核心提示：11月23日，由三峽集團(tuán)、金風(fēng)科技聯(lián)合研發(fā)的16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組在福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園下線，成為目前全球單機(jī)容量最大、葉輪直徑最大、單位兆瓦重量最輕的風(fēng)電機(jī)組。
就在一個(gè)月前的同一地點(diǎn)，金風(fēng)科技13.6兆瓦大容量海上風(fēng)電機(jī)組下線。當(dāng)時(shí)，該機(jī)組還是全球范圍內(nèi)葉輪直徑最大、亞太地區(qū)單機(jī)容量最大的風(fēng)電機(jī)組。16兆瓦機(jī)組不僅打破了自己的葉輪直徑紀(jì)錄，還刷新了全球單機(jī)容量紀(jì)錄，不久后，它將在平潭外海的風(fēng)電場里一展身姿。
(資料圖)
正在施工的海上風(fēng)電項(xiàng)目 受訪單位供圖
為何大容量風(fēng)電機(jī)組連續(xù)在福建下線？未來紀(jì)錄還會(huì)不會(huì)再次刷新？記者對此進(jìn)行了采訪。
海上風(fēng)機(jī)大型化 福建是試驗(yàn)場
福建的海風(fēng)，是“金風(fēng)”。
臺(tái)灣海峽，位于武夷山脈與臺(tái)灣山脈之間。“狹管效應(yīng)”使這里海風(fēng)勁掠，是我國海上風(fēng)電資源最豐富的地區(qū)之一。
“好的風(fēng)資源就要用好的機(jī)組。”三峽集團(tuán)福建能投公司執(zhí)行董事、黨委書記雷增卷表示，“福建海上年平均風(fēng)速每秒可達(dá)9米左右，這樣的風(fēng)資源在全國乃至全球都處于前列。”
福建優(yōu)質(zhì)的海風(fēng)是大功率海上風(fēng)機(jī)的試驗(yàn)場。“2017年前，國內(nèi)主流海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量還停留在5兆瓦以下。三峽集團(tuán)結(jié)合福建海上風(fēng)電資源稟賦，在興化灣一期項(xiàng)目建設(shè)了全球首個(gè)國際化大功率樣機(jī)試驗(yàn)風(fēng)場，選取國內(nèi)外8家知名風(fēng)機(jī)廠商生產(chǎn)的14臺(tái)5兆瓦以上的風(fēng)電機(jī)組同臺(tái)競技。”雷增卷介紹。
這一場競技，讓福建從此與大功率海上風(fēng)電機(jī)組結(jié)緣。
在興化灣一期項(xiàng)目中，金風(fēng)科技研發(fā)制造并投入安裝使用的6.7兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組是首臺(tái)（套）產(chǎn)品。“6.7兆瓦機(jī)組是興化灣一期項(xiàng)目中容量最大的風(fēng)機(jī)，也是當(dāng)時(shí)亞太地區(qū)最大容量的海上風(fēng)機(jī)。這得益于三峽集團(tuán)創(chuàng)造的同臺(tái)競技的機(jī)會(huì)，也得益于在同臺(tái)競技中汲取了兄弟企業(yè)好的做法和經(jīng)驗(yàn)。”福建金風(fēng)科技有限公司總經(jīng)理胡建華說。
2017年7月，福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園主體工程在福清開建。產(chǎn)業(yè)園遴選技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、最適合福建海況風(fēng)況的海上風(fēng)機(jī)機(jī)組入駐，為我國大容量海上風(fēng)機(jī)創(chuàng)新提供試驗(yàn)的載體和平臺(tái)。
水電四局生產(chǎn)塔筒的車間 游笑春 攝
僅用了2年，產(chǎn)業(yè)園就引進(jìn)了金風(fēng)科技、東方電氣、中國中車、中國水電四局、丹麥LM葉片等5家龍頭企業(yè)，形成年產(chǎn)300萬千瓦以上的風(fēng)機(jī)及主要零部件生產(chǎn)、配送、售后服務(wù)等能力。“5家入園企業(yè)經(jīng)過了我們的精心挑選，它們的研發(fā)生產(chǎn)制造能力在亞太區(qū)域甚至在全球都是比較領(lǐng)先的。”雷增卷說。
率先入駐產(chǎn)業(yè)園的金風(fēng)科技，率先實(shí)現(xiàn)了全面投產(chǎn)，并率先實(shí)現(xiàn)“福建造”海上風(fēng)機(jī)出口。“中國中車生產(chǎn)發(fā)電機(jī)、艾爾姆公司生產(chǎn)葉片、水電四局生產(chǎn)塔筒，產(chǎn)業(yè)園集聚產(chǎn)業(yè)鏈成員單位，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)主要部件的本地化生產(chǎn)制造。同時(shí)，企業(yè)間形成了你追我趕、互相促進(jìn)的局面，海上風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)不斷有新的突破。”胡建華說。
產(chǎn)業(yè)集群，讓破紀(jì)錄的創(chuàng)新成果不斷顯現(xiàn)。近年來，金風(fēng)科技、東方電氣相繼在園區(qū)下線自主研發(fā)的6.7兆瓦、8兆瓦、10兆瓦、13兆瓦、13.6兆瓦、16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組，助力福建成為海上風(fēng)電原創(chuàng)技術(shù)策源地，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電大國重器“福建造”。
機(jī)型出新快背后 是技術(shù)創(chuàng)新支撐
海上風(fēng)電資源豐富，不占用土地，不消耗水資源，適宜大規(guī)模開發(fā)。這些優(yōu)勢讓海上風(fēng)電馭風(fēng)前行，迎來高速發(fā)展階段。
據(jù)中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)（CWEA）統(tǒng)計(jì)，2021年我國海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量達(dá)到1448.2萬千瓦，同比增長276.7%，新增裝機(jī)容量與累計(jì)裝機(jī)容量雙雙居全球第一。
隨著海上風(fēng)電逐漸向深遠(yuǎn)海域進(jìn)軍，智能化超大容量機(jī)組的發(fā)電優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢將進(jìn)一步突顯。中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)秘書長秦海巖表示，未來海上風(fēng)電發(fā)展大型化是一個(gè)重要的趨勢，預(yù)計(jì)到2025年，20兆瓦風(fēng)電機(jī)組將被研發(fā)出來。
“一年漲兩個(gè)兆瓦，每年新出機(jī)型的速度比手機(jī)出新速度還快。”在近期召開的2022全球海上風(fēng)電大會(huì)上，秦海巖發(fā)出這樣的感嘆。
翻看中國風(fēng)機(jī)大兆瓦迭代史，其勢頭迅猛讓人驚嘆。
10年前，全球先進(jìn)風(fēng)機(jī)制造廠商已經(jīng)具備3兆瓦到3.6兆瓦機(jī)組大規(guī)模應(yīng)用能力，而中國3兆瓦機(jī)組還在研發(fā)階段，在海上風(fēng)電核心技術(shù)領(lǐng)域尚處于起跑階段。
10年間，中國海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從起步階段的3兆瓦及以下機(jī)型到3~5兆瓦作為海上風(fēng)電主流機(jī)型，發(fā)展到6~8兆瓦風(fēng)機(jī)陸續(xù)下線安裝，再到10兆瓦以上巨型風(fēng)機(jī)下線和并網(wǎng)投產(chǎn)，中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)乘風(fēng)而起，實(shí)現(xiàn)了重大裝備制造從“跟跑”到“并跑”再到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。
三峽福建海上風(fēng)電集控中心顯示的風(fēng)力圖 游笑春 攝
技術(shù)不斷刷新行業(yè)紀(jì)錄，在全球風(fēng)電整機(jī)商前十名的榜單中，中國企業(yè)也已占據(jù)大半壁江山。
“從上世紀(jì)80年代起步，90年代進(jìn)入國產(chǎn)化研制，到2000年進(jìn)入快速發(fā)展期，中國風(fēng)電經(jīng)過20多年的發(fā)展，在葉輪直徑、單機(jī)功率等級(jí)、塔架高度以及度電成本等方面已與國外前沿技術(shù)沒有差別了。”金風(fēng)科技董事兼總裁曹志剛表示，國內(nèi)風(fēng)電企業(yè)走到引領(lǐng)階段的“無人區(qū)”位置后，需要的是技術(shù)創(chuàng)新支撐。
2021年，三峽集團(tuán)和金風(fēng)科技一起承擔(dān)國家重點(diǎn)揭榜掛帥項(xiàng)目。16兆瓦容量與20年前比，單機(jī)容量已經(jīng)大了20倍，這個(gè)紀(jì)錄還在繼續(xù)被快速刷新。
“風(fēng)機(jī)的大型化，不是沿著原來的技術(shù)邏輯和技術(shù)路線簡單放大。”曹志剛表示，“單機(jī)容量從18兆瓦到20兆瓦、25兆瓦或者是30兆瓦，風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)從形式上就會(huì)有巨大的差異，包括新材料的運(yùn)用。”產(chǎn)品創(chuàng)新，背后的核心是技術(shù)創(chuàng)新，這些技術(shù)的跳變點(diǎn)需要積累，經(jīng)過產(chǎn)品迭代以后才能走上更高的臺(tái)階。
“研制大容量風(fēng)機(jī)，會(huì)推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。”秦海巖表示，比如大容量風(fēng)機(jī)的超百米長葉片，會(huì)對碳纖維產(chǎn)業(yè)起到巨大的拉動(dòng)作用；16兆瓦機(jī)組的軸承直徑基本上要到12米以上，這種重載的大尺寸軸承以前國內(nèi)難以制造，但是因?yàn)橛辛耸袌鲂枨螅瑤?dòng)了中國軸承企業(yè)的自主研發(fā)。
用好福建海風(fēng) 仍任重道遠(yuǎn)
福建的風(fēng)，適合多大容量的機(jī)組？雖然沒有精確的計(jì)算，但雷增卷認(rèn)為，16~18兆瓦機(jī)組風(fēng)能利用率最高。“太小不能有效利用風(fēng)資源，太大則裝機(jī)成本過高，風(fēng)機(jī)容量大小要跟風(fēng)資源匹配，讓每一縷風(fēng)發(fā)好每一度電。”
數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，福建省電力總裝機(jī)達(dá)6983萬千瓦，其中風(fēng)電等清潔能源裝機(jī)達(dá)到4047萬千瓦，占比近58%，海上風(fēng)電裝機(jī)量位居全國第三。
目前，在福建研發(fā)生產(chǎn)的10兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組，已經(jīng)在興化灣、長樂等海上風(fēng)電場批量投運(yùn)達(dá)31臺(tái)，成為我國唯一批量投入商業(yè)運(yùn)行的10兆瓦級(jí)海上風(fēng)電機(jī)組。
然而，盡管10兆瓦以上的大容量風(fēng)電機(jī)組頻頻在福建下線，但它們目前還沒有被安裝在福建海域。如何讓大容量風(fēng)電機(jī)組吹上福建的“金風(fēng)”？業(yè)內(nèi)人士告訴記者，繼續(xù)大力發(fā)展海上風(fēng)電項(xiàng)目是首要條件。
《福建省“十四五”海洋強(qiáng)省建設(shè)專項(xiàng)規(guī)劃》提出，拓展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，有序推進(jìn)福州、寧德、莆田、漳州、平潭海上風(fēng)電開發(fā)，堅(jiān)持以資源開發(fā)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，規(guī)劃建設(shè)深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電基地。
記者了解到，在經(jīng)歷2021年風(fēng)電搶裝潮后，各地核準(zhǔn)風(fēng)電項(xiàng)目熱度逐漸褪去。除了三峽集團(tuán)的平潭外海項(xiàng)目，未來，新下線的16兆瓦風(fēng)電機(jī)組是否將更多地用于我省風(fēng)電項(xiàng)目，還未可知。
想讓大容量風(fēng)機(jī)吹上福建海風(fēng)，還需要克服復(fù)雜海況的影響。福建風(fēng)能資源雖好，但海底地形起伏陡峭，暗流涌動(dòng)，施工難度較大。
“大容量風(fēng)機(jī)研發(fā)需要科技創(chuàng)新，海上風(fēng)電施工同樣需要科技創(chuàng)新。”雷增卷表示，在海纜、吊裝設(shè)備、施工模式等方面，都需要借助創(chuàng)新來提高工藝水平，降低施工成本。
據(jù)介紹，三峽集團(tuán)與福船集團(tuán)、中鐵大橋局合作，成立中鐵福船工程公司，主要從事海上風(fēng)電安裝、維護(hù)、海洋工程施工等，其旗下“福船三峽號(hào)”等2艘海上風(fēng)電施工安裝船成為業(yè)主爭搶的“寵兒”。三峽集團(tuán)還與福船投資、永福工程、一帆新能源等閩企合資成立福建新能海上風(fēng)電研發(fā)中心有限公司，開展福建海域環(huán)境、施工技術(shù)和海上風(fēng)電運(yùn)維等方面研究。
“通過合作，我們帶動(dòng)一批優(yōu)秀的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)成長，提升了屬地企業(yè)在海上風(fēng)電行業(yè)中的影響力和話語權(quán)。”雷增卷表示，在這個(gè)過程中，福建三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園聚集起海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，為產(chǎn)業(yè)鏈上的成員們協(xié)同發(fā)展提供了良好平臺(tái)。
16兆瓦海上風(fēng)電施工，將如何在新的施工條件下順利進(jìn)行，值得期待。（記者 游笑春）