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截止2021年底，我國海上風電累計并網(wǎng)裝機達到26.39GW，位居世界。在”雙碳”目標的政策支持下,可再生能源發(fā)展將迎來飛躍式的發(fā)展。目前海上風電實現(xiàn)平價還存在技術(shù)相對薄弱、產(chǎn)業(yè)鏈能力與批量項目交付不匹配等挑戰(zhàn)。

在這種情況下，應對平價需要針對不同區(qū)域，因地制宜，去選擇不同的風機，提供適合當?shù)氐慕鉀Q方案，中低風速區(qū)域-綜合產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展考慮容量與風輪平衡,高風速區(qū)域-容量越大收益水平越高趨勢明顯，走出一條適合中國海上資源條件的平價產(chǎn)品路線。

——上海電氣風電集團股份有限公司海上產(chǎn)品規(guī)劃總監(jiān)連西崗

2022年8月11日，由北極星電力網(wǎng)、北極星風力發(fā)電網(wǎng)主辦的“第二屆海上風電創(chuàng)新發(fā)展大會”在南京召開。大會聚焦海上風電技術(shù)降本、深海探索、自研自主、產(chǎn)業(yè)融合、邁向國際等主題話題，引領(lǐng)海上風電產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。上海電氣風電集團股份有限公司海上產(chǎn)品規(guī)劃總監(jiān)連西崗在大會上做了《雙碳目標下中國海上風電平價發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)》主題演講。

上海電氣風電集團股份有限公司海上產(chǎn)品規(guī)劃總監(jiān)連西崗

文字發(fā)言如下：

連西崗：各位風電的同仁、各位領(lǐng)導：大家下午好！

今天由我代表上海電氣風電集團股份有限公司來和大家分享一下雙碳目標下海上風電平價發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)。

中國海上風電從2010年開始經(jīng)過十年的發(fā)展，目前累計裝機容量已經(jīng)達到了26.39GW，趕超英國位居世界，總的裝機容量也是將近50%的占比。通過這十年的發(fā)展，中國的海上風電也涌現(xiàn)出了一大批的優(yōu)秀的主機廠商。

隨著2020年碳達峰和碳中和目標的提出，對于中國風電事業(yè)、可再生能源事業(yè)的發(fā)展提供了很好的政策支持。在這種前提條件下，風電和太陽能整體的裝機容量要達到12億千瓦以上，可再生能源將迎來飛躍式的發(fā)展，海上風電也需要去擔當大任迎來一個大好的發(fā)展。隨著今年各省市的“十四五”海上風電規(guī)劃已經(jīng)發(fā)布，由此可見，像江蘇和廣東整體的裝機容量規(guī)劃都超過了15GW，在整個的規(guī)劃中也是由近海走向了遠海。所以說目前風機既有機遇也有一些挑戰(zhàn)。對于風機的發(fā)展來說，到深遠海之后，需要從現(xiàn)在的一些小風機轉(zhuǎn)換為大風機，去適應深遠海的發(fā)展。

在這種情況下，挑戰(zhàn)主要是從幾個方面來講。個是項目的風險和我們投資的期望還是需要進一步的控制。雖然我們的海上風電也經(jīng)過了十年的發(fā)展，但是我們還是缺少一些平價環(huán)境下的前期的一些論證和我們的投資的分析。因為目前來說，平價風場也是在今年進入了首年，雖然是有一部分平價項目已經(jīng)招標，但是還未完全建成我們的平價風場，在這種情況下，通過測算，要實現(xiàn)平價，整個風電場的造價還需要再大幅度的下降。從我們早上的報告中來看，在“十三五”期間我們風電場的造價平均是15000以上，到“十四五”期間如果要實現(xiàn)平價，造價必須要達到15000以下，所以說這樣的情況下，對于實現(xiàn)平價來說還是比較困難。

第二個是技術(shù)相對薄弱制約了產(chǎn)業(yè)鏈的升級。隨著平價時代的到來，各主機廠商推出的機型也是從原來的220以下的風機轉(zhuǎn)到220以上的風機，這對整個產(chǎn)業(yè)鏈帶來了一定的挑戰(zhàn)。另外對于大型的葉片帶來的大型的風機，我們還需要進一步的驗證。整個風電產(chǎn)業(yè)鏈目前也是未能和我們的風機相匹配，可能我們的樣機制造可以完成，但是想要達到大批量的產(chǎn)業(yè)化供應還是需要有一定的時間來滿足。另外就是我們對于后期的運維經(jīng)驗還是需要再進一步的累計，通過降低后期的運維成本，從而真正達到全生命周期去降低風電的成本，而不是僅僅依靠前期的風電場的造價。

第三個就是產(chǎn)業(yè)鏈能力和批量項目交付的能力是不匹配的。而且還有一些像主軸承等等受制于進口供應商的產(chǎn)能的因素。我們還是需要加快關(guān)鍵部件的國產(chǎn)化的速度，從而達到“十四五”期間平價風電的批量化安裝的規(guī)模。因為從“十四五”規(guī)劃來說，我們要建成50GW的容量，平均每年是12GW，基本上與2021年海上搶裝潮14GW的裝機容量是相匹配的。所以說從2022年一直到2025年，基本上每年都是類似于2021年的搶裝年，對于各主機廠商的批量生產(chǎn)和批量交付能力也是提出了更高的要求。而在這種情況下，各家的主機風機全部機型的更新迭代和所有的產(chǎn)業(yè)鏈也面臨著升級。

在這種情況下，我們需要重新去選擇風機，而不是延用“十三五”期間的批量裝機的情況。根據(jù)我國海上風資源的情況，南北差異比較大，所以我們要根據(jù)不同的區(qū)域去選擇不同的風機，然后因地制宜的去提供更優(yōu)的解決方案�；�于目前的一個產(chǎn)業(yè)化可以供應的能力，選擇的容量和風能的匹配，今年可能主要生產(chǎn)的風機也是在110米左右的葉片。在這種情況下，去反推我們所需要的滿發(fā)小時數(shù)，整個的裝機容量大概是7-10MW左右。在這個當中我們也是進行了分析，根據(jù)部分歷史經(jīng)驗進行推測，我們發(fā)現(xiàn)在8MW到9MW之間的裝機容量可以達到更高的發(fā)電收益率，選擇一個合適的風輪數(shù)和匹配度。但是隨著產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，可能到“十四五”末產(chǎn)業(yè)突破，如果我們的葉片可以突破到150米，可能我們的單機容量也是隨著葉片的發(fā)展突破到10MW以上，可能我們會選擇更大MW的風機。同時對于高風速的區(qū)域來說，也是由于目前整個的施工難度，包括吊裝能力的匹配，我們選擇的整個的MW數(shù)和風輪相匹配的情況，也是發(fā)展之后整個的單機容量要超過10MW以上，才能達到更優(yōu)的收益率。

中低風速的區(qū)域，風機從原始的4MW變成5MW、6MW，到今年主要供應的都是8MW，并且達到了230米左右的風輪直徑，也是我們通過敏感度的分析，對于中低風速來說，我們還是需要提高發(fā)電量來提升整個發(fā)電廠的收益，從而降低整個發(fā)電廠的度電成本。但是對于高風速來說，是需要提升單機容量，平攤風電場的建設(shè)成本。以一個100MW風電項目為例，如果裝80MW的風機和10MW的風機，我們的機位點數(shù)可以節(jié)省20%，這樣我們的發(fā)電周期包括整場內(nèi)的費用都可以降低，從而降低高風速市場整個的度電成本。這樣的話預計在“十四五”末期，各家廠商會推出更多MW的風機，比如說20MW，或者是300米以上的風機都會陸續(xù)的推出去適應未來的市場變化。

但是隨著機組的大型化，也給我們帶來了一些巨大的挑戰(zhàn)。首先就是單位千瓦掃風面積的增加或者是單機容量的增加，對于風電機組和整個風電場都帶來了不小的影響。首先個就是帶來了長柔葉片的設(shè)計，因為已經(jīng)突破了現(xiàn)有理念的依據(jù)，包括新材料的應用等等，這些都需要長時間的驗證才能滿足。另外像大型的軸承，或者是大型部件的實驗測試臺的建設(shè)等等，都需要去根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈的情況進行匹配。另外從支撐結(jié)構(gòu)來說，我們需要從以前的分體迭代和半耦合迭代，過渡到我們現(xiàn)在完全一體化的迭代，從而降低整個支撐結(jié)構(gòu)的建設(shè)費用。另外對于一些生產(chǎn)或者是大范圍的機組應用的一些大直徑的單樁應用，比如目前的單樁可能批量安裝的話直徑都在7米或7.5米左右，以后可能要過渡到8.5米甚至10米的單樁技術(shù)，這對于生產(chǎn)制造，包括施工及整個的仿真設(shè)計來說，都帶來了挑戰(zhàn)。另外對于深遠海技術(shù)，漂浮式整個的前期的設(shè)計到后的批量化的生產(chǎn)應用。還有很多海上的配套設(shè)施，像一些高壓傳輸或者是柔性直流的傳輸技術(shù)，包括升壓站等等設(shè)施，另外還有施工的吊裝的船舶等等，這些都面臨著大型化所帶來的迭代更新挑戰(zhàn)。另外對于后期的運維也是提出了更高的要求，而且出海時間包括作業(yè)時間將大大的縮短，所以說對于智能化的運維策略也提出了更高的高度，包括我們的SOV的運維母船的應用、風機的健康自診斷等等，今后可能會從我們固定的運維模式，改變成我有需要才去運維的模式，去減少深遠海風機運維的成本。

這里介紹的是一個全新長葉片的設(shè)計理念，隨著葉片80多米、90米的葉片到現(xiàn)在變成110米，甚至以后150米，現(xiàn)在的氣動翼型是否能滿足長葉片的應用，我們需要從原始的氣動翼型來開發(fā)適應我們長葉片的應用，去平衡葉片的發(fā)電效率和我們所帶來的整個風機的承載的一個平衡。另外就是長葉片所帶來的承重問題，因為葉片太重整個鋼柱會降下來，那么以前沒有氣團穩(wěn)定性的問題在長葉片中就會出現(xiàn)，如何通過我們的仿真去避免它，然后通過整個的設(shè)計閉環(huán)，去真正的避免長葉片的問題，保證機組在運行過程中的安全性。另外就是長葉片的測試問題，對于目前110米、120米的葉片，整個的測試的話，時間要達到半年之久，所以要通過長葉片的測試和驗證，到它的設(shè)置閉環(huán)，對于我們機組的批量供應也是提到了一個更高的挑戰(zhàn)。

另外一個大型化所帶來的一個問題就是整個的軸承變成了大型化，通過北極星的調(diào)研，我們的軸承從2006年以前，主要配套的一些軸承大部分是進口的，而且它的公報周期和成本都很高。但是隨著2006年到2010年，風電設(shè)備國產(chǎn)化率高于70%的政策出臺，促進了國產(chǎn)軸承大批量的發(fā)展。在這種情況下，我們的變槳軸承和偏航軸承進入了一個大發(fā)展的時代，但是補貼減少之后，外資軸承又占領(lǐng)了市場，今年受到疫情的影響，可能國際化也是受到了供應的影響，阻礙了我們的發(fā)展。在這種情況下，我們可以看到偏航變槳軸承基本上實現(xiàn)了大功率技術(shù)和小功率技術(shù)完成國產(chǎn)應用的情況�；蛘哒f從主流機組來說，雖然在小功率機組上面已經(jīng)有了突破，但是對于大功率技術(shù)來說，目前還是受制于外資的供應鏈限制。另外變槳軸承隨著葉片的變大，它的直徑也是不能有太大的突破。前兩天我們的一個核電的15米的支撐環(huán)，運輸?shù)脑捯�關(guān)閉15個站，所以主要還是要考慮一個陸運的運輸問題。

另外就是吊裝能力，隨著風輪的增加，整個輪軸中心的高度也是有了很明顯的增加，在現(xiàn)有的情況下，也只有四條船來支撐230米風輪的吊裝。在未來的270米，我們現(xiàn)在是無法滿足的，未來可能逐漸會去用，但是整個要完成我們50GW的吊裝的話，吊裝難度還是可想而知的。

對于支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計也是要選擇合適的基礎(chǔ)盤，降低整個項目的成本，比如說通過我們的分體迭代，實現(xiàn)我們的一體化的迭代，來降低我們整個風機的支撐結(jié)構(gòu)的成本。

上海電氣也是通過自己的研發(fā)來研發(fā)了這些機型，首先是海神Poseidon機型主要是滿足于上海江蘇的風場。目前這個平臺也是使用了國內(nèi)外雙重認證的碳纖維葉片，另外有我們可靠的偏航系統(tǒng)保證機組在大風情況下安全可靠的偏航對風。另外采用了全新高集成度的驅(qū)動力結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了整個機頭的重量，降低了后期的吊裝和維護的成本，對于電氣系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)也進行了優(yōu)化，降低整個機組的能耗。整個驅(qū)動鏈也是采用了一個雙TRB的成熟設(shè)計，選擇小軸可以滿足相應的需求，這樣也是突破了現(xiàn)在的供應鏈，扭矩密度也是提升，降低了整個機頭的重量，發(fā)電機也是可以做到全生命周期的免維護。

另外對于海上可能帶來的一些部件的情況，我們也是做了一些相應的解決方案，來滿足未來市場可能會出現(xiàn)的情況，對于整個的半空驅(qū)動鏈可以達到一個可更換的情況，也是不用大型的吊裝船，通過自帶的工裝將我們的半空驅(qū)動鏈下放到基礎(chǔ)平臺，從而進行更換，降低了整個風機的維修時間。

對于高風速平臺我們也是帶來了一個11MW的直驅(qū)平臺，這樣的話可以滿足我們廣東、福建的一些伴有超強臺風區(qū)域市場的應用。同樣的，它是通過了一個高可靠性的發(fā)電機的設(shè)計，這樣的話整個結(jié)構(gòu)是比較簡單，同時也是使用了雙TRP的主軸的結(jié)構(gòu)，滿足了我們對于主軸承供應鏈的選擇。同時，對于電機系統(tǒng)我們也做了一定的優(yōu)化，可以達到我們整個的可靠并且性價比會比較高的綜合性的解決方案，便于我們的操作和空中維護的工藝。

后我們也是對于海上風電未來的發(fā)展提出了一些暢想，就是我們的風電和制氫，還有海洋牧場還有給油氣平臺供點，這樣的話通過風機和各種產(chǎn)業(yè)進行結(jié)合，滿足風機在未來“十四五”向“十五五”期間的更廣闊的應用。

以上就是我今天帶給大家的分享。謝謝大家！

（根據(jù)速記整理，未經(jīng)發(fā)言人審核）