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5MW已成国内海上风电主流 还有比大大大大大容量更重要的?

北极星风力发电网  来源:欧洲海上风电  作者:奥少夫  2019/12/10 10:55:10  我要投稿  

北极星风力发电网讯:在12月7日举办的“2019中国海上风电工程技术大会”上,来自整机商、开发商、设计院等单位的专家济济一堂,各抒己见。其中,“中国海上风电的降本之路”是与会者最关心和讨论最热烈的话题。

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中国海上风电经过近五年的加速发展,截至今年10月底累计并网510万千瓦,已提前完成“十三五”原规划目标,项目遍布江苏、上海、福建、浙江、辽宁、广东、天津等沿海各省。截至2018年底,从单机容量来看,4兆瓦机组累计装机最多,容量达到234.8万千瓦,占52.8%。当前,5兆瓦已成海上风电项目招标的主流机型,7兆瓦风机已实现商业化运行,10兆瓦风机正在加快国产化进程。

根据目前国内海上风电项目竣工决算统计,江苏、浙江地区的建设投资约1.5万元-1.7万元/千瓦,福建、广东约1.7万-2万/千瓦。根据金风科技总工翟恩地的演讲显示,中国海上风电要实现到2025年平价上网(0.38元/kWh),单位千瓦投资要降到9500元/kW以下,对应的主机价格只有5000元/kW。

面对如此严峻的降本压力,与会各路专家纷纷开出“良方”,包括抓好前端设计、集中连片开发、完善成熟产业链、多样化融资、开放市场竞争和提升创新能力等等。但其中提到最多的还属“采用大兆瓦机组”,其理由基本是相同规模的风场可以减少风机基础数量和施工安装工作量。

但欧洲的发展经验真的可在中国原封不动的照搬吗?大兆瓦真的意味着高发电量吗?

笔者认为,开发商在选择风电机组时核心考虑的应是全生命周期的平准化度电成本(LCOE)。这其中就包含运维期成本(Opex)的优化,而机组可靠性是在早期需重点考虑的降本因素。

水规总院新能源综合处处长胡小峰也表达了相同的看法,他认为:“可靠性是降低成本很重要的方向,设备可靠性的挑战和运维效率以及长期运营带来的叶尖腐蚀(编者注:叶片前缘侵蚀)、轴承失效等是不容忽视的。现在一些厂家采用激进的设计方案和控制手段可让有效利用小时数达到4000到4500小时,但风机叶片、风机基础等部件在长期超高效运行状态下会慢慢暴露问题,如何保证机组在20到25年的运行周期一直如此高效的运转下去,这是行业包括风机厂家和设计单位都应该考虑的事。”

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水规总院新能源综合处处长胡小峰发表演讲

为此,国家能源局新能源和可再生能源司处长王大鹏在大会主旨发言中指出,“目前国内海上风电尚处于起步阶段,一些核心技术和关键装备有待突破,重要装备有待加强,成本下降任务比较艰巨,短期供应链偏紧,设备质量和工程质量有待进一步提升。”

远景能源海上产品线总经理谢德奎从供应链角度也表达了对行业的担忧:“海上风机部件有很多瓶颈,一个是叶片,一个是主轴承。”他认为:“下一步我们必须走到碳纤维叶片这个无人区,才能够使叶片在风轮不断变大的过程中把重量控制住,从而控制住整个设备的成本。然而碳纤维叶片的设计和关键工艺供应链全部掌握在德国、日本等国手中,成本非常高昂。这是我们的瓶颈。碳纤维供应今年甚至明年会持续紧张。工艺水平和投资跟不上叶片长度变化导致产能受限。另外,如果没有充分测试验证以及论证时间,风险也非常高。”

至于主轴承这个瓶颈,谢德奎认为:“单列圆锥轴承(TRB)和双列圆锥轴承(DRTRB)对轴承装配工艺精度要求很高,对加工尺寸非常敏感,对游隙配合度的要求甚至达到了微米级,这是海上大风机到8MW不二的选择。目前,国内没有一家轴承厂能够生产,这意味着国内要跟全球抢供应链。远景选择的调心滚子轴承(SRB)是比较成熟的技术,已布局了十几条生产线,它拥有全球充沛的供应链。一个海外典型供应商产能分析显示,全年能够产3700套,足够支撑5、6兆瓦的海上风机。”

谈起大兆瓦,明阳智能总工贺小兵也认为:“大容量(风机)只是容量大,不代表经济性,我们今后选择风机不是一定大就好,而是要选择最好的性价比,就是单位千瓦扫风面积。有的厂家推出10兆瓦甚至更大的,不一定经济,平价时代我们追求的是单位千瓦扫风面积。”

笔者认为,针对长江以北的海上风电低风速区域,中等容量(如5兆瓦)配备大叶轮能够实现最佳性价比,部分厂家也是按照这种思路供货的。虽然中国福建等海上高风速区域使用大容量机组可降低单位千瓦工程造价,但如果配备相对小尺寸叶片会导致功率曲线后移,无法在中等风速区域尽量多发电。于是,有些厂商为了更高发电量也在配长叶片,这样可在前几年带来较好的发电收益,但从长远来看,风险是巨大的。

首先,中国东南沿海台风频发,对长叶片是严峻的挑战。其次,长期运行会增加叶片疲劳载荷,并且叶片前缘侵蚀严重,气动性能下降,在生命周期中有更换叶片的风险,其多发电量可能无法弥补中期更换叶片带来的损失。所以如何在保证可靠性的前提下,达到全生命周期发电量效益最大化,是风机厂商需要平衡的因素。

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欧洲已投运风场叶片前缘侵蚀严重

远景目前正在集成全球数据绘制中国海上LCOE地图,通过在不同兆瓦的风机模型中输入不同海洋地质数据、风速数据能够推出风机塔筒成本和重量,把这些放到平台之后就能绘制出中国海上风电LCOE地图。在LCOE计算的公式里,远景做了敏感性分析,发电量在LCOE模型中占50%,也就是风机多发的电能够把多出的基建成本、风机成本抵掉,如果风机质量不好、质保成本大幅度提升,发电量会急剧下来,OPEX会上升。

根据模型,基于各环节的技术成熟度和成本假设现状,最好的收益率关注点不在更大的兆瓦,而在关注LCOE,通过提高发电量可以抵掉风机和其它成本的增加。


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