第六届全球海上风电大会系列报道（三）：主题论坛一探讨未来海上风电发展趋势
7月8-9日，以“深化创新，多能融合——海上风电助力碳中和目标实现”为主题的第六届全球海上风电大会在广西南宁举办，吸引了来自国内外政府部门、电网公司、开发商、整机商、部件厂商、运维服务商、金融保险服务商以及研究咨询机构等的800名代表参会。主题论坛一由中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长秦海岩主持，全球风能理事会漂浮式风电工作组负责人Maf Smith，远景能源海上产品线总经理谢德奎，新疆金风科技股份有限公司总工程师、中央研究院院长翟恩地，明阳智慧能源集团股份公司高级副总裁金云山，上海电气风电集团股份有限公司副总裁兼海上销售事业部总经理吴改，中国船舶集团海装风电股份有限公司总经理助理张海亚，维斯塔斯风力技术（中国）有限公司副总裁徐侃，弗兰德中国区董事长兼CEO勾建辉博士，深入探讨了未来海上风电发展趋势。全球风能理事会漂浮式风电工作组负责人 Maf Smith：海上风电有非常多的政策支持，有越来越多的企业加入其中，尤其是油气企业，因此，有很多油气方面专家进入海上风电行业。现在有很多技术和研究在促进海上风电发展，这是一个很好的增长机会，但还需要开展更多的技术、模式创新，在建设方式、组装方式、海港利用方式等方面都有很多值得学习的地方。我们建立了专业机构，解决更多关于基础与设备部署的问题，希望越来越多的企业带来创新性的解决方案，例如促进风能与波浪能相结合等形式的混合式发电系统的创新，使越来越多种类的机组进入市场。最重要的是海上风电商业化。尽量使项目规模更大，以有效降低成本。各国在固定式机组方面已经做得很好，未来在漂浮式机组上还需要更多技术进步。漂浮式机组的市场正快速向商业化演进，已接近工业级别，未来还需要进一步扩大规模，这是最好的降本增效方式。对于固定式机组，可以找到非常多的机会。目前很多国家认为，无论是固定式还是漂浮式的机组，未来均有助于能源的电气化和去碳化。海上风电也展现了强大的吸引力，有非常多的资金对它感兴趣并有意支持这样的项目，因此，这个市场必将规模化。英国的降本工作就是一个很好的例子，到2030年，英国将有100万千瓦至200万千瓦的漂浮式风电项目建成，到2040年将有600万千瓦至900万千瓦建成，在降本增效方面取得明显进步。 单纯谈论海上机组的单机容量没有太大意义，发电性能更多是由叶轮决定的，扫风面积对中国来说是很大的挑战。当需要扫风面积更大时，叶片重量和长度特别关键。我国风电机组做不出更大容量的吗？无非是做出来有没有竞争力。所以，我们定义产品不是攒出来的，做出有竞争力产品才是真本事。当我们碰到扫风面积这一障碍的时候，发现吊装设计不行，吊高支撑不了，需要行业协同，也许一个创新的吊装方案就可以解决问题，就能够做更大的叶片，扫风面积就上去了。扫风面积不断增大，单机容量不断增加后，载荷是指数级上升的，载荷与成本有一定关系，实际上所谓的经典设计方案往下延是走不通的。如何在更大扫风面积与更高发电量情况下，兼顾海工，同时将载荷常规的指数两次方、三次方转化为一次方关系，这是真功夫，是我们未来面对的挑战。远景能源对漂浮式介入很早，在6、7年前就做了漂浮解决方案，只差将机组运到日本海上了。远景能源也与法国合作在葡萄牙2.3兆瓦的漂浮式机组进行了联合设计。我们也在与几家开发商企业在中国进行海上漂浮式机组方案的研究。新疆金风科技股份有限公司总工程师、中央研究院院长 翟恩地：风电技术制高点不是陆上风电，而是海上风电；海上风电技术制高点不是固定式基础，而是漂浮式基础。这是因为固定式基础只是下面不动上面动，而漂浮式都在动。虽然现在漂浮式的发电量赶不上固定式，但已经很接近。漂浮式一定是未来想利用大片海洋资源的一个应用场景，10年内漂浮式机组也许不见得能带来更多经济价值，但10年后呢？我们会坚定不移地将漂浮式风电技术制高点问题解决好。第一个难题就是黏合计算，这不是技术达不到，而是使用后成本会上升。第二个难题是目前叶片翼型主要根据固定式基础设计，叶片越长，漂浮式机组的翼型就会越有问题。第三个难题是计算理论打不通，海洋工程解决不了上面部分，一系列软件只能简化处理，每家都在下定决心解决自身软件问题。此外就是制造、施工技术等问题。未来，海上风电的更多资源应在深海或者深远海，海水水深如以50米为界，那么开发40米至60米之间的风能资源，是固定式和漂浮式机组的选择区间。在超过60米后，固定式机组的成本将很高。从度电成本角度来看，初步判断我国5年内无法实现漂浮式机组的商业化，8年可能会有小批量装机，10年其成本才能相比固定式机组具有优势。开发商面临的是发展压力，制造商则面临很严峻的生存压力。但在这个生态链条上，大家对于怎么实现平价，是有竞争也有合作的竞合关系。我们需要通过整合全产业链，将适应平价海上风电开发和行业健康发展组合在一起，同时与下游开发商一起尽快推进各省试验示范项目。根据现在掌握的资源禀赋、标杆电价，我们认为试验示范在福建、广东粤东的优势会明显一些。建议国家加大统筹，由敢于担当的上游产业链、机组制造商和开发商先行先试，对实现没有补贴的海上风电发展，杀出一条血路。机组制造企业在各地布局产业，甚至在一个省布局多个，是没无从选择的结果。大家都清楚这种发展方式是不健康的，但是必须去做才能在竞争中获得先机。同时，各地政府也有产业发展诉求。机组制造商在风电开发链条里是最可怜的，上游产业链的股票价格更高，下游则以央企为主，夹在产业链条中间不得已只能进行产业布局。但大家放心，整机制造是产业链条里最具周期性的环节，我们早已在布局、在创新。上海电气风电集团股份有限公司副总裁兼海上销售事业部总经理 吴改：2021年后，海上风电要实现平价，还需3年的时间，前提是这3年所有产业链没有一家或者环节倒下，但凡某个环节里有一家萎缩掉，就无法支撑整个产业链。3年中，需要有一定的装机量去支撑，现在更多的还是靠存量，如果将项目分成存量和增量的话，存量更多的是“十三五”期间因为各种原因未能在2021年以前完成的项目。一方面，由于进行了充分的测风和各类准备工作，使它们有比较好的开发条件；另一方面，这些项目还位于各类冲突比较少的区域。因此，这部分存量项目是可以贴近平价建设的，可能成为支撑产业过渡至2023年的一个主要力量。“十三五”期间已经完成核准到临近建设的存量项目，大概有1000多万千瓦，但总量肯定还会打折，因为涉及到一些地方的具体问题。可以看到，目前很多省份都推出了新的规划，真正上马也要到3年以后，相信随着存量这部分资源的补充，市场得以延续，可以使整个产业链渡过艰难的3年。 中国船舶集团海装风电股份有限公司总经理助理 张海亚：风电技术在持续进步，但无法像互联网迭代那么快的原因在于，它的纠错成本很高，需要不断小幅前进，不断验证。虽然现在210米叶片已经出现，包括在阳江也做过了测试，其实在三年前的福建，已经推出了8兆瓦的185米。在2013年，则推出了151米叶片。叶片技术没有那么快地产生颠覆性改变，工程技术的进步一定是通过试验验证一步步前进的。2015年，中国海装就与英国开展了漂浮式风电方面研究，2016年做了试验，现在大家正在做的各种样机，其实是先解决有无问题，还需要破解很多挑战。对海上风电来讲，特别是漂浮式而言，有很多值得探讨和研究的课题。相信随着风电十几年的技术发展，一定会持续推动降低发电成本，因为国家的目标很明确。在市县一级资本决定了市场发展方向，这个方向是没错的，国家的战略也没有问题，无非是需要互相协同。有些事情在个人层面看得不是很清楚，但我始终相信国家制定的大政方针肯定不会错。国家确定了海上风电的发展方向，对于中国船舶集团来讲，承接下来的任务是把海上风电作为集团发展的主责主业，这需要扎扎实实的推动技术进步。目前的海上风电面临很大挑战，这些问题其实一直存在。维斯塔斯持续关注海上风电有两个原因：一是维斯塔斯回购了三菱重工；二是中国海上风电进入平价上网时期，事实上，全球都在迎接降低LCOE的挑战。维斯塔斯一直在考虑如何将海上风电经验带到中国来，中国的市场与资源有自己独特的特点。海上风电企业依靠自身降本在未来肯定是一个趋势，当然还有很多业务模式的创新，但最终降本还是要通过技术。不论是齿轮箱还是发电机，功率密度和扭矩密度都是一个重要的KPI，这意味着单位重量下它所传递的扭矩更大。比如现在设计的齿轮箱，最高功率密度达到了200牛·米/千克，甚至将近210牛·米/千克，因此，同样情况下我们的齿轮箱更轻，这要求设计得非常精准。过去几年，我们每年都会提高4%至5%的密度，尤其在海上每一千克都很重要，因为消耗了大量不必要的能量去实现海上装机。所以，我们正在开发“机电一体化”技术，这需要从两个方面看：一是大家经常提到的轴承，以前同样尺寸下可以将轴承变成滚子，后来甚至把轴承外圈去掉，叫滚道行星轮，最近我们采取了滑动轴承。二是行星轮技术，从最初的3个开始，到5个、7个、9个甚至更多，这使齿轮箱尺寸越来越小，大幅度降低成本。另外是系统集成，过去10年甚至更早就在国内外推广的半直驱技术，我们坚定认为是未来的一个发展趋势。我们把齿轮箱和电机集成在一起变成一个动力组成，无论是重量还是密度，尤其是成本，都会有明显降低。结合发电机油冷技术，可以降低尺寸20%到30%。产品本身方面，我们拥有很多局部的改善和提升技术，同时在做整个动力组成，通过为客户直接提供整个动力组成，大幅降低中间不必要的成本。 CWEA第六届全球海上风电大会系列报道的更多内容，敬请关注风能专委会CWEA公众号。
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