的“大道之行”。为解决以上痛点,翟恩地认为,“一体化”是行业发挥科研合力的关键,未来的研究应着眼于开发更加高效、全耦合的一体化设计工具。且应加速开发全耦合的强度分析方法,实现风、浪、流多重载荷的一体化计算;在长柔叶片领域,未来应着重于改进气动设计理论、优化传统的叶素动量理论;在耦合动力学仿真领域,未来的研究方向应包括更高阶的计算流体动力学(CFD)仿真工具开发,并进一步优化浮体设计。对于系泊系统成本、动态缆设计、叶轮、传动链与塔架的耦合振动等问题,翟恩地也针对性地给出了相关解决方案,并和与会嘉宾展开深度交流。 自成立以来,金风科技始终积极推动海上风电发展,是国内最早一批参与海上风电建设的整机企业,同时也积极推动了海上风电机组迭代进程。近五年,金风科技实现了6.7兆瓦、8兆瓦、13.6兆瓦和16兆瓦级四代产品的跨越。其中GWH252-16MW机组已刷新多项世界纪录,并已实现批量化应用,为海上风电技术创新和验证积累了宝贵经验。当前,金风科技也正在深入开展漂浮式风机相关研究,在提前识别风险、做好基础研究的前提下稳步推进创新产品研发与应用进程,落实“负责任的创新”,为风电行业健康发展作出扎实贡献。