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2019年9月10日 (火)

全球視野下的中國海上風電發展

主要發展成績

根據全球風能協會(gwec)和中國風力協會(cwea)的統計,2018年,世界海上風力發電新裝機容量為434萬千瓦,與2017年基本持平,累計裝機容量達到2300萬千瓦,2018年新增海上風力166萬千瓦,同比增長43.1千瓦,累計裝機容量達到445萬千瓦。

近五年來,全球海上風力發電發展迅速,複合增長率為27.4%,占總裝機容量的比例從2.36%上升到3.89%。我國海上風力發電的發展速度居世界前列,複合增長率分別為60.5%、72.2%和59.5%(2018年),分別為0.69%和2.42%。

從全球分布來看,歐洲和中國是海上風電發展的主要市場,總裝機容量占全球總量的98%。自2018年以來,歐洲風電開發總體下滑已成為風電設施增長最少的一年。中國的海上風電設施首次超過英國和德國,位居世界第一,進一步縮小裝機容量差距。全球三大海上風電裝機容量為中國166萬千瓦,占38.2%,英國為131萬千瓦,占30.2%,德國為97萬千瓦,占22.4%;排名前三的驅動器是英國的796萬千瓦。與34.6%相比,德國的638萬千瓦占27.7%,而中國的445萬千瓦占19.3%。

發展現狀對標

我國海上風電發展取得顯著成績,與歐洲成熟市場的差距逐步縮小。同時,也要看到,我國海上風電發展仍處於起步和成長階段。面對廣闊的海上風電市場,我們需要不斷尋找差距,不斷提高發展質量。

開發和制造海上風扇。目前,中國已逐步形成4至5兆瓦的海上風機批量生產能力,6兆瓦風機的開發能力已基本普及,7兆瓦以上的風機產品數量已開發發布。第一批7兆瓦的風扇在福建沿海投入商業運營。第一批8兆瓦的風扇已經停產,10兆瓦的大容量風扇正在開發中。葉輪的直徑達到了最大的180米。我國海扇依靠平台開發逐步形成更細分的系列產品體系,適應不同海域和風況、低速模型、防台風模型、低溫模型等研究與開發應用取得了新的進展。然而,大量的海上風機運輸時間相對較短,設備的長期運行可靠性還有待進一步驗證。

歐洲海上風電的發展仍處於領先地位。目前,7-8兆瓦級風機投入了大規模的商業運行,三菱“10兆瓦風機”正式推出市場,今年12兆瓦的通用電力風機預計今年安裝樣機,葉輪直徑增加到220m,與國際先進水平相比,大型海上風電機組的研發和國內大型海上風電機組的體積制造能力仍不同,歐洲海上風電的先進技術值得在中國學習。同時,從產品中開發了大型海上風力渦輪機,原型的原型到批量制造需要迭代和完整的過程,開發的經驗也值得借鑒。

長距離傳輸技術。交流傳輸受技術特性和經濟性的限制。它通常僅適用於海上風電場,海上距離不超過70公裏,容量為500兆瓦。隨著海上風電的大規模發展,直流輸電將成為一種更有效的輸電方式。在海上風電直流輸電方面,國家仍處於應用示范理論研究的過渡階段,初步完成大型深海站的設計和柔性直流輸電技術的發展,集中傳輸射陽海南部柔性直流工程已通過審查。但是,實際的建設和運營經驗以及數據積累還不夠,在規模應用方面還有很長的路要走。

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根據國外技術的發展,德國已經在海上投入了許多長距離高壓直流輸電線路。其中,Dolwin2項目全長135公裏,通過(+320千伏)高壓直流輸電線路的輸電能力為916兆瓦,滿足了海上風電集中開發的需要。國外對所有直流風電場和風電機組直流串聯采集技術的研究也比較深入,有望大大降低遠距離直流輸電的成本。

基本設計能力.我國海上風力發電機組的基本設計能力不斷提高。大樁徑、無過渡段和岩樁的應用提高了單樁基礎的經濟性、可靠性和適用海域。導尿管框架的基本形式不斷創新,有望在廣東沿海地區得到廣泛應用。但目前對深海漂浮的基礎研究還處於起步階段,實踐經驗不足。

從國外技術發展的角度,各種類型的浮動基礎已經實現了原型安裝,並逐步改進了商業測試,主要集中在歐洲和日本。在蘇格蘭,世界上第一個商業浮動海上風電場裝機容量為30MW,2017年完全投入使用。目前,浮式海上風電的開發也是一項領先的技術,其中包括電纜牽引安裝和保護接頭、系泊系統連接器、浮風輪機負載和電力測試等關鍵技術。

海上施工能力。我國海上施工安裝平台的施工量,提升能力,施工精度和工作效率不斷提高。最大起重能力2000噸,可滿足8兆瓦大型海上風電機組的基本建設和吊裝。但是,目前的建設和安裝能力還不能完全滿足海上風電高速發展的需要。海上平台的自推進能力需要提高。在技​​術設備和施工經驗方面,遠洋建設與世界先進水平之間仍存在差距。

海事維修水平。近年來,我國海上風電專業運行維護船投入使用,運行維護培訓平台建設已啟動。在風電機組狀態檢測、海洋氣象預報、船舶智能調度等方面進行了積極的研究和嘗試。由於我國海上運輸維修市場培育時間短,市場發展滯後於歐洲先進國家,主要體現在運營維修數據和經驗積累不足,智能化水平仍需提高。標准化體系有待不斷完善。

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