15年來(lái)，我國(guó)海上風(fēng)電從無(wú)到有，從探索期、培育期進(jìn)入了高速發(fā)展期，海上風(fēng)電的布局也從潮間帶、淺海，逐漸向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)。截至2021年底，我國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)26.38吉瓦，占全球海上風(fēng)電裝機(jī)總量的48%，位居全球第一，為我國(guó)綠色低碳的新能源發(fā)展闖出一條新路。
浙江舟山北部海域的岱山4號(hào)海上風(fēng)電場(chǎng)。
江蘇鹽城濱?？h黃海海域的海上風(fēng)電群。
從山東濰坊港乘船出海，兩個(gè)小時(shí)后，寬廣的渤海海面上出現(xiàn)一派壯麗景象：一臺(tái)臺(tái)百米高的白色風(fēng)電機(jī)組迎風(fēng)矗立，猶如一排排筆直挺立的高大士兵。這里是山東昌邑市海洋牧場(chǎng)與三峽集團(tuán)300兆瓦海上風(fēng)電融合試驗(yàn)示范項(xiàng)目海上風(fēng)電場(chǎng)。10月31日，這里的工程師迎風(fēng)作業(yè)，對(duì)海上風(fēng)機(jī)進(jìn)行著精細(xì)調(diào)試，為即將到來(lái)的并網(wǎng)發(fā)電做著積極準(zhǔn)備。
截至2021年底，我國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)26.38吉瓦，占全球海上風(fēng)電裝機(jī)總量的48%，位居全球第一。
面對(duì)大風(fēng)，風(fēng)電技術(shù)研發(fā)人員化身“御風(fēng)者”，乘風(fēng)而上、化風(fēng)為寶，將強(qiáng)勁的海風(fēng)轉(zhuǎn)化為一度度清潔電能，為我國(guó)綠色低碳的新能源發(fā)展闖出一條新路。
習(xí)近平總書(shū)記指出，我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，海域面積十分遼闊。一定要向海洋進(jìn)軍，加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)。
黨的二十大報(bào)告指出，“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”“加強(qiáng)能源產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)，確保能源安全。”15年來(lái)，我國(guó)海上風(fēng)電從無(wú)到有，從探索期、培育期進(jìn)入了高速發(fā)展期，海上風(fēng)電的布局也從潮間帶、淺海，逐漸向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)。
2022年起，我國(guó)海上風(fēng)電的補(bǔ)貼全面取消，海上風(fēng)電行業(yè)將進(jìn)入低成本、規(guī)?；陌l(fā)展階段。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、降本增效提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力成為必然。
為何選擇與大海博弈
1991年，距離丹麥海岸線兩公里的海域，11臺(tái)白色風(fēng)車組成的“鋼鐵森林”迎風(fēng)傲立，“童話王國(guó)”的海岸線出現(xiàn)了世界上第一座海上風(fēng)電場(chǎng)。
全球海上風(fēng)電起源于歐洲，迄今海上風(fēng)電已有約30年歷史。全球風(fēng)能理事會(huì)發(fā)布的《全球風(fēng)能報(bào)告2022》顯示，2021年，全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量21.1吉瓦，同比增長(zhǎng)兩倍，創(chuàng)歷史最大增幅。
為應(yīng)對(duì)氣候變化，各國(guó)都在能源結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式上尋求變革?！队?guó)能源安全戰(zhàn)略》提出，2030年，海上風(fēng)電裝機(jī)達(dá)到50吉瓦。德國(guó)海上風(fēng)電預(yù)計(jì)在2030年達(dá)到30吉瓦。美國(guó)計(jì)劃到2030年累計(jì)裝機(jī)達(dá)到30吉瓦。
大海到底有何魔力，吸引各國(guó)爭(zhēng)相將大風(fēng)車矗立在蔚藍(lán)的海面上？
與陸上建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)相比，海上風(fēng)能資源豐富、儲(chǔ)量大，可集中連片大規(guī)模開(kāi)發(fā)。而且，海上的風(fēng)資源稟賦好，風(fēng)速大、功率密度高；更為關(guān)鍵的是，風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)需要大量的空間場(chǎng)地，海洋面積廣闊，沒(méi)有地表障礙物限制，可不斷向遠(yuǎn)海深海開(kāi)拓。
在我國(guó)，發(fā)展海上風(fēng)電有特別的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)海上風(fēng)電資源豐富，相比于陸上風(fēng)電資源，其到達(dá)沿海等高能源需求地區(qū)的距離短、成本低，適合大規(guī)模開(kāi)發(fā)。福建、浙江、山東、江蘇、廣東等用電大省，正好都是沿海地區(qū)。
“應(yīng)從兩個(gè)方面認(rèn)識(shí)海上風(fēng)電的重要定位：戰(zhàn)略意義上，海上風(fēng)電對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要地位；科技意義上，風(fēng)電各產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)是國(guó)際必爭(zhēng)的制高點(diǎn)。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)華能集團(tuán)原董事長(zhǎng)舒印彪說(shuō)。
海上風(fēng)電是高度資本密集型行業(yè)，它的健康發(fā)展離不開(kāi)政策管理和長(zhǎng)期規(guī)劃的完善。近年來(lái)，我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展迅速，行業(yè)崛起的背后是國(guó)家政策的大力支持。
作為海上風(fēng)電發(fā)展的親歷者，中國(guó)三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司副總經(jīng)理、黨委委員呂鵬遠(yuǎn)見(jiàn)證了我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展的三個(gè)階段。
2007—2011年為探索規(guī)劃期，《海上風(fēng)電場(chǎng)工程規(guī)劃工作大綱》出爐，正式啟動(dòng)我國(guó)沿海地區(qū)海上風(fēng)電規(guī)劃。
2012—2017年為重點(diǎn)培育期，《全國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)建設(shè)方案》等系列規(guī)劃方案出臺(tái)，海上風(fēng)電成為我國(guó)風(fēng)電發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)，數(shù)個(gè)規(guī)?；暮Ｉ巷L(fēng)電場(chǎng)建成。“十二五”末期是我國(guó)陸上風(fēng)電向海上風(fēng)電發(fā)力轉(zhuǎn)型的“分水嶺”。呂鵬遠(yuǎn)介紹，當(dāng)時(shí)，六座千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基地集中在“三北”地區(qū)，由于本地消納能力不足，外送通道短缺，大量清潔風(fēng)電被“遺棄”。國(guó)家能源局的數(shù)據(jù)顯示，2015年全國(guó)風(fēng)電棄風(fēng)率為15%，成為有史以來(lái)?xiàng)夛L(fēng)最嚴(yán)重的年份。也正是在2015年前后，我國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)迎來(lái)了提速。
2018—2021年底為快速發(fā)展期，《關(guān)于促進(jìn)非水可再生能源發(fā)電健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》出臺(tái)，我國(guó)海上風(fēng)電加快從近海向遠(yuǎn)海邁進(jìn)的腳步。
從全球范圍看，現(xiàn)階段海上風(fēng)電整體仍處于發(fā)展初級(jí)階段。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)統(tǒng)計(jì)，截至2021年，全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為56吉瓦，在全球風(fēng)電總裝機(jī)中只占7%。
我國(guó)擁有18萬(wàn)公里的海岸線，200多萬(wàn)平方公里的大陸架和6500多個(gè)島嶼，海上風(fēng)資源技術(shù)開(kāi)發(fā)潛力超過(guò)3500吉瓦。如今，我國(guó)新增海上風(fēng)電規(guī)模已位居全球第一，成為全球最重要的海上風(fēng)電市場(chǎng)之一。
在國(guó)家政策加持下，國(guó)內(nèi)多家海上風(fēng)電企業(yè)開(kāi)始與大海的博弈。
將風(fēng)機(jī)搬進(jìn)海洋并非易事
2007年，遼東渤海灣，中海油綏中36-1油田的鉆井平臺(tái)上，赫然立起一個(gè)與石油開(kāi)采不相干的龐然大物。近40米高的白色塔筒托舉著風(fēng)機(jī)機(jī)頭，三支約40米長(zhǎng)的葉片迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，就像一位全副武裝的鋼鐵巨人在與海風(fēng)搏斗。
這是我國(guó)第一臺(tái)在海洋環(huán)境中運(yùn)行的直驅(qū)永磁風(fēng)電機(jī)組，這臺(tái)由新疆金風(fēng)科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱金風(fēng)科技）研制的試驗(yàn)樣機(jī)裝機(jī)容量?jī)H有1.5兆瓦，機(jī)型還是陸上風(fēng)機(jī)的機(jī)型。而在當(dāng)時(shí)，國(guó)外的海上風(fēng)機(jī)已經(jīng)能做到3.6兆瓦。這意味著要縮短與國(guó)外的差距，我國(guó)海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈要追趕數(shù)年。
當(dāng)渤海灣的這臺(tái)機(jī)組點(diǎn)亮第一盞燈時(shí)，也點(diǎn)亮了中國(guó)海上風(fēng)電繼續(xù)遠(yuǎn)航的燈塔。
然而，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)從陸地走向海洋絕非易事，首當(dāng)其沖便是自然環(huán)境更為復(fù)雜。在陸地上架設(shè)風(fēng)機(jī)只需考慮風(fēng)載荷的影響，但在海上，風(fēng)機(jī)遭遇的環(huán)境載荷來(lái)自風(fēng)、浪、流的聯(lián)合作用。南方沿海臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，渤海冬季海冰入侵，對(duì)風(fēng)機(jī)和基礎(chǔ)的強(qiáng)度與疲勞性能提出更高要求。此外，高濕、高鹽的環(huán)境會(huì)加劇對(duì)葉片的腐蝕，不光導(dǎo)致發(fā)電量的下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損毀風(fēng)機(jī)設(shè)備。
呂鵬遠(yuǎn)告訴科技日?qǐng)?bào)記者，海底地形、地質(zhì)較為復(fù)雜，特別是東海、南海海域起伏陡峭、遍布礁石及孤石，有的海底高差大，有的裸巖堅(jiān)硬如鐵，對(duì)工程施工提出了嚴(yán)苛的要求。面對(duì)復(fù)雜的海洋環(huán)境，只有大力推進(jìn)科技創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)風(fēng)力資源的高效利用。
“十一五”至“十三五”期間，國(guó)家層面支持風(fēng)電產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新的力度不斷加強(qiáng)，863計(jì)劃、國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃在風(fēng)電領(lǐng)域設(shè)立科研項(xiàng)目，密集支持海上風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵零部件的研制與測(cè)試技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并在2019年的可再生能源與氫能技術(shù)項(xiàng)目中，布局面向深遠(yuǎn)海的大功率海上風(fēng)電機(jī)組及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)研發(fā)項(xiàng)目。
2010年6月，亞洲首座海上風(fēng)電場(chǎng)——上海東海大橋海上風(fēng)電項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)階段。迎著海風(fēng)展翅高旋，每年將2.67億度電通過(guò)海底電纜送回陸地，可供上海20余萬(wàn)戶居民使用一年。
今年2月22日，我國(guó)自主研制、擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的13兆瓦抗臺(tái)風(fēng)型海上風(fēng)電機(jī)組在福建福清下線。這是迄今為止亞洲地區(qū)單機(jī)容量最大、葉輪直徑最大的風(fēng)電機(jī)組，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到了90%。
13兆瓦風(fēng)電機(jī)組有多大？它的輪轂中心高度達(dá)130米，相當(dāng)于43層樓高，它的葉輪直徑相當(dāng)于三個(gè)福建艦航母并排的寬度。大功率（兆瓦數(shù)）風(fēng)機(jī)，是名副其實(shí)的“海上風(fēng)電大國(guó)重器”。單就這一臺(tái)風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)一圈能發(fā)電23千瓦時(shí)，可以讓25瓦的電燈點(diǎn)亮38個(gè)晝夜。
起步雖晚的中國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，牢牢抓住發(fā)展機(jī)遇。從2007年首臺(tái)1.5兆瓦風(fēng)機(jī)，到2009年?yáng)|海大橋3兆瓦風(fēng)機(jī)，再到2017年興化灣風(fēng)電場(chǎng)6.7兆瓦風(fēng)機(jī)，直到今年13兆瓦風(fēng)機(jī)下線，我國(guó)海上風(fēng)機(jī)制造能力走在了世界前列。根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)公布的數(shù)據(jù)，2021年全球風(fēng)電整機(jī)制造商排名中，我國(guó)風(fēng)電整機(jī)制造商占據(jù)了前10名中的6席。
15年來(lái)，中國(guó)海上風(fēng)機(jī)的單機(jī)容量翻了3番，以每年一個(gè)兆瓦的速度在增加。從跟跑，到并跑，再到實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑，這是中國(guó)海上風(fēng)電人的夢(mèng)想。作為海上風(fēng)電大機(jī)型“孵化器”的福建三峽海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園，見(jiàn)證了這個(gè)夢(mèng)想的實(shí)現(xiàn)。
發(fā)展海上風(fēng)電，福建海域有一個(gè)非常重要的優(yōu)勢(shì)：受季風(fēng)和臺(tái)灣海峽“狹管效應(yīng)”的影響，福建風(fēng)力資源豐富，是中國(guó)乃至世界海上風(fēng)電的極佳地。但是，風(fēng)好也意味著海上風(fēng)電建設(shè)的窗口期少、浪大。“如果在開(kāi)發(fā)難度最大的地方將海上風(fēng)電圓滿地建設(shè)起來(lái)，那么我們建其它地方的海上風(fēng)電就能更容易。”負(fù)責(zé)海上風(fēng)機(jī)安裝的中交第三航務(wù)工程局有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。
為了海上風(fēng)機(jī)的創(chuàng)新應(yīng)用，2017年9月，三峽集團(tuán)在福建福清興化灣擺下全球海上風(fēng)電“奧運(yùn)”競(jìng)技場(chǎng)，建設(shè)了國(guó)內(nèi)第一個(gè)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園。金風(fēng)科技、上海電氣、明陽(yáng)智能、東方電氣、GE等8家國(guó)內(nèi)外知名風(fēng)機(jī)廠家的14臺(tái)風(fēng)機(jī)同場(chǎng)競(jìng)技，目標(biāo)是遴選出最適合我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展的風(fēng)機(jī)，以推進(jìn)海上風(fēng)電高端裝備國(guó)產(chǎn)化、大型化。
金風(fēng)科技總裁曹志剛回憶說(shuō)，福建興化灣風(fēng)電場(chǎng)對(duì)風(fēng)機(jī)的要求達(dá)到或者接近當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平，單機(jī)容量實(shí)現(xiàn)6.7兆瓦。“對(duì)中國(guó)風(fēng)電裝備制造業(yè)來(lái)說(shuō)，從3兆瓦提升到6.7兆瓦，尤其是在臺(tái)風(fēng)頻發(fā)的東南沿海，保證風(fēng)機(jī)快速穩(wěn)定運(yùn)行并不是件簡(jiǎn)單的事情。”曹志剛直言。
單機(jī)容量擴(kuò)增一倍多，風(fēng)機(jī)機(jī)頭的重量將由不足200噸提升到400噸，葉片的直徑由過(guò)去的121米達(dá)到了154米，風(fēng)機(jī)的掃風(fēng)面積相當(dāng)于2.5個(gè)足球場(chǎng)。將這樣的龐然大物穩(wěn)穩(wěn)地立在海上，對(duì)工程建設(shè)是巨大挑戰(zhàn)。
呂鵬遠(yuǎn)清楚地記得，當(dāng)時(shí)參加比賽的兩個(gè)外國(guó)廠家提供的產(chǎn)品為定型產(chǎn)品，金風(fēng)科技做的卻是首臺(tái)套。最后在海上安裝風(fēng)機(jī)時(shí)，正常的調(diào)試時(shí)間是72小時(shí)，金風(fēng)科技用時(shí)不到10小時(shí)就完成調(diào)試，性能還優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品，打了一場(chǎng)漂亮的翻身仗。
依托海上風(fēng)電競(jìng)技場(chǎng)，福建興化灣的產(chǎn)業(yè)園一邊實(shí)驗(yàn)，一邊建設(shè)。2018年底，產(chǎn)業(yè)園建成，海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)落戶。如今，金風(fēng)科技、東方電氣等國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)已經(jīng)供不應(yīng)求，產(chǎn)業(yè)園中除了6.7兆瓦風(fēng)機(jī)之外，8兆瓦的機(jī)型也已量產(chǎn)，13兆瓦風(fēng)機(jī)已經(jīng)下線，15兆瓦以上的風(fēng)機(jī)正在研發(fā)。
向深遠(yuǎn)海進(jìn)發(fā)的號(hào)角已吹響
中國(guó)南海，離岸28公里，水深30米處，一臺(tái)高度超百米的風(fēng)電機(jī)組屹立在三角結(jié)構(gòu)的漂浮平臺(tái)上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，悠悠轉(zhuǎn)動(dòng)的巨大槳葉赫然醒目，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)1小時(shí)，滿發(fā)5500度電，可夠一個(gè)三口之家用上兩年。
這是我國(guó)擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的漂浮式風(fēng)電機(jī)組及基礎(chǔ)平臺(tái)，具有大容量、抗臺(tái)風(fēng)、漂浮式的特點(diǎn)，2021年12月7日，機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著我國(guó)海上風(fēng)電邁出了向深遠(yuǎn)海獲取風(fēng)能資源的探索步伐。
海上風(fēng)電向深遠(yuǎn)海挺進(jìn)，漂浮平臺(tái)建造、超遠(yuǎn)距離輸電等工程技術(shù)是繞不開(kāi)的難題與挑戰(zhàn)。
與近海機(jī)組“站立”海底不同，漂浮式風(fēng)電機(jī)組及基礎(chǔ)平臺(tái)是用錨系與海底鏈接，讓浮體與風(fēng)機(jī)像不倒翁一樣“漂”在海面上，保證風(fēng)機(jī)即使在臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí)也不沉不倒，不出問(wèn)題。
長(zhǎng)期從事風(fēng)能研究的中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員楊曉雷在接受記者采訪時(shí)表示，此前，我國(guó)在海洋工程上發(fā)展的漂浮式平臺(tái)技術(shù)主要針對(duì)油氣開(kāi)采，無(wú)論是海下水深、承擔(dān)載荷、安全系數(shù)以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都與海上風(fēng)電的漂浮式平臺(tái)有很大差別。而且國(guó)際規(guī)范的適用性不足，因此盡管歐洲等國(guó)家的漂浮式技術(shù)與建造經(jīng)驗(yàn)相對(duì)成熟，卻并不完全適用于我國(guó)的海上漂浮式風(fēng)電建設(shè)。
“讓風(fēng)機(jī)安全穩(wěn)定地漂浮起來(lái)，核心難題在于制造出適合于我國(guó)海域特點(diǎn)的風(fēng)機(jī)與漂浮式基礎(chǔ)。”楊曉雷表示。
目前，歐洲仍然是深遠(yuǎn)海域海上風(fēng)電的先行者，歐洲市場(chǎng)已經(jīng)完成建設(shè)漂浮式單立柱式風(fēng)機(jī)20余臺(tái)，半潛式風(fēng)機(jī)10余臺(tái)，多個(gè)海上風(fēng)電強(qiáng)國(guó)也已在深遠(yuǎn)海域進(jìn)行布局。截至2021年底，全球已經(jīng)投運(yùn)的商業(yè)化漂浮式海上風(fēng)電場(chǎng)共3個(gè)，均位于英國(guó)。
遙遠(yuǎn)的海上風(fēng)場(chǎng)，怎樣將電送上岸？
在所有海域鋪設(shè)海纜不可行。如果大規(guī)模開(kāi)發(fā)、遠(yuǎn)距離輸送，海纜的成本將很難負(fù)擔(dān)得起，海域的建設(shè)更不允許。中國(guó)“御風(fēng)人”想到一個(gè)辦法，建設(shè)“海纜路由”——海上換流站，用柔性直流將電從遠(yuǎn)方送來(lái)。
在江蘇如東離岸50公里的黃沙洋海域，行船遠(yuǎn)眺，高度約15層樓的海上換流站穩(wěn)穩(wěn)地立在大海上，向過(guò)往的船舶凸顯著存在感。而在海底，一根根海纜正深埋在淤泥海床下，將海上風(fēng)電場(chǎng)的電能匯聚于此，再通過(guò)換流站轉(zhuǎn)換為損耗更低的直流電后，送至陸上。
江蘇如東風(fēng)電場(chǎng)是我國(guó)第一個(gè)海上柔性直流輸電工程。“柔性直流輸電是長(zhǎng)距離海上風(fēng)電的最佳選擇。”國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司建設(shè)部副主任吳威告訴記者，電網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，控制好電壓和頻率兩項(xiàng)指標(biāo)至關(guān)重要，它們相當(dāng)于一個(gè)人的血壓和心率。柔性直流不僅輸送電能，還能調(diào)節(jié)電壓，它的應(yīng)用就像人有了強(qiáng)健的心臟和血管，能很好控制心率和血壓。
2021年11月8日，隨著7號(hào)風(fēng)電機(jī)組葉輪緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，柔直輸電的首批機(jī)組成功并網(wǎng)，長(zhǎng)達(dá)108公里的輸送距離創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)紀(jì)錄，正負(fù)400千伏的電壓等級(jí)，比歐洲已采用的海上柔性直流輸電工程還要高。
吳威說(shuō)，只簡(jiǎn)單地將直流與交流相比，同樣斷面的線纜，直流可以多輸送4倍電能，成本下降的同時(shí)還可以減少工程對(duì)海域的干擾與占用。
互聯(lián)網(wǎng)+大數(shù)據(jù)改進(jìn)運(yùn)維管理
因?yàn)檫\(yùn)行效率高、輸電距離短、不占用土地、適宜大規(guī)模開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)，我國(guó)相關(guān)部委和沿海多省份出臺(tái)的能源規(guī)劃中，都將海上風(fēng)電作為未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向。
2021年10月21日，國(guó)家發(fā)展改革委等九部門聯(lián)合印發(fā)《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，提出有序推進(jìn)海上風(fēng)電基地建設(shè)，積極推動(dòng)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新和示范應(yīng)用，不斷推進(jìn)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電降本增效，以實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電平價(jià)示范。
今年5月26日，國(guó)內(nèi)首艘“運(yùn)輸+起重”一體化深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電施工船——“烏東德”號(hào)在江蘇南通順利出塢；9月28日，國(guó)內(nèi)首艘2000噸級(jí)第四代海上風(fēng)電安裝平臺(tái)——“白鶴灘”號(hào)在廣州南沙順利交付。兩艘海運(yùn)重器開(kāi)拔出海，為我國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)走向深海劈波斬浪。
我國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)如火如荼地推進(jìn)，海上風(fēng)電運(yùn)維與管理更是不可或缺。
“由于我國(guó)海上風(fēng)電在近幾年才開(kāi)始迅速建設(shè)和并網(wǎng)發(fā)電，海上風(fēng)電機(jī)組尚未經(jīng)過(guò)充分的運(yùn)行驗(yàn)證，運(yùn)維管理也缺乏相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)，基本照搬陸上風(fēng)電管理模式。”楊曉雷說(shuō)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)海上風(fēng)電場(chǎng)整體的運(yùn)維成本，遠(yuǎn)高于同等裝機(jī)容量的陸上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維成本。
曹志剛告訴記者，導(dǎo)致海上風(fēng)電運(yùn)維成本較高的原因有兩個(gè)。一是海上風(fēng)電所處特殊環(huán)境造成的設(shè)備可靠性差、故障率高、維修工藝難度也高；二是受機(jī)組可靠性未充分驗(yàn)證的影響，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)專業(yè)性欠缺，遠(yuǎn)程故障診斷和預(yù)警能力還不健全。
如何提升海上風(fēng)電運(yùn)維能力，降低運(yùn)維成本，是產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，也是科研領(lǐng)域發(fā)力的方向。
在楊曉雷看來(lái)，隨著信息技術(shù)加速應(yīng)用，海上風(fēng)電運(yùn)維正逐步向狀態(tài)檢修為主、計(jì)劃?rùn)z修和故障檢修為輔的模式轉(zhuǎn)變。運(yùn)維團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)在風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)布設(shè)風(fēng)力傳感器，實(shí)時(shí)感知風(fēng)況，加強(qiáng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警，甚至可通過(guò)物理原理+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)況的高效預(yù)測(cè)，以提前調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，在提升發(fā)電量的同時(shí)降低海風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的破壞。
“故障診斷和遠(yuǎn)程預(yù)警是支撐海上風(fēng)電運(yùn)維高效運(yùn)轉(zhuǎn)的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。”楊曉雷表示，借助智能風(fēng)機(jī)的安裝，我國(guó)海上風(fēng)電運(yùn)維企業(yè)要盡快建立海上風(fēng)電機(jī)組智慧運(yùn)維體系，通過(guò)運(yùn)維大數(shù)據(jù)的采集、分析和計(jì)算，不斷提升故障預(yù)警診斷能力，及時(shí)進(jìn)行工單推送，優(yōu)化運(yùn)維策略。
就成套設(shè)備而言，我國(guó)海上風(fēng)電現(xiàn)有的運(yùn)維船舶更適合距離海岸較近的風(fēng)電場(chǎng)作業(yè)，且運(yùn)載能力有限。隨著海上風(fēng)電場(chǎng)離岸距離的增加，船舶的油耗成本、承載能力以及對(duì)抗惡劣天氣的能力都將限制其在運(yùn)維作業(yè)中的應(yīng)用。因此，曹志剛建議，未來(lái)急需加速制造更多更適合我國(guó)海上風(fēng)電運(yùn)維的專業(yè)化船舶并投入使用。
浩瀚海洋，風(fēng)起電至。中國(guó)的大風(fēng)車在更廣闊的海域安家落戶，繼續(xù)著變海風(fēng)為能源的努力。
