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中国能建广东院裴爱国:深远海风电工程技术解决方案

北极星风力发电网  来源:北极星风力发电网    2020/12/5 16:51:37  我要投稿  

北极星风力发电网讯:“数字赋能,未来是数字的时代,我们怎么能够把数字资产用起来,通过数据的挖掘能够创造更多的价值,让海上风电更加优化、成本更加低,这是广东省海上风电大数据中心,是广东省发改委批准的公益性机构,希望通过数据的交换、信息的共享、价值的共创推动广东省海上风电健康的发展。”

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——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兼副总经理裴爱国

2020年12月4日至6日,由中国海洋工程咨询协会海上风电分会、中国南方电网有限责任公司、中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司、中国长江三峡集团有限公司、新疆金风科技股份有限公司等单位共同主办的“2020中国海上风电工程技术大会”在北京召开。

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兼副总经理裴爱国作题为《深远海风电工程技术解决方案》的主题演讲。

直播专题:2020年中国海上风电工程技术大会

以下为发言实录:

裴爱国:

大家下午好,我来自的广东院,也是全国海上风电投资和建设的一片热土,我们院负责海上风电的规划还有大部分的设计,也从事EPC的总包工作,今天我聚焦一个主题是“深远海风电工程技术解决方案”。

今天汇报分成三个部分:第一,资源与规划。第二,深远海工程挑战与技术解决方案。第三,政策与机制建议。

广东深远海海上风电的资源,上午毕总介绍的时候已经说了,原来我们规划了6700万千瓦的装机,但是近期我们又做了一些优化和调整,特别新增了一些厂址,大概1500多,加起来广东海上风电规划大概能够达到8200多万千瓦,其中大家也可以看一看我们在广东深远海占的比重比较大,从深远海风资源来看都是达到9m以上,资源条件是非常好的,也是具有非常大的开发潜力,主要还是在35-50m水深近海深水区区域,5700万是我们以前公布6700万千瓦的85%,广东省推动深远海海上风电的开发或者工程技术的解决方案是刻不容缓,不能简单停留在概念阶段,我们要开始行动起来了。

这是广东省海上风电规划的情况,上一版的规划是5700万千瓦,这里面有非常详细的地理位置,里面有两个场址是在邻海界限内,大概占700万千瓦,在阳江南侧,还有六个占了5000万千瓦是在粤东邻海线外专属经济区内,粤东场址是风资源比较好的区域,下一步我们会投入大量时间和精力推动粤东深远海项目的开发。

这是我们近期规划优化修编工作,这个还没有最后公布,以政府公布的为准。现在我们做了一些工作,一个是对于现规划近海深水区的场址进行调整,在粤东50-120m水深的区域新增了一批场址,这非常适合规模化的深远海开发场址,也是作为广东省“十四五”期间开发的一些重点,也是作为深远海开发的示范和储备的场址。粤东邻海向外的近海深水区和深远海场址整个规划容量可以达到7000万千瓦,还有近期我们跟水规总院合作进行专门的研究,粤东海上风电千万千瓦级基地的研究,对于面对降本增效是非常有价值的,如果开发是非常好的示范工程区域。

我们对深远海海上风电做了系统的树立,有一些特点,规划容量比较大,我们提出了解决方案,比如统一管理、集约化发展、集中送出。风资源更优,这个通过风机大型化解决。还有就是水深更深,我们希望通过浮式基础或者创新型的固定基础解决。还有就是离岸距离更远,我们希望能够更大规模柔直送出,或者海上制氢就地消纳,南海有大量的可燃冰的开采将来也会用到电。还有就是施工和运维成本比较高,我们希望通过集中式的运维或者通过人工岛的方案解决,最后就是工程的风险比较大,希望通过数字化的管理解决。

风机的大型化趋势是非常明显的,尺寸大型化,材料轻量化,8-10兆瓦,甚至国外有12-15兆瓦的研究。

这是我们近期做的科研工作,我们也在研究人工岛,2017年丹麦、荷兰、德国共同提出了海上风电离岸人工岛概念,他们在北海多阁滩有一个人工岛,距离英国东还板100公里,人工岛的面积是6.5平方公里,造价约11亿英镑,这个相当于一个枢纽。我们自己也在做这方面的研发,我们针对人工岛的情况做了一个研究,大概规模是1000万的风电基地,投资大概1500亿,离岸大概100公里左右。存在的主要问题因为成本很高、运维舒适度也比较差,还有就是施工,离岸远难度比较大、费用比较高、送出成本也高,还有就是换流站方面成本也很高,我们希望能够建立人工岛的枢纽减少成本,可以集约化运行。人工岛有两种方案,一种是浮式的一种是固定式的,这个是我们做了一个初步的布置,每座基地我们希望能有1000万的容量,每座基地为1000万风电规模提供换流站场地,实现集约化送出,为周边风电场提供码头泊位、物质仓库、人员休息等集约化运维服务,这是大概的布置图。

结构方面我们也做了一些研究,如果固定式我们希望人工岛里面有临时围壁设施,希望通过钢护筒加上冲沙解决。还有就是内部做吹填就地取材,再有就是外部做人工防护比如扭王块等,初步做测算人工岛投资50-100亿,但是可以降低换流站的建设成本,运维成本,施工成本也可以大幅度减少,运维也更加人性化。

还有就是浮式风机基础的研究,随着水深的加深浮式是非常好的选择,我们2014年开始做浮式风机基础的研发,主要关注几个点,首先是台风的影响,广东是台风多发地区,然后就是我们现在做10兆瓦级的半潜型浮式风机基础的设计和动力研究,有一个博士专门做了研究,也做了大量数模的实验,跟挪威科技大学、德国、挪威船级社做了合作。

海上柔直输电,距离确实太匀了,柔直输电是非常好的解决方案。再有就是海上风电制氢,制氢有两种方式,一个是在岸制氢,就是把电送到岸上制氢,更多作为负荷调节比较好,还有就是离岸制氢,这也是非常好的方案,特别是距离比较远的时候如果是用风机发的电全部制氢离网运行可以省掉海底电缆、海上升压站包括风机里面的设施,电能直接利用效率也是非常高的,我们院有一个氢能技术中心在推动这方面的研究,当然这里面也有一个关键技术就是用淡水制氢还是用海水制氢,这是非常关键的技术,淡水如果运过去成本和代价也很大,海水制氢也有复杂的工艺和材料的要求,这也是我们研究的重点。这是我列了一下近期在建设和规划中欧洲海上风电制氢的项目,比如说荷兰、比利时、英国,荷兰大型年产80万吨绿氢的项目,这对于碳中和、碳达峰非常有价值,因为氢是清洁的能源。

海上风电和海洋牧场的融合,如果在深远海有基础可以和海洋牧场衔接起来,这是多元化的应用,可以联合海上风电深水网箱养殖、人工渔礁、人工开发,还得考虑海上风电就地的消纳,全国首个漂浮式向石油平台供电的Hywind Tampen项目,大概有88兆瓦的项目,这个是非常好的,未来我们可以为海上石油平台供电,特别在南海区域我们希望能够给可燃冰开采供电,包括可以给岛屿或者军事供电。介绍一下Decarb创新的项目,这是法国的道达尔推动的,是用多种能源比如漂浮式风电、波浪能综合起来制氢形成观望,搀氢15%到里面去,这是研发阶段暂时还没有上马。

数字赋能,未来是数字的时代,我们怎么能够把数字资产用起来,通过数据的挖掘能够创造更多的价值,让海上风电更加优化、成本更加低,这是广东省海上风电大数据中心,是广东省发改委批准的公益性机构,希望通过数据的交换、信息的共享、价值的共创推动广东省海上风电健康的发展,特别是广东海上台风很多,对海上风电的影响,包括我们可以给它做一些预报,这是非常好的,特别是大数据中心跟海洋大数据、海事大数据进行联网,这是非常有价值的。这是一个实时的湛江外罗项目风机运行的仪表盘,在大数据中心可以看到实时、真实的数据。

我们考虑到数字化工程有各个方面,我们希望把数字化在勘察、设计、采购、施工,运维阶段特别是集约化运维的时候数字价值是非常大的,比如做故障诊断、分工预测是非常好的。我们有一个协同管理平台,各个不同的主体在同一个平台上推动项目,从全生命周期对项目进行很好的管理。

介绍一下政策和机制的建议,主要是三个方面:1.深远海项目的开发可能会涉及到专属经济区,这和近海不太一样,但是我们也是有依据,中华人民共和国专属经济区和大陆架法里面非常明确讲可以利用海水、海流、风力产能活动行使主权权利。现在没有非常明确对海上风电怎么审批的流程,我们希望能够考虑一事一批、一事一议,因为这个规模也比较大,目前广东省能源局已经跟国家能源局在接洽、推动专属经济区项目往前的进展,所以我们也是希望深远海的风电能够在广东大规模用起来,特别是把千万千瓦级的批准。2.规模化、集约化发展,刚才饶总也讲了,多个风电厂共用一个大的换流站,让电网公司去承接整个海上风电的送出,这样集约化发展,社会的成本也会最低。3.我们希望能够更加有序的对资源进行评估,更加有序的开发,最好能够由政府去主导开展前期工作,特别是一些测风、海洋勘察等前期工作,避免企业重复性的投资,也可以降低海上风电的成本,在中间可以由政府组织推动竞争性的配置,企业参与。最后还是希望企业作为主体政府作为监管的角色去推动这个发展,从这几年搞海上风电的经历来看对于一个投资方来说如果要整天去跟政府打交道去解决送出、海缆路游、接入系统、军事影响 效率是比较低的。我们希望政府能够推动前期的工作,特别是希望能够在深远海规模这么大的情况下能够实现海上风电规模化、集约化、可持续发展。

以上是我的介绍,谢谢各位。

(根据速记整理,未经演讲人审核)


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