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开启我国海上风电发展新局面的思考与实践

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发布时间:2021-12-07    信息来源:中国bet3365官网

在“双碳”目标引领下,坚定不移地高质量发展海上风电具有十分重大的战略意义。然而,由于目前我国海上风电平准化度电成本仍处于较高水平,因此,海上风电大规模开发在即将到来的平价时代面临较大挑战。此外,近海资源开发逐渐饱和,深远海风电的开发对技术创新提出了更高要求。因此,面向“双碳”目标,亟需针对目前海上风电发展存在的问题提出对策建议,从而推动我国海上风电产业的健康可持续发展。

一、背景

(一)我国海上风电发展进入新阶段

近年来,我国海上风电发展迅猛。截至2021年9月底,我国海上风电累计并网装机达到1319万千瓦。海上风电涉及众多前沿技术,占据着电力领域的技术制高点。受益于电价补贴政策,我国海上风电产业链在迅猛发展中不断完善,产业技术创新能力持续提升,形成了较为完备的海上风电勘测设计、装备制造、施工安装、运行维护产业体系。由于我国海上环境资源地域差异性大、部分关键核心技术“受制于人”、产业协同度低等因素,目前我国海上风电项目平均度电成本仍处于高位,约为0.6元/千瓦时~0.7元/千瓦时,距离平价上网还有较大差距。面对“双碳”目标和平价时代,海上风电正处于机遇与挑战并存的关键期,亟需迈向降本增效的高质量发展新阶段。

(二)我国海上风电发展面临的问题

1.海上环境资源地域差异性大

不同于欧洲北海区域风速分布稳定、地质条件均一,我国海上风资源与地质条件倒挂现象比较突出。在风资源较好的广东、福建区域,地质存在嵌岩或淤泥层深厚的情况,工程造价较高;在地质条件较好的江苏、山东区域,风资源条件一般,风机可利用小时数较低。我国特有的海上风电开发环境决定了在降低成本和技术创新方面需要做出更多的努力。

2.供应链创新力不足

相比于陆上风电,海上风电对零部件可靠性要求更高。我国在关键材料、工业软件、基础零部件、电子元器件等方面存在短板,因此海上风电叶片碳纤维材料、风机设计软件、主轴承、PLC、IGBT等严重依赖进口。供应链受制于人制约着海上风电的大规模可持续发展。

3.产业协同度低

目前各省对海上风电资源评估、地勘、电力外送等前期工作统筹力度普遍不足,同时,海上风电上下游产业在技术创新、应用和产能的配合度上也较为欠缺,因此带来重复投入、设计冗余等问题,增加了海上风电平准化度电成本,不利于整个产业的健康发展。

4.近海资源开发逐渐饱和

随着近海资源开发逐渐趋于饱和,海上风电的发展势必走向远海。远海可达性差,环境更加恶劣,对风电机组、输电系统及相关装备的设计、制造、施工、运维提出更高要求,带来建设和运维成本的大幅增长及更多技术挑战。

二、开启我国海上风电发展新局面的必要性

(一)实现“双碳”目标的有效手段

“双碳”目标的提出,意味着我国必须要大力发展清洁能源。我国海上风能资源丰富,发电年利用小时数高,对我国能源结构向清洁低碳化转型、实现体系化的安全高效发展具有重要意义,是实现“双碳”目标的有效路径之一。

(二)保障能源供应安全的重要力量

如今,我国石油、天然气大量依赖进口,能源安全问题日益突出。因此,提升能源储备能力、保障能源安全已经成为不可忽视的重要问题。海上风电可以规模化开发,对于优化我国能源结构、降低一次能源的对外依存度起到重要作用,必须大力发展。

(三)促进产业转型升级的有力抓手

海上风电具有较长的产业链条,建设海上风电可以极大促进我国基础零部件与关键材料、海洋工程装备、智能装备、电气装备、工业软件及一些新兴产业的技术创新和发展,形成制造、勘测设计、运输、施工、运维等多产业链带动效应,推动产业链向中高端转化。

三、开启我国海上风电发展新局面的思考

高质量发展要求我国海上风电必须向机组大型化、开发规模化、电网友好化、运维智能化方向迈进,需要叶片、传动链系统、支撑结构、电气系统、船舶吊装等上下游产业的设计、制造、安装、运维技术同步发展。同时,还需要国家和地方完善相应政策机制为高质量发展提供良好环境和条件。

(一)以科技创新催生新发展动能

1.补短板,重视基础性、原创性技术研究

产业链供应链自主可控是构建我国海上风电新发展格局的基础,对于国家产业结构优化升级意义重大,而实现产业链供应链自主可控的根本解决之道就是核心技术的自主创新。面对日益复杂严峻的国际形势,我们要加大基础性、原创性技术研发力度,坚持战略性需求导向,凝聚各方力量重点在超长柔叶片设计软件、风机设计软件、支撑结构设计软件、叶片碳纤维材料、大型主轴承、控制系统、海上直流输电装备等方面发力,争取在较短的时间内取得实质性进展和整体水平的跃升。

2.锻长板,加强引领性、集成性技术研究

随着海上风电向深远海发展,需要解决地质精准勘察、基础承载力高效提升、大容量并网功率稳定传输、接入电网有功/无功灵活主动支撑等技术难题,因此要依托现有研究基础,在超大容量机组(15兆瓦及以上)、新型固定式/漂浮式基础、直流组网送出、大尺寸部件试验测试、超大容量机组/基础吊装施工、海上综合资源评估及预报等技术方向上加快布局,形成核心关键技术的专利集群,牢牢掌握未来行业发展的主动权。

3.促转型,发展海上风电综合服务能力

海上风电的开发和运维模式也是影响海上风电经济性的关键因素。为提升未来大规模、深远海风电盈利能力,需要加大在海上能源综合利用、数字化转型方面的投入。一是围绕海上风电开展海洋牧场、储能、制氢、能源岛建设,发展一体化的经济模式,实现资源的高效配置。二是推动大数据、人工智能、互联网技术在海上能源综合利用中的应用,创新服务和运维模式,以对多种能源的生产过程进行优化整合,提高生产效率。

4.聚合力,谋划全产业链资源整合共享方案

目前,海上风电产业链各环节间、环节各企业间壁垒所带来的技术力量分散、资金不集中、重复投入等问题不容忽视。因此,极有必要整合产业链上下游资源,集中优势力量和资金共同开展科研攻关、试验测试、成果转化,实现资源共享、风险共担、优势互补等,加速科技成果产出。

(二)以政府支持激发行业成长信心

“国补”退坡之后,在一定时间阶段内仍需地方政府给予适当的政策支持使海上风电的开发得以持续,市场保持较好的活跃度,为行业成长及创新提供良好环境和条件。一是重视海上资源评估、地质勘察等基础性工作,建立海洋、气象、海事、渔业、军事、环保等有关部门深度参与规划的机制,提升服务水平,提高项目立项效率。二是要以规模化开发为导向,做好统筹规划和顶层设计,优化电力生产和输送通道布局,形成海上风电集中连片有序开发格局。三是给予海上风电项目补贴或税收优惠政策,降低项目长期贷款利率及用海成本,对重大创新技术与示范项目给予资金支持。

四、集团公司实践路径探索

集团公司心怀“国之大者”,坚持绿色转型发展,勇当科技创新排头兵。因此,解决“卡脖子”问题,突破制约海上风电高质量发展的瓶颈,对集团公司扛起国家使命、彰显央企担当有至关重要的意义。

(一)加快关键核心技术攻关,助力产业结构优化升级

集团公司始终将科技创新摆在突出位置,坚持服务国家战略,在海上风电方面,牵头承担多项海上风电“卡脖子”关键技术攻关任务。2021年6月10日,bet3365官网-海装H171-5MW机组在bet3365官网如东H3风电场成功吊装,该机组实现一级部件国产化率100%、整机国产化率97.6%,对于我国海上风电全产业链国产化及大型海上风电机组定制化开发具有重要的推动意义。集团公司在海上风电“卡脖子”关键技术攻关上已经迈出了至关重要的引领性步伐,未来我们要在此基础上继续加大对原创性、引领性技术的研发投入:一是重视试验数据和核心技术积累,不断推动国产碳纤维叶片、主轴承、PLC、IGBT等的可靠性提升和技术迭代升级,最终实现在大型机组中的商业化应用。二是坚持问题导向,开展平价、深远海风电关键技术研发,布局储备前沿技术,形成规划、设计、制造、施工、运维一体化解决方案,引领海上风电技术和产业发展。

(二)做实做强创新联合体,打造产业链协同创新体系和生态

2021年6月25日,集团公司在北京牵头成立海上风电产业技术创新联合体(以下简称“联合体”),标志着集团公司开启了打造现代产业链“链长”的新征程。自联合体成立以来,集团公司深入贯彻“海上装备制造、风机制造、海上输电系统、数字化管理技术、打造国际标准”五位一体融合发展理念,依托示范项目牵引带动上下游企事业单位协同开展关键核心技术攻关。为进一步做实做强联合体,作为联合体牵头单位,我们要强化顶层设计,在保障资金持续充足投入的基础上,以市场化应用为导向布局创新链,建立资源共享和成果转化促进机制,建设国家级试验测试和科研创新平台,打造持续、开放、共享的产业链协同创新体系和生态。

(三)打造海上风电产业母港,建成一体化海上风电基地

国内现有海上风电母港重在引入大型制造,缺乏功能统筹规划,难以充分降低海上风电物流及运维成本。因此,冲破现有海上风电母港开发模式,打造面向海上风电机组大型化、基地规模化、运维智能化的产业母港势在必行。我们要在“十四五”海上风电重点开发区域的海上风电产业母港建设中发挥积极引领作用,从海上风电全产业链和全生命周期出发,以“补短板”和“锻长板”关键技术产业化为导向,并充分考虑周边区域当前及未来海上风电发展需求,打造集装备制造、检测认证、施工安装、智能管理、运行维护、港口服务等具有bet3365官网特色、全产业链高度一体化的海上风电产业母港。

(四) 提前布局海上“能源岛”,实现海域立体空间充分利用

海上“能源岛”是规模化综合利用风能、太阳能、波浪能等多种形式能源的枢纽,为远离陆地的升压/换流、储能、制氢、海水养殖、海水淡化、运维基地等提供场所,可系统性解决深远海风电场建设、送出及运维难题,提高深远海风电场效益。因此,有必要提前布局研发多种能源或资源集成的海上“能源岛”关键技术,为海上风电创造更大的发展空间。

(五)拓展延伸业务链,主动融入新模式新业态

海上风电未来必然要深度融入源网荷储的多元互动。为更好参与电力市场交易和综合能源服务,必须做好集中功率预测和与多种资源融合技术研究、应用以及数字化转型工作。因此,需要加快建设面向数字化、智能化场景的大数据、超级计算中心,开展全要素水文与气象预报、电力交易策略、资源综合利用与智慧管理等技术研究与应用,实现业务链一体化协同发展。

(六)建设国际标准化人才队伍,掌握国际标准制定主导权

掌握国际标准制定的主导权,使国际标准体现集团公司作为牵头单位的海上风电产业技术创新联合体的技术水平和特色,这是集团公司提升国际品牌影响力、增强软实力的基石。充分利用海上风电发展的战略机遇期,培养一批国际化的技术人才队伍,专注海上风电国际标准的制定,通过集中攻关所带来的海上风电技术进步推动建立更加完善的海上风电国际标准体系。

五、结语

为实现“双碳”目标,我国海上风电必须走出一条自主自强的发展之路。当前是海上风电成长的关键期,坚定不移推动海上风电科技创新、培育新兴业态和增长极是为我国经济建设和能源转型提供坚强、绿色、持续支撑的关键。作为持续引领电力行业技术进步的能源央企,集团公司正在以实际行动成为推动我国海上风电产业发展的先锋队和排头兵,为“双碳”目标持续贡献更多的智慧和力量。

(本文系bet3365官网党校第7期青干班专题研究成果,专题组成员:闫姝、高太振、高强、郭海全、姚天耀。)

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