重启三年后,海南再造海上风电开发热土
据能源圈了解到,从2017年叫停,到2021年重启,如今海南的海上风电开发重上快车道。重启3年后,海南海上风电规划场址已增加至18个,预计规模达2490万千瓦。
近年来,海南大力推进清洁能源岛和自由贸易港建设,海上风电成为新的蓝海,其靠近负荷中心、开发潜力大等特点吸引了众多企业的目光。2023年,海南省发展改革委发布了《海南省2023年重点(重大)项目投资计划》,其中有9项海上风电相关项目,项目主体包括大唐集团、中国海油、中国华能、申能集团等,投资金额近1061亿元,占计划投资能源项目总额的近六成。
与此同时,海南将结合海上风电场规划集中打造风电产业园,围绕风电场发展装备制造产业,以“风电+风机+应用”模式推进海上风电全产业链发展,并提出打造海上风电500亿级产业链的目标。
重点发展海上风电
近两年,琼州海峡俨然成了国内最忙碌的海上风电建设场地。2024年10月底,在超强台风“摩羯”过境1个月后,eo记者实地探访了海南海上风电产业园,从零部件到海上风电场,一切正如火如荼地在海南推进。
“大力发展海上风电是我国能源转型发展的重要支撑,也是减少能源进口依赖,保障能源安全的战略考虑。”大唐海南能源开发有限公司党委委员、纪委书记程永卓说。
海南发展海上风电的优势突出。据海南省可再生能源协会统计,受台湾海峡和季风性气候等因素的影响,海南近海风能资源丰富。以儋州北部海域为例,130米高度年平均风速为7.62米/秒—8.52米/秒,具备大规模开发利用近海风能资源的自然条件。随着“十四五”期间海上风电技术的发展,初步测算规划海域的风电年平均利用小时数可达3400—3600小时。相对陆上风资源,海上风速大且稳定,对电网影响较小,未来可通过保留有功备用或配置储能设备实现一次调频,帮助维持电网频率的稳定。
此外,海南作为海岛省份,电力需求主要集中在岛内,且对绿电需求较大,应用场景较多。这些因素为海南发展可再生能源,推进清洁能源建设提供了重要基础。
为助力海南清洁能源岛建设,实现碳达峰、碳中和目标,南方电网海南电网公司明确,“十四五”时期推动实现海南光伏、海上风电等清洁能源新增装机520万千瓦,清洁能源装机占比由2020年的67%提升至80%以上,清洁能源发电量占比由2020年的50%提升至70%以上。海上风电靠近用电负荷中心,易于消纳,未来,这些绿电还可应用于制氢、储能等关联产业。
虽然海上风电这块“蛋糕”前景诱人,但其资金需求量大、施工难度高、技术要求严等因素也在一定程度上阻碍了投资者的热情。从目前情况来看,海南海上风电的投资企业对相关项目抱有较大信心。
在距离儋州大唐120万千瓦海上风电项目(CZ3)建设现场最近的海岸眺望,可以看到一排排风电机组形成的白色矩阵。作为海南省“十四五”期间第一批通过自然资源部审批的海上风电项目,这些“白色巨塔”将为海南提供源源不断的清洁能源。
据介绍,该项目总投资达146亿元,拟安装120台单机容量为10兆瓦的风力发电机组,配套建设2座220千伏海上升压站和1座陆上集控中心。
大唐海南海上风电事业部总经理张建国告诉记者,该项目建成后,每台风机每转一圈可产生16度电,满负荷运行一小时可发出1万度电,每年可发出36.6亿度电,满足300万个普通家庭一年的用电。
据介绍,该项目从立项开始,大唐就持续开展对标分析、市场调研、风机选型优化。通过优化海缆路线,该项目可节省海缆14.8公里,节省工程造价约1.4亿元。此外,项目与邻近的申能CZ2和中石化CZ4项目针对登陆电缆沟、送出线路、五通一平(通给水,通排水,通电,通路,通讯,平整土地)等环节实施共建工作,降低了项目投资。按照目前海南海上风电的指导价0.4298元/千瓦时进行计算,工程方案和设计优化后,项目收益率将由6.47%提升至7.31%。
尽管海上风电工程项目投资庞大,但通过施工优化和集群开发,加上优越的资源禀赋,海南海上风电项目对开发商来说仍具有极大的吸引力。
把握区位优势 建立本土产业链
儋州市洋浦区,占地1060亩的洋浦海上风电国际产业园(下称“产业园”)正在持续运作生产。该产业园由中国大唐、东方电气、中国电建三家央企联合打造,主要业务包括海上风电装备制造及风电、氢能、海洋牧场、综合能源等产业的投资开发。
依托本地的政策优势和区位优势,该产业园也为海上风电项目节约了资金,提供了电力支持。据海南洋浦海上风电产业发展有限公司总经理林青松介绍,风电产业是一个生存在供应链上的产业,制造成本的80%源于采购成本,头部企业落户在产业园具有示范效应,能吸引更多相关的供应链企业落户,继而降低海上风电项目成本。
东方电气的主机安装厂房内摆满了轮毂、机舱、发电机等各种风电机组零部件,工人们正忙着进行零部件和外壳安装。林青松介绍,一台海上风力发电机的主机组装需要25天左右,预计2024年底将完成大唐CZ3海上风场示范项目60台10兆瓦海上风电机组主机的组装。
厂房内最吸引人眼球的是西侧升降台上安装的两只机械手臂。操作员输入指令后,两只机械臂会自动对准轮毂上的变桨轴承螺栓,机械臂末端套住螺栓开始旋转;几十秒后,机械臂停下,自动寻找下一组螺栓进行施工,整个流程推进迅速,运作流畅。
“以前人工作业需要8个人相互配合,1天仅能拧好一面162组螺栓的螺栓,现在拧好一面只需要3天时间。相当于1台机器人1天就干完了8个人需要干3天的活,工作效率大大提升”,林青松表示。
据介绍,这台螺栓紧固机器人由东方电气风电股份有限公司自主研发。为支持大唐CZ3海上风场等海上风电产业项目建设,东方电气特地将这台机器人调配到产业园,以提高生产效率,满足项目建设需要。
当前,产业园已引入部分主要的零部件和核心制造产业,完成了申能/东方电气风电新能源装备产业、中国大唐/东方电气年产100万千瓦风力发电设备、江苏海力年产200套海上高端装备制造出口基地等6个项目签约,其中包含四宗实体产业链项目和两宗配套服务项目,总固投约56.2亿元。
据现场工作人员介绍,产业园生产的主机通过乙烯码头由运输船运到海上风电场的指定位置。风机安装投用后经海上升压站及配套海缆,把电输送到陆上集控中心,再由陆上集控中心中转并入电网,实现了本地生产、本地使用。
谈及为何落户海南时,林青松表示,儋州洋浦具备大规模开发利用近海风能资源的自然条件,且区位优势显著,有利于企业布局海外市场。此外,自贸港政策在关税减免、降低成本等方面也为企业提供了巨大支持。
未来,产业园还将引进技术运维、检测认证、施工安装、数据中心、深远海相关产业研发中心、储能制造等项目,积极谋划布局氢能等未来下游产业,抢占绿氢(绿醇、绿氨)市场。
事实上,海南绿氢产业布局已经拉开序幕。2024年11月5日,德国西门子能源与申能股份、国家能源集团海南公司、大唐集团海南公司合作签约,四方将在海上风电制绿氢、绿氢生产、港口航运及绿色燃料加注、气电掺氢、碳足迹认证等领域展开深度合作,这将进一步完善儋州洋浦海上风电产业链。
应对超强台风考验
尽管海南已成为海上风电开发的热土,复杂多变的气候和严峻的海洋环境仍为深海施工运维带来不小的挑战。
“海上风电无论是时间还是金钱的投入都至少是陆上风电的十倍。”CZ3海上风场施工方中交三航局的技术人员这么描述正在进行的海上风电项目。
在海上作业,时间就是金钱,尤其是在施工窗口期有限的海南。
受到距离、台风等因素的影响,海南大部分海域环境复杂多变,存在地质软硬层交替出现、季风盛行、海流湍急、涌大浪高等不利条件,造成作业窗口期短、工程难度大等施工障碍。
通常来说,海上施工船航行由于受到航线要求限制,船速会变慢。以儋州CZ3海上风场为例,从码头到风电场的34公里单程航程需要4个小时,一趟来回的油费就达到3万元。工作人员通常早上出发,中午才能抵达风场,作业时间非常短。考虑到施工成本和短暂的作业窗口期,工作人员往往出海一次就要驻留一个多月,在海况气象好的情况下,抢夺宝贵的窗口期。
海上施工,台风是大敌。“台风一来,十天就没了”,上述技术人员告诉记者。对比其他海域,海南是我国经受夏季热带气旋的前沿阵地,据中国天气网统计,1949—2023年间,共有106个台风登陆海南。在遭遇台风等恶劣天气的情况下,施工人员无法对海上风电项目进行作业检修。
风机能否“扛住”台风,是海南岛海域所有海上风电项目面临的最大考验。2024年9月6日,超强台风“摩羯”在海南省文昌市翁田镇沿海地区登陆,登陆时中心附近最大风力17级以上。超强台风肆虐之下,海南文昌一风电项目发生多台风机倒塔事故。
事后有专家分析,一方面,由于该海上风电项目还在建,尚未通电,偏航系统无法发挥作用去调整受力角度,所以机组无法承受住台风的侵袭。另一方面,“摩羯”台风是历史上少有的超强台风,破坏力强,其风速远远超过国家标准对风电机组的要求。
不过,除了上述发生事故的风机,海南实际上有不少风场“扛住”了“摩羯”台风的冲击,正常运行。据介绍,这些风电场在设计阶段就根据场址的风资源情况进行了抗台风设计,招标时选择抗台型风机;而大部分抗台型风机都配备了极端载荷,当风速达到25米/秒时,系统会自动切除运行。
以CZ3海上风电场为例,工作人员针对吊装完未调试的风电机组,采用被动式防台策略,协调相关单位手动启动柴油发电机,调整风机由抗涡激模式转为防台模式,保证台风期间的偏航对风,增强风机的抗台风能力。
值得注意的是,随着海上风电的规模化发展,海南的风电项目还将向深远海迈进。为了匹配深远海更丰富的风资源和更大的风速,更大容量的海上风电机组也成为必然选择。但大容量的风电机组虽然能捕捉更多的风、发更多的电,也意味着将承受更大的风险。相比陆上风电,海上风电机组对质量和可靠性的要求更高。由于运行环境不同,海上风电机组要达到更高的防腐、防雷、抗台风等级和标准,具备更高的海况环境适应性以及更高的抗载荷能力。
随着国内风机厂商对台风机理的了解更为深入,抗台风机组的技术水平也在不断提高。如何在保障项目运行可靠性的同时,降低运维成本,既扛得住台风等极端天气,还守得住利润,是海南海上风电产业未来发展需要面对的重要课题。
资讯来源:南方能源观察
免责声明: 本站内容转载自合作媒体、机构或其他网站的信息,转载此文仅出于传递更多信息的目的,但这并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本站所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本站内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。