來源：《能見》

文：李洋

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)邁向深遠(yuǎn)海的距離再次被拉近。

12月10日，由中國(guó)海裝牽頭自主研發(fā)的“扶搖號(hào)”浮式風(fēng)電機(jī)組浮體平臺(tái)，在黃埔文沖成功下線。

據(jù)了解，“扶搖號(hào)”配備6.2MW抗臺(tái)型I類風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，機(jī)位點(diǎn)平均水深達(dá)65米，是國(guó)內(nèi)首臺(tái)深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電機(jī)組。同時(shí)，采用三葉片、上風(fēng)向、變槳變速、三級(jí)齒輪箱增速、永磁發(fā)電機(jī)+全功率變頻器的技術(shù)路線，具有高發(fā)電量、高可靠性、高安全性、高集成性和高可維性等特點(diǎn)。

經(jīng)過10余年發(fā)展，我國(guó)海上風(fēng)電從潮間帶走向近海，現(xiàn)在正由近海走向深遠(yuǎn)海。國(guó)家氣候中心數(shù)據(jù)顯示，深海風(fēng)資源總量約10億千瓦，相當(dāng)于近海風(fēng)資源的2倍，發(fā)展?jié)摿�巨大，發(fā)展深海域海上風(fēng)電技術(shù)勢(shì)在必行。

而浮式風(fēng)電是走入深遠(yuǎn)海最重要的選擇。

進(jìn)入12月，海上風(fēng)電去國(guó)補(bǔ)也步入倒計(jì)時(shí)，海上風(fēng)電即將面臨平價(jià)考驗(yàn)，擺在業(yè)內(nèi)最現(xiàn)實(shí)的問題還是如何降低海風(fēng)成本？深遠(yuǎn)海風(fēng)電商業(yè)化發(fā)展還有幾步？海風(fēng)平價(jià)還有多遠(yuǎn)？

對(duì)于整機(jī)企業(yè)來說，要實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電的平價(jià)上網(wǎng)，就必須考慮如何更好地研制出符合中國(guó)海上環(huán)境特點(diǎn)的產(chǎn)品，并為未來發(fā)展做好技術(shù)儲(chǔ)備。

因此，越是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻，越需要加大技術(shù)創(chuàng)新力度。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，面向深遠(yuǎn)海，浮式風(fēng)電將成為繼風(fēng)機(jī)大型化之后，海上風(fēng)電的主要降本方式。

融合發(fā)展推動(dòng)行業(yè)扶搖直上

 “十四五”時(shí)期，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的重心正在向海上風(fēng)電轉(zhuǎn)移。隨著近海資源的規(guī)�；�規(guī)劃與開發(fā)，從資源存量方面看，深遠(yuǎn)海的開發(fā)需求逐步浮出水面，深遠(yuǎn)海風(fēng)力大而穩(wěn)定，場(chǎng)址資源制約因素少，使得邁向深遠(yuǎn)海的步伐逐漸加快。

我國(guó)的浮式風(fēng)電技術(shù)研發(fā)是從2013年開始由政府層面推動(dòng)的。該項(xiàng)目開展了一些前瞻性的研究，形成了一些設(shè)計(jì)方案，但未繼續(xù)進(jìn)行樣機(jī)試制及產(chǎn)業(yè)化工作。2017年之后，國(guó)內(nèi)一些企業(yè)及單位開始著手進(jìn)行樣機(jī)開發(fā)。2018年，工信部公示的高技術(shù)船舶擬立項(xiàng)科研項(xiàng)目里，中國(guó)海裝申報(bào)的“海上浮式風(fēng)電裝備研制”項(xiàng)目成功立項(xiàng)，該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)國(guó)家層面的浮式風(fēng)電樣機(jī)項(xiàng)目。同時(shí)，獲批投資15960萬元，也是工信部重大專項(xiàng)歷年支持項(xiàng)目中金額最大的風(fēng)電裝備研發(fā)項(xiàng)目。

2021年12月10日，中國(guó)海裝“扶搖號(hào)”浮式風(fēng)電機(jī)組浮體平臺(tái)成功下線。該項(xiàng)目下線標(biāo)志著工信部《海上浮式風(fēng)電裝備研制》項(xiàng)目取得里程碑式的成果，將為我國(guó)海上風(fēng)電走向深遠(yuǎn)海奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

對(duì)比國(guó)外，我國(guó)對(duì)于浮式風(fēng)電的探索時(shí)間并不久。當(dāng)前，海上浮式風(fēng)電面臨的挑戰(zhàn)在于和固定式機(jī)組相比，成本還比較高。另外，在國(guó)內(nèi)尚未長(zhǎng)時(shí)間規(guī)�；瘧�(yīng)用，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)尚存在不確定的地方，還需要進(jìn)行大量測(cè)試和驗(yàn)證工作來促使技術(shù)成熟。

中國(guó)海裝學(xué)科帶頭人董曄弘在接受「能見」采訪時(shí)表示：“主要的技術(shù)瓶頸在于，目前浮式風(fēng)電的一體化載荷及動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)尚未形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)和體系（世界范圍內(nèi)），相關(guān)研究還在各大研究機(jī)構(gòu)大力開展，目前可用的商業(yè)或?qū)W術(shù)路徑比較多，但還沒有成為主流共識(shí)的方法，因此只能采用多渠道并行，交叉比對(duì)的方式來降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)�！�

據(jù)了解，浮式風(fēng)電是跨學(xué)科特征非常明顯的一種新型裝備，它的研制需要將風(fēng)電技術(shù)和海洋工程技術(shù)以非常深入的程度相融合。

董曄弘表示，浮式風(fēng)電與船舶有著千絲萬縷的聯(lián)系。風(fēng)電裝備與海工裝備的有機(jī)結(jié)合，需同時(shí)具備風(fēng)電裝備和海工裝備的研制技術(shù)、測(cè)試技術(shù)。漂浮式研究的思路包括兩種，一是以風(fēng)電裝備的思路開展設(shè)計(jì)將浮動(dòng)平臺(tái)視作特殊的基礎(chǔ)支撐形式，一是以海工裝備的思路開展設(shè)計(jì)將風(fēng)電機(jī)組視作水面結(jié)構(gòu)物。

“在過去，風(fēng)電技術(shù)和海洋工程技術(shù)的結(jié)合點(diǎn)相對(duì)較少，固定式風(fēng)電主要是在施工安裝環(huán)節(jié)會(huì)涉及到與海洋工程的合作，而在浮式風(fēng)電上，從設(shè)計(jì)、分析、機(jī)組控制，再到縮比模型試驗(yàn)，裝備制造，施工等全過程環(huán)節(jié)都需要將風(fēng)電行業(yè)和海工行業(yè)融合。”董曄弘進(jìn)一步解釋。

風(fēng)電+海工，讓中國(guó)海裝在浮式風(fēng)電研發(fā)的賽道上占盡有利地位。

一方面是，中國(guó)船舶集團(tuán)有著60多年的涉海實(shí)踐，擁有國(guó)內(nèi)實(shí)力強(qiáng)勁的自主研發(fā)與生產(chǎn)體系，具備強(qiáng)大的機(jī)、電、液、控一體化裝備制造服務(wù)保障能力，形成了從葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)到機(jī)座、機(jī)架、塔筒、輪轂等全系列制造能力，從資源開發(fā)、零部件制造、整機(jī)研發(fā)、工程安裝、運(yùn)維服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈保障能力，是我國(guó)唯一具備較完整風(fēng)電裝備研制生產(chǎn)服務(wù)保障體系的專業(yè)化集團(tuán)。所以，中國(guó)海裝牽頭開展浮式風(fēng)電的研究，一開始就具備了天然的優(yōu)勢(shì)和能力。

另一方面，中國(guó)海裝是“國(guó)家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心”和“國(guó)家企業(yè)技術(shù)中心”平臺(tái)建設(shè)單位，專業(yè)從事風(fēng)電裝備研制及其系統(tǒng)總成、新能源投資開發(fā)和風(fēng)電場(chǎng)工程技術(shù)服務(wù)，可以有效解決“卡脖子”問題。

大鵬一日同風(fēng)起，扶搖直上九萬里。“扶搖號(hào)”浮式風(fēng)電機(jī)組浮體平臺(tái)成功研制和實(shí)施，填補(bǔ)了我國(guó)目前在大功率海上浮式風(fēng)電裝備一體化設(shè)計(jì)及應(yīng)用驗(yàn)證方面的空白，為我國(guó)深遠(yuǎn)海風(fēng)電規(guī)�；�發(fā)展提供必要的技術(shù)支撐，對(duì)實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要的意義。

技術(shù)創(chuàng)新才是平價(jià)有力支撐

今年10月，中國(guó)首次超越英國(guó)成為全球第一大海上風(fēng)電市場(chǎng)，總裝機(jī)容量達(dá)10.48GW。

國(guó)際能源署認(rèn)為，憑借浮式風(fēng)機(jī)技術(shù)，海上風(fēng)電場(chǎng)能夠歐順利向更深海域發(fā)展，到2040年，海上浮式風(fēng)電發(fā)電量可達(dá)世界電力需求的11倍。目前，歐洲各國(guó)、美國(guó)及日本政府都在大力推進(jìn)浮式風(fēng)電設(shè)備發(fā)展，預(yù)計(jì)至2030年，全球并網(wǎng)型海上浮式風(fēng)電裝備的裝機(jī)容量有望達(dá)到30GW。

英國(guó)第三方咨詢機(jī)構(gòu)CarbonTrust2020年7月發(fā)布的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，中國(guó)的漂浮式風(fēng)電市場(chǎng)將在2025年達(dá)到20MW，在2030年達(dá)到495MW，在2035年達(dá)到2500MW，在2040年達(dá)到7000MW。而按照目前國(guó)內(nèi)漂浮式風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，數(shù)據(jù)將有望超過以上預(yù)測(cè)值。

這些數(shù)據(jù)無不在顯示著，浮式風(fēng)電前景廣闊。那么，被業(yè)內(nèi)看好的浮式風(fēng)電的優(yōu)勢(shì)究竟體現(xiàn)在哪里？

傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組通常固定在近海海床，而浮式機(jī)組固定在深遠(yuǎn)海域。與傳統(tǒng)機(jī)組相比，漂浮式機(jī)組不僅不影響漁業(yè)以及近岸相關(guān)產(chǎn)業(yè)，還能夠獲得深遠(yuǎn)海域穩(wěn)定的風(fēng)電資源。而浮式風(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)也有很多，包括風(fēng)機(jī)、基礎(chǔ)+系泊、動(dòng)態(tài)電纜、升壓換流站等。

發(fā)展海上風(fēng)電，最重要的就是技術(shù)支持。董曄弘介紹：“海裝開發(fā)的浮式風(fēng)電裝備，采用從機(jī)位點(diǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)輸入，進(jìn)行了完整的正向開發(fā)流程，在設(shè)計(jì)中將機(jī)組-浮體-系泊系統(tǒng)作為一個(gè)整體開展設(shè)計(jì)迭代。因此，海裝浮式風(fēng)電研制形成的一個(gè)主要核心技術(shù)就是全流程全系統(tǒng)正向設(shè)計(jì)技術(shù)，這是未來浮式風(fēng)電降本的必由之路。”

此外，董曄弘補(bǔ)充道：“在一體化仿真方面，由于目前全球都尚未形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)化仿真分析流程和方法，在各種仿真路徑各有側(cè)重、互有優(yōu)劣的情況下，海裝采用雙路徑同步推進(jìn)，交叉比對(duì)，并與水池試驗(yàn)相互校驗(yàn)的方式來保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而形成了自己對(duì)仿真分析的理解。浮體設(shè)計(jì)上，采用了非常簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)形式，在保證水動(dòng)力學(xué)性能的前提下降低了工程量，也減少了結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)。”

據(jù)了解，浮體是整個(gè)浮式風(fēng)電裝備中制造占地最多，重量最大，制造難度最高的部件。相對(duì)而言，風(fēng)電機(jī)組雖然復(fù)雜程度最高，但是生產(chǎn)工藝成熟、配套齊全，制造難度并不大。而塔筒、系泊、海纜等都是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的配套件，制造難度也較低。浮體則是定制化設(shè)計(jì)，是非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，因此浮式風(fēng)電浮體主體的制造完成，標(biāo)志著浮式風(fēng)電裝備的主體制造環(huán)節(jié)已基本完成。

而浮式風(fēng)電的定制化特點(diǎn)，與海洋環(huán)境的多變有關(guān)。董曄弘表示：“浮式風(fēng)電的設(shè)計(jì)，與機(jī)位點(diǎn)的氣候（風(fēng)況、溫濕度、鹽霧濃度、極端天氣狀況等）、水文（波浪、海流、潮汐等）、地質(zhì)條件都密切相關(guān)，中國(guó)的海岸線很長(zhǎng)，環(huán)境條件千差萬別，因此針對(duì)不同機(jī)位點(diǎn)的海洋環(huán)境開展針對(duì)性的定制化研究是最有效最經(jīng)濟(jì)的手段�！�

“中國(guó)海裝在浮式風(fēng)電定制化設(shè)計(jì)上所具備的能力來自于本臺(tái)樣機(jī)研制過程中所掌握全流程全系統(tǒng)正向設(shè)能力，這是定制化設(shè)計(jì)的重要保障，以及中國(guó)海裝所具備的一體化仿真分析能力，這使得海裝在定制化設(shè)計(jì)中具備了設(shè)計(jì)成本優(yōu)化的能力，有助于在未來降低浮式風(fēng)電的成本，具備更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力�！倍瓡虾霃�(qiáng)調(diào)。

關(guān)于機(jī)組智能化方面，董曄弘介紹道：“海裝浮式風(fēng)電裝備配備了激光測(cè)風(fēng)雷達(dá)等多種傳感器，全方位對(duì)環(huán)境及機(jī)組的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)配備智能抗臺(tái)風(fēng)策略、電磁阻尼振動(dòng)抑制技術(shù)等多種智能化手段來保證機(jī)組的順利平穩(wěn)運(yùn)行�！�

目前，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為漂浮式風(fēng)電在降本方面，還有很多精細(xì)化的工作要進(jìn)行。其實(shí)總結(jié)一下，降本的有效途徑主要體現(xiàn)在規(guī)�；�、定制化、智能化和大型化四個(gè)方面，但是歸根到底還是技術(shù)創(chuàng)新。

平價(jià)，著眼點(diǎn)不僅僅是成本的降低，更應(yīng)該是全行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。中國(guó)海裝在“創(chuàng)新引領(lǐng)，海陸并舉，向海圖強(qiáng)”的戰(zhàn)略指導(dǎo)下，創(chuàng)造了一項(xiàng)項(xiàng)全國(guó)和全球記錄，打破了國(guó)外的技術(shù)的壟斷，引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展方向，帶動(dòng)了大型海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，有力促進(jìn)了國(guó)家海上風(fēng)電發(fā)展戰(zhàn)略的落實(shí)落地。

縱觀“十四五”期間的海上風(fēng)電，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，還會(huì)蘊(yùn)藏著哪些可能性不得而知，但隨著“雙碳”目標(biāo)的持續(xù)推進(jìn)，隨著行業(yè)從業(yè)者對(duì)風(fēng)電發(fā)展的理性回歸，對(duì)于市場(chǎng)發(fā)展的渴望愈發(fā)旺盛，拋開所謂的經(jīng)驗(yàn)和捷徑，回歸行業(yè)本身，輸出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，才是顛撲不破的發(fā)展“秘訣”。