01 “双碳”背景下的漂浮式海上风电发展目标
2020年9月,习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上向世界作出中国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”的庄严承诺。近期,中国印发了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》、《2030年前碳达峰行动方案》,对中国实现碳达峰碳中和进行具体部署。未来中国可再生能源高质量跃升发展主题明确,大规模、高比例、市场化和高质量发展势在必行。
为如期实现双碳目标,国家能源局发布“关于印发《“十四五”能源领域科技创新规划》的通知”,提出了十四五期间能源科技创新的总体目标,围绕先进可再生能源、新型电力系统、安全高效核能、绿色高效化石能源开发利用、能源数字化智能化等方面,确定了相关集中攻关、示范试验和应用推广任务。文件指出,集中攻关深远海域海上风电开发及超大型海上风机技术。突破深远海域海上风电勘察设计及安装技术,适时开展超大功率海上风电机组工程示范。其文件技术路线图中明确提出2024年开展深水区域漂浮式风电机组基础设计与施工示范试验;2025年掌握15兆瓦级大功率海上风电机组研制技术。
02 中国漂浮式海上风电发展现状
目前,我国浮式风电已经进入发展期。专利方面,从2011年的1项申请上市专利到2020年115项专利申请,授权量从2011年1项增长到2020年的54项。实际工程方面,于2021年7月三峡集团安装了“三峡引领号”海上漂浮式风电样机,上部采用由明阳智能自主研发的MySE5.5MW抗台风型浮式机组、2022年6月海装集团安装了“扶摇号”海上漂浮式风电样机,为我国在海上漂浮式风电、海上新能源技术等领域积累宝贵经验,对于发展我国海上浮式风电行业起到了巨大的推动作用。此外,国内其他高校、科研院所等也在积极开展漂浮式平台物理模型试验以及漂浮式风电平台和养殖网箱相结合的研究,旨在提高平台利用率,降低成本。
(图源:中国电建集团中南勘测设计研究院)
03 三峡引领号、海装扶摇号项目简介
“三峡引领号”位于广东阳江阳西沙扒海上风电场,单机容量5.5兆瓦,平台型深32米,立柱跨距65米,设计吃水13.5米,排水量13000吨,是中国首台漂浮式海上风电试验样机,是2021年为止国际上机位水深最浅、抗台风等级最高、所受风电机组载荷最大、设计难度最大的的漂浮式海上风电平台结构。
(图源网络)
2022年6月5日,国内深远海浮式风机装备“扶摇号”稳稳扎根南海琼州海峡海域。“扶摇号”总长72米、型深33米、型宽80米,搭载6.2兆瓦抗台型风力发电机组。扶摇号”浮体和机组总重量超过4000吨,排水量超过15000吨,为目前国内最大的浮式风电装备。该项目的顺利实施,开创了国内深远海漂浮式海上风电建设的先河,对于推动我国海上风电迈向深远海、助力国家“双碳”战略目标达成具有重要意义。
(图源网络)
04 我国漂浮式海上风电当前发展局限
截至目前,中国已安装下水两台半潜式风电机组,进入了样机示范阶段,对中国漂浮式风电领域发展有着巨大的推动作用。但国内漂浮式海上风电在许多方面仍存在一定的不足之处,如漂浮式海上风电平台样机基础形式较为单一,应考虑建立不同平台形式样机以适应国内不同地区环境条件。在基础结构设计方面,主要参考国外如Hywind、DeepCwind 、WindFloat、GICON-TLP、Damping moonpool等平台形式,并在其基础上进行改进,完全自主的基础概念设计相对较少;在运维方面,漂浮式海上风电机组处于深远海域,运行维护的时间窗口更为宝贵,要求机组可以实现故障提前预判、及时预防性维护,而国内目前在实时监控机组运行状态的智能监测系统、故障预警系统及智能诊断分析技术等方面仍存在一定的缺陷。
05 结语
“十四五”是我国海上风电产业发展的关键时期,市场空间广阔,并且漂浮式海上风电是中国海上风电在深远海区域持续实现规模化集约化开发的重要路径。欧洲海上风电产业起步较早,在规划设计、装备制造、运营维护、模式创新等方面积累了丰富经验和解决方案,开展中欧漂浮式海上风电合作论坛、加强中欧在海上风电领域的务实合作将为中欧双方在海上风电领域技术合作交流上起到更好的连接作用,推动双方在中欧能源合作论坛风电领域框架下不断实现更高水平、更高层次的深度技术合作,并且在加快全球能源转型与碳中和进程、维持和发展中欧合作关系等均具有重要意义。