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海上風電是否要堅持“采用大兆瓦機組”? 2019-12-12 15:26:22

摘要:在12月7日舉辦的“2019中國海上風電工程技術大會”上,來自整機商、開發商、設計院等單位的專家濟濟一堂,各抒己見。其中,“中國海上風電的降本之路”是與會者最關心和討論最熱烈的話

  在12月7日舉辦的“2019中國海上風電工程技術大會”上,來自整機商、開發商、設計院等單位的專家濟濟一堂,各抒己見。其中,“中國海上風電的降本之路”是與會者最關心和討論最熱烈的話題。
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  中國海上風電經過近五年的加速發展,截至今年10月底累計并網510萬千瓦,已提前完成“十三五”原規劃目標,項目遍布江蘇、上海、福建、浙江、遼寧、廣東、天津等沿海各省。截至2018年底,從單機容量來看,4兆瓦機組累計裝機最多,容量達到234.8萬千瓦,占52.8%。當前,5兆瓦已成海上風電項目招標的主流機型,7兆瓦風機已實現商業化運行,10兆瓦風機正在加快國產化進程。
  根據目前國內海上風電項目竣工決算統計,江蘇、浙江地區的建設投資約1.5萬元-1.7萬元/千瓦,福建、廣東約1.7萬-2萬/千瓦。根據金風科技總工翟恩地的演講顯示,中國海上風電要實現到2025年平價上網(0.38元/kWh),單位千瓦投資要降到9500元/kW以下,對應的主機價格只有5000元/kW。
  面對如此嚴峻的降本壓力,與會各路專家紛紛開出“良方”,包括抓好前端設計、集中連片開發、完善成熟產業鏈、多樣化融資、開放市場競爭和提升創新能力等等。但其中提到最多的還屬“采用大兆瓦機組”,其理由基本是相同規模的風場可以減少風機基礎數量和施工安裝工作量。
  但歐洲的發展經驗真的可在中國原封不動的照搬嗎?大兆瓦真的意味著高發電量嗎?
  筆者認為,開發商在選擇風電機組時核心考慮的應是全生命周期的平準化度電成本(LCOE)。這其中就包含運維期成本(Opex)的優化,而機組可靠性是在早期需重點考慮的降本因素。
  水規總院新能源綜合處處長胡小峰也表達了相同的看法,他認為:“可靠性是降低成本很重要的方向,設備可靠性的挑戰和運維效率以及長期運營帶來的葉尖腐蝕(編者注:葉片前緣侵蝕)、軸承失效等是不容忽視的。現在一些廠家采用激進的設計方案和控制手段可讓有效利用小時數達到4000到4500小時,但風機葉片、風機基礎等部件在長期超高效運行狀態下會慢慢暴露問題,如何保證機組在20到25年的運行周期一直如此高效的運轉下去,這是行業包括風機廠家和設計單位都應該考慮的事。”
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  水規總院新能源綜合處處長胡小峰發表演講
  為此,國家能源局新能源和可再生能源司處長王大鵬在大會主旨發言中指出,“目前國內海上風電尚處于起步階段,一些核心技術和關鍵裝備有待突破,重要裝備有待加強,成本下降任務比較艱巨,短期供應鏈偏緊,設備質量和工程質量有待進一步提升。”
  遠景能源海上產品線總經理謝德奎從供應鏈角度也表達了對行業的擔憂:“海上風機部件有很多瓶頸,一個是葉片,一個是主軸承。”他認為:“下一步我們必須走到碳纖維葉片這個無人區,才能夠使葉片在風輪不斷變大的過程中把重量控制住,從而控制住整個設備的成本。然而碳纖維葉片的設計和關鍵工藝供應鏈全部掌握在德國、日本等國手中,成本非常高昂。這是我們的瓶頸。碳纖維供應今年甚至明年會持續緊張。工藝水平和投資跟不上葉片長度變化導致產能受限。另外,如果沒有充分測試驗證以及論證時間,風險也非常高。”
  至于主軸承這個瓶頸,謝德奎認為:“單列圓錐軸承(TRB)和雙列圓錐軸承(DRTRB)對軸承裝配工藝精度要求很高,對加工尺寸非常敏感,對游隙配合度的要求甚至達到了微米級,這是海上大風機到8MW不二的選擇。目前,國內沒有一家軸承廠能夠生產,這意味著國內要跟全球搶供應鏈。遠景選擇的調心滾子軸承(SRB)是比較成熟的技術,已布局了十幾條生產線,它擁有全球充沛的供應鏈。一個海外典型供應商產能分析顯示,全年能夠產3700套,足夠支撐5、6兆瓦的海上風機。”
  談起大兆瓦,明陽智能總工賀小兵也認為:“大容量(風機)只是容量大,不代表經濟性,我們今后選擇風機不是一定大就好,而是要選擇最好的性價比,就是單位千瓦掃風面積。有的廠家推出10兆瓦甚至更大的,不一定經濟,平價時代我們追求的是單位千瓦掃風面積。”
  筆者認為,針對長江以北的海上風電低風速區域,中等容量(如5到6兆瓦)配備大葉輪能夠實現最佳性價比,部分廠家也是按照這種思路供貨的。雖然中國福建等海上高風速區域使用大容量機組可降低單位千瓦工程造價,但如果配備相對小尺寸葉片會導致功率曲線后移,無法在中等風速區域盡量多發電。于是,有些廠商為了更高發電量也在配長葉片,這樣可在前幾年帶來較好的發電收益,但從長遠來看,風險是巨大的。
  首先,中國東南沿海臺風頻發,對長葉片是嚴峻的挑戰。其次,長期運行會增加葉片疲勞載荷,并且葉片前緣侵蝕嚴重,氣動性能下降,在生命周期中有更換葉片的風險,其多發電量可能無法彌補中期更換葉片帶來的損失。所以如何在保證可靠性的前提下,達到全生命周期發電量效益最大化,是風機廠商需要平衡的因素。
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  歐洲已投運風場葉片前緣侵蝕嚴重
  遠景目前正在集成全球數據繪制中國海上LCOE地圖,通過在不同兆瓦的風機模型中輸入不同海洋地質數據、風速數據能夠推出風機塔筒成本和重量,把這些放到平臺之后就能繪制出中國海上風電LCOE地圖。在LCOE計算的公式里,遠景做了敏感性分析,發電量在LCOE模型中占50%,也就是風機多發的電能夠把多出的基建成本、風機成本抵掉,如果風機質量不好、質保成本大幅度提升,發電量會急劇下來,OPEX會上升。
  根據模型,基于各環節的技術成熟度和成本假設現狀,最好的收益率關注點不在更大的兆瓦,而在關注LCOE,通過提高發電量可以抵掉風機和其它成本的增加。(風電頭條)

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