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全球最大漂浮式“孖生風機”,為何在陽江並網?

2024年12月13日11:26 |
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12月11日,在水深超45米的陽江青洲海域,全球單體容量最大的“一平台兩風機”漂浮式風電機組“明陽天成號”並網發電。

這個如同一對風機兄弟並肩而立的“孖生風機”有40層樓高,通過浮體浮於海面,並由錨鏈系於海底,主要應用於深遠海發電。

這是全國第5座、陽江第2座投入應用的漂浮式海上風機。陽江,也因此成為探索深遠海風力發電的前沿陣地。

海上風電是新能源領域的新質生產力。今年8月,中共中央、國務院印發《關於加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》提出,加快西北風電光伏、西南水電、海上風電、沿海核電等清潔能源基地建設。

位於南海要沖的陽江,海域面積全省第二。該市以海上風電規模化開發為牽引,帶動裝備制造、前沿技術研發應用、風電消納新型電力系統建設等上下游發展,打造具有國際影響力的綠能之都。

“孖生風機”並網的背后,是陽江這座全國炙手可熱的“風電之城”不斷積聚的產業競爭力。

瞄准“深藍”

陽江探索漂浮式技術動作頻頻

近百米長的葉片在海風中勻速轉動,機身隨著海浪細微晃動……

在陽江沙扒和青洲海域投產的固定式風機矩陣附近,兩座“浮”在海面上的“大風車”格外引人注目。

“明陽天成號”漂浮式海上風機。受訪者供圖

“明陽天成號”漂浮式海上風機。受訪者供圖

其中一座是青洲海域剛並網的“明陽天成號”漂浮式風電機組﹔另一座則是沙扒海域2021年底並網的全球首台抗台風漂浮式風電機組“三峽引領號”。

陽江為何要在固定式海上風機發電場附近,再建設單座的漂浮式風機?

“這是海上風電邁向深遠海的利器!”據三峽沙扒漂浮式海上風電項目工程師林成迪介紹,當水深超60米甚至100米時,使用固定式風機、將風機樁基打進海床成本太高,且受海浪影響更大,採用漂浮式風機,不用打樁到海底,是一條更為科學的技術路線。

很顯然,陽江投入運營單座漂浮式風機,是開展深遠海漂浮式風機技術探索,為下一步大規模應用積累經驗。

深遠海風電,一般是指水深大於50米、離岸距離大於70公裡海域的風電開發,被公認為是海上風電發展的下一個“風口”。深遠海風能資源更豐富,且受航道、養殖業影響更小,開發潛力巨大。數據顯示,全球近80%的海上風力資源分布在水深60米以上的深海海域。

漂浮式技術雖好,但讓重數百噸、高百余米的風機像“不倒翁”一樣穩穩浮於海面,這顯然是一件難度很大的事。

而風機浮於海面的奧秘,在於支撐風機的浮體具有超強的穩定性。

以“三峽引領號”為例,該風機輪轂中心高度超100米,能抵御超17級台風。支撐風機浮於海面的是一個大型三角形半潛式浮體,排水量達1.3萬噸,與一艘萬噸級巨輪排水量相當。海面下,浮體通過9根錨鏈固定於海床,並將大量壓載水設置在浮體平台底部,降低重心,實現風機“不倒、不沉、不跑”。

左下為“三峽引領號”漂浮式海上風機。受訪者供圖

左下為“三峽引領號”漂浮式海上風機。受訪者供圖

與“三峽引領號”不同,剛並網的“明陽天成號”是“一平台雙風機”設計,平台上兩座8.3兆瓦風機呈“V”形排列,葉輪最高219米,空中最寬約369米。由於風機更大,“明陽天成號”排水量達1.5萬噸。

“浮”在海面上的風機,如何高效發電?據了解,“明陽天成號”安裝近3000個智能感應器,比普通風機多一倍,能全方位監測零部件運行狀態,提升發電性能。

較早投入運營的“三峽引領號”發電情況良好,去年台風泰利最大瞬時風速實測約64m/s,超17級以上,風機安然無恙,顯示出漂浮式技術可靠性十足。

除發電方式外,深遠海風電的輸電方式也迎來根本性變化。

電能輸送方式主要有兩種,一種是交流,另一種是直流,近海風電場多用交流方式傳輸電能。據南方電網廣東陽江供電局生產技術部工程師唐建東介紹,一種叫“柔性直流輸電技術”的輸電方式線路輸送容量大、輸送距離遠,離岸超70公裡的深遠海風電用直流輸電方式更劃算。

陽江也正積極開展海上風電柔性直流輸電技術應用。日前,陽江三山島海上風電柔性直流輸電工程獲批建設,工程主要用於陽江三山島海上風電輸送,是省內第二個適用於深海大容量風電開發的柔性直流輸電技術項目。陽江三山島海上風電場(一至四)共200萬千瓦,場址中心距離海岸83至92公裡,選擇直流輸電更劃算。

廣袤的深遠海風能無限。待漂浮式風電、柔性直流輸電等技術愈加成熟之際,積累先期經驗的陽江或將率先開展大規模應用,引領風電開發走向“深藍”。

中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海岩建議,陽江等先發地市應穩中求進,組織龍頭企業、科研機構、產業鏈上下游,加大關鍵核心技術攻關,在深遠海風電領域尋求質的突破。

技術突破

海上風電規模化開發走在前列

在探索深遠海發電的同時,陽江近海風電大規模開發已走在全國前列,帶動海上風電從興起走向成熟。

陽江海上風電從2017年起開始起步。短短數年間,在省裡支持下,陽江海域規劃風電總裝機容量超4000萬千瓦,建成並網500萬千瓦,建成容量約佔全省50%、全國七分之一﹔與此同時,陽江建成涵蓋零部件到整機的風機裝備制造產業鏈。陽江一躍成為全國海上風電發展最炙手可熱的城市。

陽江海上風電發展的歷程,是省內乃至國內海上風電發展的一個縮影。

海上風電作為新興的綠色能源,是典型的技術密集型產業,技術含量高、投資額大,且廣東地處南海台風天氣多發、環境高鹽高濕,發展海上風電難度更大。國內海上風電發展之初,海上風電的度電成本(生產一度電的成本)比火電高出近1倍。

業內人士認為,正是像陽江這樣快速崛起的風電之城,通過風電產業的規模化、集群化發展,有力推動了海上風電的技術進步和產業發展。三峽、華電、中廣核等能源開發領域的央企和明陽、金風等風電裝備龍頭企業齊聚陽江,帶動新裝備、新技術在陽江海域率先應用,推動成本下降。

據華電陽江公司黨委書記、董事長紀雲鬆介紹,國內較早的海上風機單機容量隻有4兆瓦,安裝成本是現在的數倍,“近幾年,海上風機功率更大、施工成本也大幅下降,推動海上風電成本持續走低。”

華電陽江青洲三50萬千瓦海上風電項目。受訪者供圖

華電陽江青洲三50萬千瓦海上風電項目。受訪者供圖

在陽江海域,去年陽江安裝的最大風機功率已達12兆瓦,正在推進建設的深水區風電場最高風機功率已達16.2兆瓦。更大的風機,也更智能。明陽固定式風機安裝融合測風系統,“武裝到了牙齒上”,可讓風輪始終正對風向,達到最佳捕風效果。傳感器及時將波浪、海流、風速、風向、載荷、發電功率等數據傳回陸上集控中心,實現對風機的智能管理。

大功率風機有效降低了發電成本。據明陽集團風機設計工程師王超介紹,一個100萬千瓦的海上風電場,使用8兆瓦機組需安裝125台風機,而12兆瓦機組隻需84台,減少1/3機位,節約用海面積30%以上,設備及建設成本總體降低25%以上。另外,大機組捕風效率高,相同容量海上風電場,使用大功率機組發電量整體提升5%以上。

陽江大規模海上風電開發,也帶動建設成本下降。目前陽江海域風電場每千瓦建設成本(包括設備及施工成本等)約1.3萬元,較10年前下降了約50%,發電小時數增加約10%。

發電效益提升和成本的下降,讓海上風電度電成本從此前0.7元—0.8元/千瓦時下降到約0.35元/千瓦時,實現了以燃煤標杆電價平價上網,這也為海上風電開發打開廣闊空間。

風機轉起來、綠電亮起來、生態美起來。得益於陽江等城市海上風電的發展,截至7月底,廣東海上風電裝機規模已突破千萬千瓦大關,年發電量約300億千瓦時,每年可減少二氧化碳排放2314萬噸。

多能互補

具備風電平穩消納基礎條件

風力發電與風速、風的穩定性息息相關,風速大、風力發電就強,反之風電就弱。

“看天吃飯”的海上風電天然性存在間歇性和波動性特點,如何平穩並網、高效消納,是業內正在攻關的難題。

陽江風電企業、電網公司創新性地構建“風火打捆”“風電+儲能”等多能互補協同的並網方式,對海上風電的反調峰特性進行調節,使海上風電成為可靠穩定的綠色並網能源,助力新型電力系統建設。

據南方電網廣東陽江供電局規劃中心負責人劉煒琳介紹,陽江並網的500萬千瓦海上風電中,430萬千瓦海上風電與508萬千瓦火電打捆,其中大部分使用火電輸電通道一體化送至大灣區用電負荷中心,這也是南方地區最大容量的多能互補集群,剩余70萬千瓦海上風電則並入當地電網就近消納。

風電有波動性,但火電功率可以調控。所謂“風火打捆”,就是將“不穩定”的風電和“可控”的火電以一定比例結合共同發電,即當風速大、風電強而負荷需求小的時候,減少火電發電,反之則增加火電發電,以平緩海上風電的波動性。

陽江能源豐富,有風、火、水、核、光等各類電力資源,建成電力裝機容量2141.7萬千瓦,裝機規模全省第一。陽江具備建設多能互補新型電力系統的基礎條件,有助於海上風電平穩並網,這也是陽江海上風電快速發展的另一個重要原因。

除“風火打捆”外,“先儲后放”也是另一種新能源消納路徑。今年7月,省發改委發布通知,要求2025年及以后首次並網的海上風電,按照不低於發電裝機容量10%、時長2小時配置新型儲能。

“風電+儲能”模式已在陽江開始應用。去年底,位於三峽陽江沙扒風電場陽西陸上集控中心的30MW/30MWh峽安儲能站並網運行,該項目為省內首個建在海上風電場附近、參與電力市場的獨立儲能項目。

峽安儲能站。受訪者供圖

峽安儲能站。受訪者供圖

“1小時能充放3萬度電。當海上風速大、海上風電出力較大時,在電網送出線路能力受限情況下,儲能站通過充電來消納海上風電,減少棄風量,同時也起到穩定線路輸出作用。”據峽安儲能站負責人陳紅兵介紹,儲能站就像一個大“充電寶”,目前正推進二期建設,屆時儲放電能力將翻倍。

以海上風電賦能工業,可以打造無碳排放的零碳制造業,這能夠彰顯制造企業的社會責任感、提升產品競爭力。

在陽江,一種以海上風電為電源的零碳工業正在孕育發展。

依托豐富綠電資源,陽江大力推動綠能產業發展。該市率先在陽東、高新區推動建設綠能示范產業園,重點引入受碳排放約束度高、需要綠色標簽的出口導向型制造企業,並構建由綠電為電源的園區供電體系,打造零碳制造業。

今年2月,廣東陽江(陽東區)綠能示范產業園挂牌,規劃總投資108億元,目前已有北京中清智輝、浙江青禾(陽江銳普)等一批新型儲能及清潔能源裝備制造項目落戶。

廣東海洋大學副校長寧凌表示,打造零碳工業園是海上風電消納最為高效的方式之一,陽江應抓住機遇,在全省率先建設零碳工業園,打造海上風電賦能制造業轉型升級的新亮點。

南方+記者 張俊 黃林

(來源:南方+)

(責編:朴馨語、張永生)

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