我国成为海上风电装机规模最大的国家 发展海上风能对于我国能源体系有何意义

我国成为海上风电装机规模最大的国家 发展海上风能对于我国能源体系有何意义不久前,拥有完全自主知识产权的新一代18兆瓦海上直驱风电机组下线,成为世界上单机容量最大、叶轮直径最大的海上直驱风电机组。但2021年,海上风机最大单机容量为16兆瓦。

值得注意的是,不止一家整机制造商打开了海上风机的“18兆瓦时代”。2023年,中国东方电气集团有限公司、明阳智能能源集团有限公司、中国船舶集团海上风电有限公司宣布自主开发18兆瓦海上风机。

关注世界,中国海上风电的快速发展趋势更加明显。根据《全球海上风电产业链发展报告》,中国海上风电机组产能占全球市场的60%,发电机产能占全球市场的73%。中国已成为世界上海上风电累计装机规模最大的国家。那么,中国发展海上风能的潜力是什么呢?海上风能的研发有哪些技术路线?发展海上风能对中国能源体系有什么意义?带着这些问题,记者采访了相关专家。

中国海上风能资源丰富

“与陆地风能资源相比,海上风能资源丰富,储量大,可集中大规模开发。”长期从事风能探索的中国科学院力学研究所研究员杨晓雷告诉记者,海上风能资源优势好,风速高,功率密度高。此外,风电场的建设需要大量的空间。海洋面积广阔,没有表面障碍物,可以不断向远向深发展。

中国海上风能资源丰富,发展海上风能具有特殊优势。杨晓雷介绍,一方面,中国近海、深海、离岸200公里以内,水深低于100米,海上风能可开发量大。另一方面,中国海上风电产业在生产安装等领域具有较强的国际竞争力。我国成为海上风电装机规模最大的国家 发展海上风能对于我国能源体系有何意义

不仅如此,与陆地风电机组发出的电能相比,海上风电机组发出的电能到达沿海等高能源供应区域的距离更短,成本更低,更适合大规模发展。福建、浙江、山东、江苏、广东等电力强省都位于沿海城市。

中国海岸线长,大陆框架范围大,岛屿多,海上风能资源技术开发潜力超过3500吉瓦。如今,中国新的海上风电规模居世界第一,已成为世界上最重要的海上风电市场之一。在国家政策的支持下,许多国内海上风电公司开始努力“向海洋提供能源”。

中国工程院教授、中国华能集团原董事长舒银彪说:“我们应该从两个方面了解海上风电的重要定位。”从战略角度看,海上风电对实现碳达峰碳中和目标具有重要意义;在技术方面,风电产业链技术是国际竞争的制高点。”

海上风能开发有两条技术路线

风电机组从陆地到海洋并不容易。随着离岸位置和区域位置的不同,自然环境的变化非常复杂。在30多年的发展实践中,海上风电产业逐渐形成了近海风能和长期海风能发展两条技术路线。

在上海东海大桥水域,高大的海上风扇已经在这里旋转了近14年。“这是亚洲第一个海上风电场,也是近海水域使用固定基础开发风能的典型代表。”杨晓雷告诉记者。记者了解到,固定的前提是在浅水域,选择固定的平台结构,将海上风扇固定在海上。在近海水域,海床结构稳定,风、浪、流的联合作用相对较小。固定基础技术难度小,施工成本低,是海上风能开发的首选。

离岸60多海里,水深70米以上,深海强劲,施工方不能将海上风机基础牢固地直接插入海底。在这种水域,施工方选择使用漂浮的基础,将风扇拖到海上。

在中国南海,一台高度超过100米的海上风电机组站在三角形结构的浮动平台上。环顾四周,巨大的浆叶引人注目。这是世界上第一台抗台风浮动海上风电机组——“三峡领先号”。2021年12月正式并网发电,标志着中国海上风电向深海迈出了获取风能资源的步伐。

“与站在海底的近海机组不同,风力发电机组和浮动平台通过锚与海底连接,像不倒翁一样漂浮在海上。”杨晓雷说:“要使风扇安全稳定地漂浮,很难综合考虑叶片空气动力学、风力发电机组控制、浮动平台结构设计、海洋环境等因素。”

目前,欧洲仍是长期水域海上风电的先驱。欧洲市场已完成20多台浮动单立式风机和10多台半潜式风机的建设。许多海上风电强国也在长期水域进行了布局。在中国,除了“三峡领先号”外,中国海洋装饰“扶摇号”、中国海油“海油观澜号”两个漂浮式海上风电平台也已并网发电。我国成为海上风电装机规模最大的国家 发展海上风能对于我国能源体系有何意义

积极推进第三代风能技术发展

由于运行效率高、输电距离短、不占用土地、适合大规模开发等特点,海上风电是我国相关部委和沿海省份发布的能源规划未来的重点发展方向。

国家发改委等九部门联合发布的《十四五可再生能源发展规划》提出,要稳步推进海上风电基地建设,积极推进深海风电技术创新示范应用,不断推进深海风电降低成本,实现海上风电廉价示范。

“海上风电的发展对中国的能源体系具有重要意义。”杨晓雷告诉记者,海上风电的发展可以帮助中国实现能源结构的多样化,减少对化石能源的依赖,提高中国能源的安全性和可靠性,推动相关产业的发展,为经济增长注入新的动力。同时,海上风电满足可持续发展战略的需要,促进绿色低碳发展和生态文明建设。

然而,作为一个技术密集型的高科技产业,我国海上风电,特别是深远海上风电的研发仍面临诸多问题。例如,海上的极端条件将给设备和系统带来巨大的挑战。我国海上风电的建设、运行和维护仍存在一些不足。

杨晓雷认为,海上风能技术是风能技术的前沿。他建议积极推进以场级控制为目标的第三代风能技术的发展,加快围绕风能起伏、间歇特征等相关理论和方法组织基础研究,促进相关核心技术的突破。同时,加强海上风电制氢、海水淡化等技术的研发,促进海上风能的大规模综合应用。

浩瀚的海洋,风起电来。未来,中国的“大风车”将在更广阔的水域定居,继续将海风转化为能源。

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