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如何通过工程技术创新发展深海、远海海上风电?

2019-12-09 09:06来源:能见App关键词:海上风电风电技术风电发展收藏点赞

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2019年12月6日-8日,由中国海洋工程咨询协会海上风电分会主办的“2019中国海上风电工程技术大会”在北京召开。500位国内外海上风电专家学者相约首都,发表主题报告及专题研讨,并同期举办“2019年海上风电工程技术奖颁奖典礼”,表彰海上风电工程技术领域的优秀单位、个人,揭晓并颁发2019年度最具影响力的开发、设计、施工、运维、监理等工程技术奖项。

大会7日下午最后的压轴环节是圆桌讨论,由中国电建集团华东勘察设计研究院副总工程师赵生校主持,参与嘉宾分别是中国广核新能源控股有限公司工程事业部副总经理王志刚;中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司总工程师裴爱国;上海勘测设计研究院有限公司副总经理兼总工程师陆忠民;新疆金风科技股份有限公司海上业务单元副总经理于晨光;中交第三航务工程局有限公司风电发展部总经理王涛。

以下为发言内容:

主持人(赵生校):首先有请参加圆桌讨论的嘉宾上场。根据组委会的安排让我主持深远海风电整个产业链上的思考,对于海上风电来说什么叫深海什么叫远海?“深”和“远”是一个定义词,“深”和“浅”、“远”和“近”都是相对的,海上风电能标修订的时候我们把深海风电和远海风电做了一个定义,指的是水深超过35米的我们把它定义为深海风场,35米以上我们又分成两段,一个是35米到60米左右,这一段还是以装机基础比较好,这是作为深海里面相对来说比较浅的一段,第二段是50米到200、300米水深范围里面是进行漂浮式基础应用的市场,我们会考虑装机基础35米到60米的范围里面,近期的应用性更高一些。还有管是关于远海,如果是潮间带近海或者近岸10到12公里以内的,直接35或者66千伏的我们都可以说近岸风场,这是不符合国家海洋局装置要求的风场,这次国家定价格的时候已经定成陆上风电场的价格,今后我们不太会作为海上风电场做大量的研究和讨论。10公里以上到65公里这样的范围甚至远一点到80公里,这个里面我们22万千伏并网,110这样的海上升压站已经超过20座,相对比较成熟。我们今天讨论远海是65到85公里更远,后面可能就是大致上面可以想象的更远一点,或者在欧洲已经实现的150公里这种量级,这样的风场我们定义为远海的风场,今天五位嘉宾里面有几位来自广东的专家。

首先请问一下裴总,广东有950万是近海风场,大部分已经在2018年年底核准了几个,计划在2021年以前要并网发电,剩下7500万里面大致容量构成是怎样的?

裴爱国:我简单介绍一下,广东总共规划容量是6685万千瓦,带动投资大概是1万亿,但是确实近海潜水区占了985万,真正大的还是5700万在近海深水区,相当于35米到50米水深这样一个范围,原来我们做规划的时候深度比较浅,很多资料都不全,只是拟定了一下,近期我们做了相对深的工作分了一下,月息有700万千瓦,但是真正大的还是5000万在粤东地区,粤东是广东海上风电风资源最好的地方,还是比较诱人的,值得开发。

这里也有几个问题值得我们思考,一个是侧风包括地质资料的工作都还需要深入的开展,它是经济专属区,如果要动用这些资源会不会引起相关的国家或者国际上有一些反映?是会不会引起外交事件?还有对业主风险比较大的,现在电价相当于近海浅水区8.5角,近海深水区有没有可能价格更高,电价是怎样的?地方政府要发展海上风电要不要给予价格一些补贴,广东发改委在考虑这个问题,特别是近海深水区占了3/4,相当于广东资源里面3/4都是近海深水区的,广东要面对这个问题,国内可能不一定是大问题,但是广东必须要面对,你要不要鼓励大家发展,如果鼓励发展是不是电价要给予一个补贴或者什么样的政策?还有要做示范演练一下,否则风险更大。

主持人(赵生校):作为海上风电的开发,所谓的深远海我个人的观点,又深又远的这些风场未来的五年里面我觉得一个都不会开发,如果电价退坡机制按照6.5角到5.5角甚至到4角的方向退坡下去,这个成本应该是又深又远的风场做漂浮式目前欧洲的经验基本上做一个五到十万示范的风场大致上要人民币3.5万/千瓦,也就是我们近海固定装机基础造价的两倍,漂浮式发电量不一定比固定基础的要低一些,因为一些原因它的损失可能还会更大一点。剩下5700万里面有多少是相对而言水深比较浅稍微远一点要用柔性直流技术并网,还有一类就是离海洋岛屿比较近水深35米到60米的量级,通过风机基础上面做文章把度电成本能够争取到今后6.5角到5.5角的范围里面还有条件开发,增加一下大家对这块市场蛋糕的认识,哪块是可以吃的哪块是画饼的?

裴爱国:700万是在粤西的,风资源没有那么好,但是5000万是在粤东的,而且是广东风资源最好,峡管效应,通过台湾海峡经过福建就是这块,风资源非常好,而且是广东最好的一块,这个就有条件上一些单机容量比较大的机组,这是有利可图的地方。还有一个有利的条件,我们这个是在35米到50米水深,意味着有可能固定式基础还是可行的,因为35米到50米毕竟水还不是那么深,所以这个就有可能会用到固定式的基础,有可能会可行,跟地质条件有关。第三个是我们正在研究一个方案,我们有一个博士后在研究把欧洲漂浮的技术在35米到50米水深改造一下优化一下适用于广东特殊的场址,如果可行我们准备推出来,这也是我们的思考,这个需要产学研结合,因为浮式风机基础研究比较复杂,跟主机厂有关、跟施工单位有关,跟高校也可以合作,将来通过我们产业联盟产学研结合才行,如果光设计院做一个计算做一个方案是不可实施的,还是比较好的条件,针对广东的条件还是比较好的,有开发的价值。

主持人(赵生校):今天包括政府官员还有咨询机构没有说“十四五”期间中国海上风电规划或者计划发展的容量有多少,我前面看到一个数据应该是“十四五”期间有能源研究所的领导提出来可能是1500万的增量,广东这个还要细分一下,蛋糕画了很大,现在电价补贴退坡的情况下让价值商有价值开发的再细分一下,让整个的行业更加有信心一些,或者说要去做一些前期项目开发的准备,像王总这样的大开发商可能要寻找一些,以往通过政府带动产业链,今后要逐步走向竞争的机制,但是这个竞争我觉得今后像现在内蒙进行几百万的打捆招标,从深海远海去做的确要规模效应,这个规模效应多少,并网就是百万以上的,作为深海来说这个量也应该尽量要加上去,把规模效应能够降下来,裴总已经考虑到把规划做细化。

广东的规划在2017年的批准的时候把规划做到了2030年、2040年,这个计划是最长的,我们给浙江的规划包括修编只允许到2020年,原因是国家海洋局海洋功能的区划今后叫国土空间规划,这个规划只做到了2020年,所以所有新增的场址要到2020年年份,新的国土空间规划出来之后才能够跟上去,估计“十四五”的时候你们的规划还得再修编,根据资源禀赋再细分一下。

往深海走主机的大型化是一个趋势,金风海上单元副总经理于总谈一下你们对风机大型化的看法,金风在这方面做了哪些工作?你要做大风机的时候希望整个产业链需要做哪些工作。

于晨光:我代表金风科技谈一下我们的看法,刚才赵总把近远海和水深做了界定,这是到目前为止我了解到最清晰的界定,大家谈到深海、远海,中国的资源情况各方面是跟欧洲有很大的差异,这两个是不能连起来看的,欧洲可能说离岸又远水深又深,中国我觉得到目前为止像江苏其实是远而不深的,因为目前在座的一个项目将近70公里水深也就15到20米的样子,其实福建跟广东现在像福建的外海的一些项目包括广东5700万的项目也就在35米、50米以内,我觉得首先行业内要解决的是远海的一些问题,金风科技特别针对远海技术上是分不同的市场有不同的产品以及整体方案的策略,比如说江苏我们要解决远海的相关问题,目前通过测算来看比如在江苏6、7兆瓦这个级别上在远海有比较好的一个发电量,也有比较好工程运维的成本,针对于远海金风主要考虑的一是大型化、二是风机可靠性的问题,离岸远之后建设包括运维成本是大幅度增加的,其实前面翟总在讲的时候一直讲我们大丰的实验检测中心,我们非常愿意把这些资源拿出来供行业做实验验证进一步提升可靠性。

在工程这一块针对远海,特别在天气预报的准确性上包括工程施工上,招商局的徐总提到运输安装一体化的船舶,未来也是需要去解决的。再像这种模式运输安装效率、成本会大幅度增加。在运维上各家介绍的时候也提到了运维母船包括固定还有移动式的运维平台,我觉得可能特别是针对于江苏这一块要提上日程去做的。对于我们做了这么多年的海上风电来看,特别是针对远海,运维人员的能力以及运维人员对于海上环境的适应能力也是一个比较大的挑战,未来运维人员能力上或者运维人员心理辅导干预上都要做大量的工作。

规划层面上特别是针对远海我们真的要做这种规模化的连片开发,现在其实也是在这么规划的,在规划完之后在分配上未来要做一些优化,比如说三峡集团这一片,另外的开发商是另一片,然后连起来,这样在整个工程外送可以统一考虑降低成本。

主持人(赵生校):往深海发展除了大兆瓦的机组以外,风机机组因为风浪流的耦合作用跟载荷都明显增加了,对于风机机组的设计包括漂浮式风机机组的创新研究方面,上勘院在这一块已经做了比较多的技术储备,希望陆总分享一下你们的研究成果。

陆忠民:刚才赵总对深海的定义做了一个细化的定义,这也是对整个场区当中分类当中与时俱进的分类方法。现在从30米到60米左右的水深里面固定式机组还是占有优势的,目前从海上风电设计使用的情况来看,过去我们对单桩局限的范围很小,20几米可以30米就不行了,目前来看单桩机组还可以适应更深的水深。导管架适应的水深更多一些,30米到60米里面还是有优势的。50米以外的后满还是漂浮式的机组,这个方面主导我们在更深层的研究工作。

目前我们有三种形式,一种是百米级的机组是筒式的,一种是半潜式的机组,一种是张力腿的形式,目前中国海域基础百米级的水深我们十年、二十年不能马上碰到,像日本为什么做,因为它海岸线出去以后马上到百米级的,我们目前做的就是半潜式和张力腿式的,还有推出筒式+固定这种方法的,漂浮式的对50米级水深以上的研究已经开展了这方面的研究,一个关键的点就是风机对于机组变形量,怎么能够起到一个择中的变形协调力,这个对优化基础和风机造价是很有意义的。从固定式走向漂浮式一定厂家要走一个稳妥的一环,这个机型在固定性机型相对成熟以后再走向漂浮式,基础的东西还是成熟的,只是增加了一个适用于漂浮式环境条件下新的优化的机制,像日本最近出了一些情况出现,有不少机型是新的,这样会在漂浮式在示范运行的时候带来更大的风险。我们规划设计的时候是需要通过研究、试验跟示范来进一步积累,我们目前设计计算都是采用软件算的,这个软件目前跟模型试验还有20%左右的差异,跟原形的差异有多少还不确定,现在我们做的一环是前期研究,通过样机试验进一步积累经验,开发一个系统之后我们再走上商业化的道路,目前来看我们研究这个工作要启动做,商业化我们还要一段时间稳步推进。

主持人(赵生校):35米到60米的范围内做固定式桩机组单机往大型化发展,使得容量更大,把土建施工成本降下来,这是一个发展的方向,对于漂浮式的不急于推出6兆瓦以上的,这个还是专家们普遍的共识,把产业链比较成熟的4到6兆瓦这样量级的风机通过适应漂浮式运营的特点做一些适应性的改造和改进。

风机走向了35米到60米水深的情况之后,我们的施工装备不单单机容量增加了,水深增加了之后特别是安装平台发觉自己的腿不够长了,下面请中交第三航务工程局的王总分享一下,你们走向深海过程当中对施工装备能力方面的一些考虑。

王涛:随着国内海上风电向深远海发展,目前从广东、福建应该有深远海的出行出来了,现在大型船机资源稀缺,现在搞施工两头搞,像上海的生煎包一样,到处找资源,人家说你们为什么不造一下呢?涉及到退坡的影响,越往深海走我估计基础施工造价是不会降低的,我们现在正在研究包括打造两条适应50米以下水深专门做导管架桩机基础的,发展情况怎么样不知道,我们也研制带波浪补偿的船,前几年我们第一个海上风电做完以后,特许权招标以后停滞了一段时间造成我们装备有闲置的,我们技术研发在前面走这个没有问题,做好基础准备,但是一些造的东西建设的东西,海上风电研发中心在我们局,专门研究一些前瞻性课题、现实性问题,我们也得看到现在海上风电发展的现状,我们也知道今后发展方向,我们也是在做一些技术储备,包括船机装备也在打造,今年要出来的平台船95米长的,我们具备这个能力但是形不成规模化,国家对海上风电发展是持续稳定的话我们会更加有信心添置装备,整个施工技术的发展关键还是要依托一些装备的能力和资源。

主持人(赵生校):看起来王总信心不是很足,下面请中广核新能源的王总谈一谈往深远海走中广核战略的规划和对产业链上的要求。

王志刚:上午各位专家领导都讲了希望政策平稳性,规划很明确最好,我们把未来五年、十年海上风电的规模,最好电价都出来,大家都有目标是最好的,另外一个方面想可能就是先有鸡还是先有蛋的问题了,我们在摸爬滚打,政府也在观望,电价到底能够降到什么空间,以我们前期各类可再生能源发展情况看,都经历这个过程,比如说我们光伏2009年我们只是1万装机1.15元,现在十年以后我们每年是2000万到3000万,电价有的地方已经到2角、3角了,2009年的时候我们也没有想到有这么一个情况。

海上风电也是这样的情况,一方面我们要推动政府把后面的明确,有些投资还是巨大的,如果没有长期的规划一锤子下去风险就太大了,但是同时可能对国家和政策还是要有信心,可再生能源战略是不会变的,陆上的风电、光伏业余受到环保包括电力跟需求的不匹配,电网这块的资源等等,走上海上是必然的,现在三块,一块是大电网,一块是储能,一块是分布能源,海上风电某种意义上类似于分布能源,就地消纳是没问题的,对海上风电的整体形势要有信心,这个是不会变的,我们也不能埋怨下来太多,所有风机一机难求,所有装备一船难求,这是挑战也是机遇,我那天开玩笑说海上风电起步就是高潮,各行各业都没有做好准备,包括投资商、设备、施工都是如此,在这个基础上大伙也许这批项目不见得能够全部投,有些项目当时下的比较匆忙,前期决策是这样,后期资源也限制,通过这些给海上风电从规模化造成量变到质变的过程,我们也希望通过这个过程把海上风电从波折走向正规,像其他能源一样走向平稳,这样从投资、设备、施工都有可期望的预期或者蛋糕,我们能供应。

主持人(赵生校):跟大家分享一下我们对深远海风电的一些实实在在已经在做的一些行动,如果说大家仔细的看一下我这次的介绍会发现我有一个新的头衔是浙江省深远海风电技术研究重点实验室主任,前面给我的主任是海上风电研发中心的主任,但是这次通过浙江省专门给我们批了这个,表示深远海风电是我们必须要迈出去的,也就是说原来国家海洋局说海上风电要双10,又提双20,20米水深、20公里远,现在马上30米水深50公里的要开发完了。今天早上提出来海上风电要开发出若干个亿,这些都在深远海,深远海要行动起来,华东院在江浙项目比较多,我们也做福建、广东的项目,中国海上风电各大难点的地方我们都有涉足、体会,我们采取了一些行动,现在有两个工程,一个是三峡广核柔直的项目,一年半的时间到现场落地下来,柔性直流这一块马上就会落地下来,明天上午有半天的时间主要讨论海上升压站和柔性直流的技术,柔性直流不单单是海底电缆特性的问题,还有就是柔性直流平台接近2万吨的重量如何的来制造、建造、运输、安装、运行管理,而且要保证非常高的可靠性,这一块上面也有很多大量的研究,我们专门成立了一个工作组去做这个研究,明天我们有一个博士会对这个平台的一些研究有一个经验的分享。

刚才讲的比较多的是35米到50多米的水深,这个我们还是做桩基基础,广东和福建这部分数量比较多,而且风资源比较好,只要在安全基础上面把成本降下来,这块上面能做的非常多。勘察设计院要做的就是在这样的水深条件下面的勘探平台,我们现在已经在造的,是55水深桩腿长度85米以上的,作为勘探船里面我们这个平台也是先进的,这就是我们申报浙江省重点实验室里面最重要科学研究的装备,因为我们要在这个平台里面同时进行钻探,同时可以做CPT,所有采样的东西我们在船上面马上可以进行各种沿途试验分析工作。很的的工作我们很快在现场就要做出来了,很多装备是综合的,像施工装备、风机、基础的一些东西,这些东西都非常重要,但是我觉得整个的产业链的提升都是非常有必要的。

深远海并存未来五年受到电价退坡的制约比较难,近而深的还是有条件开发的,远而浅的也是有条件去开发的,我们还是有这样的信心,这两个一结合,若干年以后我们把这两个一结合,到了“十五五”期间甚至到2030年期间我们既深又远的项目就会呈现在我们面前。深远海风电已经渐行渐近,我们全体产业链上面共同的努力。谢谢各位嘉宾的分享,也谢谢大家的聆听。本节圆桌论坛到此结束。

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)


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