中國海上風電按下“快進鍵”，裝機規模躍居世界第一——
逐風踏浪，“藍色引擎”的綠色動力
本報記者 劉樂藝
3月30日，碧海藍天下，白色的風機高高聳立，巨大的槳葉悠悠轉動，將廣闊大海的陣陣海風化為社會經濟發展的新動能。
這里是位于廣東省陽江市沙扒鎮海域的國內首個百萬千瓦級海上風電項目——三峽陽江沙扒海上風電項目(以下簡稱“三峽陽江項目”)。截至3月25日，該項目生產電能突破10億千瓦時，可替代標準煤30.76萬噸，相當于50萬個三口之家一年的正常用電量。
近年來，在全球綠色浪潮與“雙碳”目標的雙重驅動下，中國海上風電“藍色引擎”動力十足。2021年，中國海上風電裝機規模躍居世界第一，形成了完整的具有領先水平和全球競爭力的風電產業鏈與供應鏈。正如國家能源局新能源和可再生能源司司長李創軍所說：“中國海上風電實現了從小到大、從弱到強、從發展緩慢到跨越式發展的重大突破。”
攻堅克難——
“走向藍海”成“必答題”
若想實現“雙碳”目標，清潔能源業務亟需跨越式、差異化發展。由于裝機增速放緩，原本具有先發優勢的風電產業正面臨被反超的局面。向海而興、向海圖強，“走向藍海”成為行業破局的“必答題”。
“中國不僅要開發好陸地資源，也要走向藍海，建設海洋強國。海上風電能夠促進科技進步、產業升級、帶動區域經濟的發展，是一個很重要的產業鏈。”中國工程院院士劉吉臻說。
事實上，發展海上風電，中國擁有天然優勢——海岸線長、可利用海域面積廣，擁有極大發展空間。
三峽集團三峽新能源公司董事長、黨委書記王武斌介紹，風電塔筒矗立海上，海床上的基礎工程必須做得扎實牢靠，塔筒頂端裝上葉輪后，海風帶動葉輪轉動，進而驅動發電機運轉，電流通過埋在海底的海纜傳導至海上升壓站，再以高壓方式并入電網，最終傳送至千家萬戶。
然而，海洋風電工程建設，絕非易事。
“不同于河流大壩建設，海上風電施工需要登船作業，一天24小時基本都是在海上漂泊。”作為一名擁有9年海上風電工作經驗的老兵，三峽陽江項目工程管理部經理滕華燈告訴本報記者，受制于復雜多變的自然條件，海上風電施工往往面臨極大挑戰。
以陽江海域為例，每年10月至第二年2月為季風季節，風高浪急，冬季涌浪基本在2.5米以上，最高時可達4米以上，每年的可作業天氣窗口只有100天左右。
“我們團隊平均年齡只有29歲，但大家的求知欲非常強，時常聚在一起開會，優化施工方案。”面對惡劣海況，滕華燈帶領團隊邊學邊干，積極推動新技術應用，成功建成了亞洲單體容量最大的海上升壓站，敷設了國內首根大容量光電復合海纜，三峽陽江項目成為國內首個集中連片規模化開發的海上風電項目。
廣袤的大海除了令人生畏的海浪，海底地質條件也變化莫測。“在豆腐上插筷子”，便是對潮間帶風電基礎施工最形象的比喻。
“在泥濘的灘涂上給風電送出工程立塔架線，經常需要在齊腰深的水中吊裝作業，這一站就是大半天……”2012年前后，一批潮間帶海上風電試驗場項目落地江蘇省如東縣，回顧起當年情景，國網江蘇省電力有限公司如東縣供電分公司協理員瞿成不無感慨。
當時，樁基建造多采用開挖式線澆基礎，樁基深度一般在4米左右。然而，“海與陸”如同“天與地”，陸上成功經驗很難完全移植到海上。灘涂地質多是流沙，往往第一天打好的樁基，第二天就在流沙擠壓下出現變形、移位等情況。
通過不斷摸索，施工團隊最終決定采用灌筑樁建造方法，根據不同塔基所在環境的不同，增加樁基樁深，平均樁基在8到30米，提供足夠的支撐力。“在建材選用上，我們建議施工單位選用抗硫酸鹽水泥，能有效抵抗海水、鹽堿地的腐蝕，保障風電成功并網。”瞿成對本報記者說。
伴隨設備技術的日趨成熟，開發經驗的不斷積累，近兩年，中國海上風電開發逐步進入加速期。2021年底，多個海上風電項目迎來集中并網：12月10日，華能山東半島南4號全容量并網，成為山東省首個實現全容量并網的海上風電項目；12月25日，江蘇大豐海上風電項目正式全容量并網發電；12月29日，大連莊河海上風電場址項目最后一臺海上風機順利并網……
“從全球來看，中國海上風電起步不算很早，但現在已經展現出了非常良好的前景。”劉吉臻說，“我相信，作為中國能源綠色轉型發展的一個重要戰略支撐，未來，中國海上風電還會持續高速發展。”
立足創新——
核心競爭力優勢明顯
在中國海上風電早期發展階段，多選用陸地機組進行適應性改造后下海應用，雖具有一定可靠性，但單機容量一般較小；若引進國外設備，國內企業并不掌握其核心技術，運維、優化亦受制于人。
在此背景下，中國立足科技創新，加快核心技術攻關，目前已具備大兆瓦級風電整機、關鍵核心大部件自主研發制造能力。
近日，中國自主研制的13兆瓦抗臺風型海上風電機組，在福建三峽海上風電產業園順利下線，這是目前中國已下線的亞洲地區單機容量最大、葉輪直徑最大的風電機組，國產化率達到90%。
據介紹，該機組由中國東方電氣集團有限公司自主研制、擁有完全自主知識產權。“以一個100萬千瓦的項目測算，與10兆瓦機組相比，選用13兆瓦風電機組可減少機位23個，節約工程造價約5億元，將有效降低度電成本，提高業主投資收益率。”東方電氣風電股份有限公司副總經理鄭大周介紹。
值得一提的是，13兆瓦抗臺風型海上風電機組的成功問世，離不開福建三峽海上風電產業園的孵化培育。
“8家國內外知名風機廠家在這里同場競技，不僅為我國海上風電發展遴選出最合適的風機，還有助于推進海上風電高端裝備國產化、大型化。”王武斌告訴記者，通過深度整合產業鏈，產業園在全面分析中國海上風電開發實際需求與各廠家技術特點和優勢后，通過多輪協調，明確重要指標參數，深度參與大容量海上風電機組研發全過程。“同時，我們還從技術、資金等給予廠商支持，從用戶端提供技術應用反饋，與廠商實現共同進步、互利共贏，進而推動整個行業升級。”
2021年12月25日，如東海上風電柔性直流輸電工程全面投運，實現了中國在柔直海上風電領域“零”的突破。江蘇方天電力技術有限公司承擔著為其并網核心——海上換流站調試試驗的關鍵任務。
“柔性直流技術是一種新型直流輸電技術，能有效控制通過的電能，就如同在電力系統中接入一個完全可控的‘水泵’，能精準控制‘水流’的方向流量等。”方天公司電氣技術中心項目經理楊春說。
安全穩定實現海上風電大容量、遠距離、直流輸送，牽起海陸兩端的高壓輸電電纜的性能至關重要。“在耐壓試驗中，需要確保電纜充分放電。過去只能自然放電，等著電壓逐漸下降。”楊春介紹，經測算，柔直工程自然放電最起碼要10個小時，而試驗期間正值夏季臺風高發，作業窗口期極為有限，如果沿用傳統方式，會影響整體進度。
為此，方天公司在電纜設計制造階段就提前介入，與電纜制造商聯合攻關，研發出世界首臺針對海陸直流電纜交接試驗的大容量直流設備專業放電系統，攻克了多項世界性難題，將放電時間縮短至50分鐘以內。
“綜合來看，中國本地化研發制造的大容量海上風電機組、超長葉片、長距離輸電工程等一系列海上風電關鍵技術均取得重要突破，技術創新能力處于全球第一梯隊，核心競爭力優勢明顯。”中國可再生能源學會風能專業委員會秘書長秦海巖表示。
機遇涌現——
規模化發展前景可期
作為單體規模大、年利用小時數高的風電發展類型，這些年，海上風電優勢盡顯，發展機遇正加速涌現。
“‘十四五’期間，海上風電開發建設將進一步走向規模化。”國家能源局新能源和可再生能源司副司長王大鵬表示，隨著相關指導性文件的發布，海上風電“高質量躍升發展”的主題將逐漸明確。
3月21日，國家發改委和國家能源局印發的《“十四五”現代能源體系規劃》提出，提升東部地區能源清潔低碳發展水平，要積極推進東南部沿海地區海上風電集群化開發，重點建設廣東、福建、浙江、江蘇、山東等海上風電基地。
與此同時，多地也錨定“藍海”，相繼出臺規劃，推進海上風電規模化開發。
山東省積極開拓海上風電“主戰場”，聚焦渤中、半島北、半島南三大片區，全力打造千萬千瓦級海上風電基地。加快啟動平價海上風電項目建設，推動海上風電與海洋牧場融合發展試點示范，探索海上風電項目與其他開發利用方式分層立體開發，發揮海域資源利用的綜合效益，推動海上風電規模化發展。
《廣東省海洋經濟發展“十四五”規劃》提出，“十四五”期間廣東省將推動海上風電項目規模化開發，力爭到2025年底全省風電裝機容量達到1800萬千瓦，推動海上風電產業集群發展，加快建設陽江、粵東海上風電產業基地。
《江蘇省“十四五”海上風電規劃》明確，“十四五”規劃海上風電項目場址共28個，規模909萬千瓦。“我們將依托豐富的海洋資源，大力發展海上風電，爭取到2030年，可再生能源電力總量要占到全社會用電量比重的35%左右。”江蘇省能源局新能源處處長盧先率介紹。
業內人士普遍認為，隨著規模化發展的到來，漂浮式海上風電將成為未來新賽道。
專家表示，相比于傳統海上風電的固定式基礎，漂浮式海上風電的適用范圍更大。其浮式基礎可自由移動，且易于拆除，適用海域類型更廣。在經濟性層面，漂浮式海上風電未來也更有提升潛力，例如可采用集成結構，簡化程序，降低海上安裝費用。
據了解，中國漂浮式海上風電目前處于工程化示范階段，演示驗證項目相繼裝機運行測試，如中國首臺漂浮式海上風電試驗樣機——“三峽引領號”已于2021年正式完成風電機組吊裝，中國海裝工程化示范項目也將于今年初建設完成。
此外，海上風電與海洋牧場、海上油氣、海水淡化等多種能源資源的綜合開發利用及融合發展，也將是未來海上風電的重要發展方向。
“產業協同與多能互補將成為海上風電未來發展趨勢，規模化、定制化、智慧化、大型化是降本增效的可靠途徑。”三峽集團江蘇分公司總經理袁英平建議，應建立海上風電產業鏈，涵蓋海上風電的規劃設計、選址，以及海上風電專業服務、軟件開發等。
盧先率說，未來，江蘇省在海上風電產業協同開發方面，要做一些示范性、探索性工作。“目前，我們一些海上風電企業已經探索了結合海上光伏的模式，技術上有待進一步突破。”