從最初的1.5MW、2.5MW、4MW+機(jī)型，到如今6MW+、 8MW+、甚至是10MW+機(jī)型，在經(jīng)過近10年的發(fā)展之后，海上風(fēng)電市場不出意外地步入了“大時代”。
在海外，GE打造的全球最大海上風(fēng)機(jī)Haliade X 12MW，雖然還未獲得型式證書，但市場對其的認(rèn)可與期待毋庸置疑，在近半年時間內(nèi)，在全球接連斬獲英國Dogger Bank超級海上風(fēng)電場等大單，通吃亞歐拉美市場。
在國內(nèi)，在國內(nèi)首個海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園——福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園內(nèi)，東方電氣10兆瓦海上風(fēng)機(jī)已經(jīng)在2019年9月底成功下線，該風(fēng)機(jī)創(chuàng)造了單機(jī)容量亞太地區(qū)最大、全球第二大紀(jì)錄。
誠然，在海上風(fēng)電要求降本提效的要求下，風(fēng)機(jī)單機(jī)功率的增大已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。但相較于陸上風(fēng)電，海上運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，投資高，并且單臺風(fēng)機(jī)容量增大還帶來了故障時的高發(fā)電損失。在我國已經(jīng)成為全球海上新增裝機(jī)最大市場之后，我們到底應(yīng)該怎么選？
降本提效與安全可靠，這個衡量“海上大風(fēng)機(jī)”可靠性天平的兩端，如何才能兼顧平衡發(fā)展？風(fēng)機(jī)“大”時代，這是行業(yè)必須直面并認(rèn)真思考的問題。
風(fēng)電“大”勢
眾所周知，隨著《關(guān)于完善風(fēng)電上網(wǎng)電價政策的通知》的出臺，我國海上風(fēng)電進(jìn)入了競價時期，降低成本成為了行業(yè)頭等大事。
在風(fēng)電機(jī)組單位千瓦建設(shè)成本大致相同的情況下，大功率機(jī)組不僅發(fā)電量更高，隨著機(jī)位數(shù)的減少，運(yùn)輸、吊裝、以及線路等費(fèi)用的節(jié)省同樣可觀。在“單位千瓦成本一定，追求發(fā)電量最高”的導(dǎo)向下，風(fēng)機(jī)單機(jī)功率的增大成為不可逆轉(zhuǎn)之勢。
從政策層面，大功率風(fēng)機(jī)研發(fā)和制造一直都是國家鼓勵的方向。
2016年11月，《風(fēng)電發(fā)展十三五規(guī)劃》指出，我國要突破10MW級大容量風(fēng)電機(jī)組及關(guān)鍵部件的設(shè)計制造技術(shù)；2017年1月，《能源技術(shù)創(chuàng)新十三五規(guī)劃》中再次提出，可再生能源高效利用重點任務(wù)包括研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)8—10MW等級及以上的海上風(fēng)電機(jī)組及關(guān)鍵部件，并進(jìn)行工程示范。
在此背景下，我國的海上風(fēng)電大兆瓦機(jī)型不斷突破：
2019年8月，上海電氣首臺8MW海上風(fēng)機(jī)下線儀式在廣東汕頭市順利舉行；
2019年9月25日，金風(fēng)科技8MW機(jī)組順利揭幕，國內(nèi)首臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)8MW機(jī)組成功亮相。
2019年9月，東方電氣與三峽集團(tuán)聯(lián)合研制的國內(nèi)單機(jī)最大10MW海上風(fēng)電機(jī)組正式下線，再次刷新國內(nèi)風(fēng)機(jī)容量記錄，并一舉開啟中國海上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量10MW時代；
2019年10月22日，北京國際風(fēng)能大會暨展覽會期間，我國海上風(fēng)機(jī)10MW俱樂部再添兩元大將：中國海裝與明陽智能同日發(fā)布了10MW海上風(fēng)機(jī)。其中，中國海裝HZ210-10MW海上風(fēng)電機(jī)組葉輪直徑達(dá)210米，已獲得國家電網(wǎng)電科院頒發(fā)的設(shè)計認(rèn)證證書；明陽智能MySE8.0-10.0MW風(fēng)機(jī)風(fēng)輪直徑超過190米，主要適用于廣東、福建等多臺風(fēng)海上區(qū)域。
盡管如此，在容量競爭中，海外巨頭更是激進(jìn)：
華夏能源網(wǎng)（www.hxny.com）注意到，全球風(fēng)電3大巨頭都已經(jīng)研發(fā)出了10MW級別的海上風(fēng)電機(jī)組。除了GE風(fēng)頭無兩的Haliade X 12MW外，2019年年初，西門子歌美颯推出了SG 10.0-193 DD海上直驅(qū)機(jī)型，該機(jī)型將在2022年實現(xiàn)批量生產(chǎn)。
而在更早以前，三菱重工—維斯塔斯就靠著V164-10MW一舉開創(chuàng)了海上風(fēng)電10MW時代。2018年9月，V164-10.0MW風(fēng)機(jī)已經(jīng)開始接受訂單，預(yù)計將于2021年起開始發(fā)貨和安裝。
最佳平衡點
在海上風(fēng)機(jī)越來越大的大趨勢下，經(jīng)濟(jì)可靠是需要同時考量的問題。
面對海上復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境、高昂的投資投資、故障時的高發(fā)電損失以及高出陸上風(fēng)電數(shù)十倍的運(yùn)維成本，風(fēng)機(jī)的安全可靠是海上風(fēng)電的行穩(wěn)致遠(yuǎn)的關(guān)鍵。
實際上，中國海上風(fēng)電發(fā)展節(jié)奏并不能完全比照歐洲。
對于海上風(fēng)電，歷史數(shù)據(jù)、歷史安裝運(yùn)行經(jīng)驗、氣象水文地質(zhì)等數(shù)據(jù)對于投資決策和后評估至關(guān)重要。歐洲在海上風(fēng)電發(fā)展早期通過宏觀大數(shù)據(jù)及前期測量已經(jīng)獲取了大量的風(fēng)場關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過一系列的模型測算以最優(yōu)度電成本規(guī)劃選址選型。而這些，都是中國目前所缺失的。
盡管通過政策驅(qū)動，同樣可以促成海上風(fēng)電生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)。但欲速則不達(dá)，若將本需通過正常的開發(fā)節(jié)奏來驗證并形成閉環(huán)的技術(shù)，被提前應(yīng)用到海上風(fēng)電，毫無疑問會加大海上風(fēng)電發(fā)展的風(fēng)險。
更重要的是，在海上風(fēng)電進(jìn)入“大”時代之際，我國產(chǎn)業(yè)鏈的支撐力不夠也開始顯露。
作為風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵零部件，大功率風(fēng)機(jī)的葉片適配尤為重要。中國海裝仿真及前沿技術(shù)研究所文茂詩就表示，大型化風(fēng)機(jī)發(fā)展過快，會導(dǎo)致全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)欠成熟，帶來技術(shù)風(fēng)險增大，成本增加。
要適配大容量風(fēng)機(jī)，葉片需要同時具備大型化與輕量化特點。但葉片長度若增加，在材料不變的情況下，重量必然上升。想要解決這一問題，就需要用碳纖維替代傳統(tǒng)的玻璃纖維，據(jù)了解，根據(jù)具體的設(shè)計翼型和長度，碳纖維葉片可降低葉片重量30%-50%。
華夏能源網(wǎng)（www.hxny.com）了解到，目前，相對于玻璃纖維，碳纖維成本昂貴。更重要的是，在葉片中注入碳纖維成本高，工藝難度較大，目前國內(nèi)很多廠家生產(chǎn)碳纖維葉片尚存在一定難度。
除此之外，匹配大型風(fēng)電機(jī)組的超大型零部件的設(shè)計、制造體系中國都還不夠成熟，成本相對較高。在大鑄件制造上，雖然目前國內(nèi)一線生產(chǎn)廠家都有能力做大型風(fēng)機(jī)的鑄件，但基本不具備大批量供應(yīng)匹配6MW以上風(fēng)機(jī)鑄件的能力。
面對適配性與經(jīng)濟(jì)性的兩難問題，需要在考慮當(dāng)前中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟度和配套產(chǎn)業(yè)鏈制造水平的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)協(xié)調(diào)，找到最佳平衡點，這需要時間和市場的檢驗，拔苗助長是不行的，這恰恰是快速發(fā)展的中國風(fēng)電市場面臨的最大風(fēng)險。
