我國海上風電正處于從“項目示范”向“快速開發(fā)”的轉(zhuǎn)折時期。發(fā)展海上風電還需突破哪些瓶頸?怎樣在“十三五”時期實現(xiàn)積極穩(wěn)妥推進?日前，中船重工海裝風電研發(fā)中心副主任張海亞就相關行業(yè)熱點接受了專訪。
仍不完全具備規(guī)?；l(fā)展條件
“十二五”時期，國內(nèi)海上風電發(fā)展緩慢，您認為最大掣肘因素是什么?
張海亞：核心問題在于沒有適宜的海上風電機組。所謂適宜，包含三個方面——經(jīng)濟性、可靠性和長期保障。
經(jīng)濟性是指采用該機組的風場建設投資回報率是否滿足要求，在電價、工程造價和機組投標價基本確定的現(xiàn)階段，無疑只有提高理論發(fā)電量，才能提高投資回報率。
可靠性是指機組運行的可利用率等指標，該指標直接決定建成后運營的風電場實際收益是否滿足預期的投資回報率。
長期保障是指在二十多年的運營周期內(nèi)，特別是質(zhì)保后的十多年里，風電機組制造商是否有能力提供運維、失效分析、故障處理等長期保障能力，這涉及整機企業(yè)的經(jīng)營模式、企業(yè)理念、工業(yè)底蘊等多方面。
有預測稱，“十三五”時期國內(nèi)海上風電將扭轉(zhuǎn)“十二五”時期發(fā)展緩慢的狀況，在您看來，國內(nèi)海上風電是否具備了規(guī)模化發(fā)展的條件?
張海亞：海上風電項目單體容量大，建設周期長，從目前了解到的各項目進度來看，我認為“十三五”期間，國內(nèi)海上風電預計建設規(guī)模約500萬-1000萬千瓦，建成接近500萬千瓦。拋開已建成的，實際建設項目也就十余個。所以，“十三五”期間的海上風電應該還是處于大規(guī)模示范的階段。
目前國內(nèi)排名前十的整機企業(yè)基本上都有自己的海上風電機組，但是經(jīng)過研制、樣機驗證、小批量示范整個過程的卻沒有幾家，加上引進西門子機組的上海電氣，目前能夠提供海上風電機組用于批量裝機的企業(yè)一共只有5家。而隨著國家對節(jié)約用海的嚴格要求，在保持合理投資回報的前提下，需要風電機組單機容量越來越大。這5家企業(yè)中，能夠提供5MW以上產(chǎn)品的只有2家。因此，國內(nèi)海上風電目前并不完全具備規(guī)?；l(fā)展的條件。
之前，不少企業(yè)稱海上風電標桿電價太低，不具備經(jīng)濟開發(fā)價值，目前來看，電價沒有變化，技術相比前兩年也并未發(fā)生突破性變革，為何企業(yè)的積極性最近一年明顯提高了?
張海亞：隨著巴黎氣候大會的召開、國內(nèi)經(jīng)濟步入新常態(tài)以及環(huán)保壓力的持續(xù)增大，能源結構調(diào)整已刻不容緩。在現(xiàn)有的火、水、核、風、光能源結構中，除了風電，其他幾種能源都或多或少受到各種外在因素的限制。而風電因為規(guī)劃、利益分配、技術等多方面因素相互影響，導致“三北”地區(qū)棄風限電現(xiàn)象在“十三五”期間無法根本解決。
那么，在國家政策強力推進和大規(guī)模棄風限電的夾縫中生存的各大發(fā)電集團可選的路只有兩條，開發(fā)陸上低風速資源和海上風電。
對現(xiàn)階段陸上風電場開發(fā)項目而言，盈虧平衡點大約為風電機組年利用小時數(shù)2000小時。但面對平均風速已低至5米/秒的廣大南方山區(qū)風電場而言，即使風輪直徑達到120米的2MW機型，也只能勉強達到這個標準。而風場建設還要受到地形、運輸、征地、林業(yè)的諸多限制。一邊是發(fā)電效益受限，一邊是投資風險增大，短時間來看，陸地低風速風場無法快速大規(guī)模建設，不能完全滿足各大發(fā)電集團期望的大規(guī)模建成投運的目標。
相比較而言，海上風電資源豐富，平均風速7米/秒以上，風向穩(wěn)定，近負荷中心，而且單體項目動輒二三十萬千瓦起，相當于多個陸上項目同時建設，從發(fā)電收益和建設規(guī)模都滿足各大發(fā)電集團的需求。因此，現(xiàn)階段大力開發(fā)海上風電已成為各大發(fā)電集團的共識。
開發(fā)適宜的海上機組是核心
就國內(nèi)海上風機制造領域而言，是否仍然停留在“將陸上風機升級改造成海上風機”的階段?
張海亞：在“十二五”期間，國內(nèi)整機商均“將陸上風機升級改造成海上風機”，目的是為了在傳承的基礎上，通過適度創(chuàng)新，研究海上風電機組運行的客觀規(guī)律，掌握海上風機設計要求?！笆濉蹦?，主流整機商均完成新的海上風電機組研制并完成樣機安裝。
從目前投運的幾個海上風電項目來看，國產(chǎn)海上風機可靠性如何?
張海亞：以江蘇龍源如東海上風電場為代表的幾個海上風電項目來看，目前國產(chǎn)海上風電機組分為三類：
一是陸地機組下海，這類產(chǎn)品在陸地可靠性已經(jīng)達到較高水平，經(jīng)過適應性改造，基本滿足海上使用要求。但受到海上風電可達性差的限制，平均可利用率在97%- 99%，略低于陸上風電。這類產(chǎn)品最大的缺點是單機容量小，均小于3MW，不適于海上風電開發(fā)的要求，基本屬于淘汰類型。
二是引進成熟技術，這類產(chǎn)品在國外經(jīng)過大規(guī)模可靠性驗證，單機容量4MW左右，可利用高，可靠性好，總體經(jīng)濟性高，短時間內(nèi)適宜海上風電場開發(fā)。但這類產(chǎn)品最大的隱患在于，國內(nèi)企業(yè)并不掌握其核心技術，未來運維、優(yōu)化均受制于外方，改進升級的可能性極低，解決辦法只能持續(xù)引進。這不但不利于企業(yè)自身的發(fā)展，不利于國產(chǎn)裝備制造能力的提高，更關鍵的是，短期來看壓制了國內(nèi)行業(yè)的發(fā)展，長期來看不具備核心競爭力，企業(yè)發(fā)展前景受限。這對于需要保障產(chǎn)品二十多年安全穩(wěn)定運行的海上風電行業(yè)來講，是不負責的。
三是全新研制，這類產(chǎn)品受產(chǎn)品研制的客觀規(guī)律影響，大多處于樣機驗證階段，除了海裝5MW兩臺樣機長期可利用率能超過95%以外，其余樣機暫時達不到商業(yè)化運行的要求。
除了容量大小的差別外，國內(nèi)整機商生產(chǎn)的海上風機和西門子、三菱-維斯塔斯等跨國公司制造的海上風機有哪些差距?在設計和制造環(huán)節(jié)各有哪些體現(xiàn)?
張海亞：概括而言，差別體現(xiàn)在一個方面，差距體現(xiàn)在兩方面。
差別主要在于市場需求不同，整機設計理念有所差別。國際上海上風電成功機型均來自歐洲。在海上風電裝機量最多的西北歐，受到信風帶和季風帶的聯(lián)合作用，風速高，年平均風速可達到10米/秒，按照IEC規(guī)范，為I類風場。因此，歐洲整機商設計的海上風電機組單位千瓦掃風面積不需要太大，即可達到3000小時甚至4000小時的年滿發(fā)利用小時數(shù)，滿足項目開發(fā)的投資回報率。中國沿海主要以長江口為分界。長江口以南，受到臺風的威脅，要求風機能夠承受較高的極限風速，一般按I類風區(qū)設計。長江口以北，年平均風速普遍低于7.5米/秒，需要滿足Ⅲ類風場投資回報率的風機。
差距主要在于設計驗證和持續(xù)改進兩方面。隨著風電機組風輪直徑逐漸增大，風電機組使用區(qū)域逐漸遠離人煙，原有理論基礎對產(chǎn)品研制的指導性越來越小。歐洲的做法是打造公共的全工況模擬試驗臺和試驗風場進行產(chǎn)品測試。由于該平臺對于單個企業(yè)而言投資巨大，利用率低，因此目前國內(nèi)沒有相關的試驗機構或平臺。海裝擬結合國家海上風力發(fā)電工程中心建設和行業(yè)未來發(fā)展，打造相關的試驗驗證平臺，并逐步建設為國家級公共資源。同時，海裝還將加大資源和資本的合作模式創(chuàng)新，積極打造風場級試驗示范基地，加快機組成熟的步伐。
除了海上風機制造外，國內(nèi)在海上風電工程安裝、海上風電場設計等方面，需要進行哪些提升?
張海亞：海裝主業(yè)是海上風機的研發(fā)和制造，正在嘗試涉足海上風電工程安裝和海上風電場的設計，對此不敢妄自評論。
結合對國外調(diào)研的情況來看，由于海上施工窗口期很短，歐洲的海上風電機組安裝均采用了預安裝的方式，盡可能多的將工作在陸地上完成。同時，海上風電工程趨向于一體化施工，以整機商為平臺，綜合吊裝公司、電氣安裝公司、調(diào)試公司、運維公司、運維船舶運營公司、直升機運營公司等單位，為業(yè)主提供一站式服務，從而更好的把控項目質(zhì)量，控制項目風險，提高業(yè)主的收益率。另外從需求的角度來看，建議海上風電工程安裝和海上風電場設計能夠把握未來
海上風電不會重蹈陸上風電覆轍
保持額定輸出功率不變，增大風輪直徑的方式，是否代表了海上風機的發(fā)展趨勢?
張海亞：舉個例子：假設陸地項目盈虧點的年滿發(fā)利用小時數(shù)為2000小時，電價為0.61元，單位千瓦建設靜態(tài)總投資為9000元，那么其投資回報系數(shù)為：9000÷(2000×0.61)=7.38。
目前海上風電單位千瓦靜態(tài)總投資約為18000元，電價為0.85元，按類比計算
18000÷(海上風電年滿發(fā)利用小時數(shù)×0.85)=7.38。那么海上風電年滿發(fā)利用小時數(shù)不能低于2869。
目前，國內(nèi)絕大多數(shù)已設計的海上風電機組理論值遠低于上述目標。因此，在一段時間內(nèi)，保持額定輸出功率不變，增大風輪直徑的方式依然是海上風電機組的主要前進方向。
從制造商的角度而言，如何幫助海上風電最大程度降低運維成本?
張海亞：海上運維的成本主要影響因素是機組的故障率，盡可能得降低機組的故障率可以大幅降低海上風電的運維成本。通過零部件加速老化試驗、可靠性篩選等手段都可以有效降低零部件及整機出廠的潛在故障率。
當達到一定程度后，故障率的降低就會是一個緩慢的過程，那么在這種情況下，整機商通過對運維過程進行策劃、組織和調(diào)度，梳理機組的故障機理，開展失效機制研究并較為準確的分析和預測機組可能出現(xiàn)的故障，做到從事后維護變?yōu)轭A防性維護，結合有效的氣象預測和精準快速的故障處理能力可以極大地減少非計劃停機的時間，從而降低故障損失。
我國陸上風電在快速發(fā)展期曾經(jīng)出現(xiàn)過產(chǎn)能過剩、質(zhì)量隱患等各種問題，如何未雨綢繆，防范海上風電快速啟動后也出現(xiàn)類似的問題?
張海亞：工業(yè)是一個國家的基礎，積累是一個緩慢的過程。陸上風電快速發(fā)展期曾經(jīng)出現(xiàn)的問題，主要在于部分企業(yè)忽視工業(yè)積累的客觀規(guī)律，急功近利而導致的。風電行業(yè)經(jīng)過十余年的發(fā)展和沉淀，目前涉足海上風電的企業(yè)都具備了一定的底蘊和實力，能夠在“十三五”期間參與到實際項目當中的更是屈指可數(shù)。加之開發(fā)商在選擇合作伙伴上更加理性和審慎，因此，我認為海上風電不會重蹈陸上風電的覆轍。
