陳冰

風(fēng)電是目前世界范圍內(nèi)發(fā)展速度最快的新能源,而中國(guó)更是全球風(fēng)電發(fā)展最快的國(guó)家之一。2009年中國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量總量位居世界第一。如今,國(guó)內(nèi)外風(fēng)電巨頭對(duì)中國(guó)迅速升溫的海上風(fēng)電市場(chǎng)虎視眈眈,“跑馬圈?！睙崆楦邼q。

新能源在哪里?

水電,嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài);太陽(yáng)能,多晶硅污染至今難解;核電,“功在當(dāng)代,罪在后代”?風(fēng)電,下一個(gè)救命稻草?

從世界各國(guó)的新能源戰(zhàn)略來(lái)看,風(fēng)電是目前世界范圍內(nèi)發(fā)展速度最快的新能源,現(xiàn)在全世界每年新增發(fā)電裝機(jī)超過(guò)4000萬(wàn)千瓦,很多國(guó)家都把風(fēng)電作為能源發(fā)展重點(diǎn),而中國(guó)更是全球風(fēng)電發(fā)展最快的國(guó)家之一。2009年,中國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量1200萬(wàn)千瓦,總量在世界居第一位。

6月7日至9日“2010上海國(guó)際海上風(fēng)電及風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈大會(huì)暨展覽會(huì)”在上海召開,維斯塔斯、華銳、上海電氣、湘電風(fēng)能等一干國(guó)內(nèi)外風(fēng)電巨頭對(duì)著國(guó)內(nèi)迅速升溫的海上風(fēng)電市場(chǎng)虎視眈眈,“跑馬圈?！睙崆楦邼q。雖然對(duì)海上風(fēng)電的質(zhì)疑之聲從來(lái)就沒有停止過(guò),但風(fēng)電巨頭們堅(jiān)信:屬于他們的時(shí)代來(lái)啦!

提速發(fā)展

風(fēng)電利用分為陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電兩種。其中海上風(fēng)電以風(fēng)速快、風(fēng)資源持續(xù)穩(wěn)定、發(fā)電量大、不占用寶貴的土地資源,且靠近經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),距離電力負(fù)荷中心近,風(fēng)電并網(wǎng)和消納容易等特點(diǎn)被寄予厚望。不過(guò)自上世紀(jì)90年代末,丹麥建立第一座海上風(fēng)電場(chǎng)以來(lái),世界海上風(fēng)電的發(fā)展一直躑躅不前,主要原因是技術(shù)復(fù)雜、安裝、運(yùn)行、維護(hù)的成本高,一直不被開發(fā)商看好。

但是,歐洲和美國(guó)在海上風(fēng)電技術(shù)的研發(fā)卻沒有停滯,海上風(fēng)電開發(fā)的技術(shù)難關(guān)被不斷攻克,同時(shí)隨著歐洲,特別是丹麥、德國(guó)等國(guó)家的陸地風(fēng)電資源基本開發(fā)完畢,減排溫室氣體和提高可再生能源比例的要求,使得海上風(fēng)電被提上議事日程。自2008年開始,世界海上風(fēng)電有了新的飛躍,2008和2009連續(xù)兩年海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量超過(guò)了500兆瓦,兩年的風(fēng)電安裝量超過(guò)了過(guò)去累計(jì)裝機(jī)容量的總和。

中國(guó)風(fēng)電的路上資源目前主要集中在西北部,特點(diǎn)是距離電力消費(fèi)地較遠(yuǎn),存在著運(yùn)輸、消納等問(wèn)題,而海上風(fēng)電則靠近東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),有著較好的電力市場(chǎng)來(lái)消納海上風(fēng)電。按照業(yè)內(nèi)人士的保守估計(jì),我國(guó)近海區(qū)域、海平面以上50米高度技術(shù)可開發(fā)的風(fēng)能儲(chǔ)量約為2億千瓦。這意味著我國(guó)海上風(fēng)力發(fā)電前景廣闊。按照中國(guó)政府承諾到2020年非化石能源消費(fèi)占能源消費(fèi)總量中達(dá)到15%的比例,風(fēng)電,特別是海上風(fēng)電無(wú)疑將扮演重要角色。

東海大橋海上風(fēng)電項(xiàng)目是全球歐洲之外第一個(gè)海上風(fēng)電并網(wǎng)項(xiàng)目,中國(guó)第一個(gè)國(guó)家海上風(fēng)電示范項(xiàng)目?？傃b機(jī)容量102兆瓦,全部采用華銳風(fēng)電自主研發(fā)的34臺(tái)3兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組。預(yù)計(jì)未來(lái)年發(fā)電量可達(dá)2.6億千瓦時(shí),所發(fā)電能將通過(guò)海底電纜輸送回陸地,可供上海20多萬(wàn)戶居民使用一年,相當(dāng)于每年節(jié)約燃煤10萬(wàn)噸,每年減排二氧化碳20萬(wàn)噸。目前,首批機(jī)組已正式投運(yùn),全部機(jī)組將于6月底并網(wǎng)發(fā)電,為世博會(huì)提供清潔能源。

據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露,當(dāng)時(shí),國(guó)外某風(fēng)機(jī)制造商看到中國(guó)海上風(fēng)電缺少經(jīng)驗(yàn)和技術(shù),漫天要價(jià),后來(lái)還是華銳風(fēng)電承擔(dān)了此項(xiàng)目,才打破了國(guó)際壟斷,并大大降低了成本,縮短了工期。此外,東海大橋海上風(fēng)電項(xiàng)目全部設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、海上運(yùn)輸和安裝工作均由國(guó)內(nèi)企業(yè)完成,徹底打破了國(guó)際巨頭的壟斷和封鎖。

但這個(gè)帶有樣本性質(zhì)的工程多少還是讓人心有疑慮?！鞍凑湛茖W(xué)的研制程序,一般的海上風(fēng)電機(jī)組樣機(jī)需要先在陸上試運(yùn)行,然后再到海上,而且從樣機(jī)運(yùn)行到投入生產(chǎn)至少需要一年的時(shí)間?！币晃徊辉竿嘎缎彰膶＜抑赋?國(guó)外超過(guò)5兆瓦的海上風(fēng)機(jī)一般需要在岸上運(yùn)行監(jiān)測(cè)3年以上,并進(jìn)行海上惡劣環(huán)境下的風(fēng)機(jī)各參數(shù)非標(biāo)準(zhǔn)排量模擬仿真試驗(yàn)后,才逐漸確定批量生產(chǎn)。而國(guó)內(nèi)風(fēng)機(jī)老大華銳風(fēng)機(jī)4年前才開始涉足海上風(fēng)機(jī)領(lǐng)域,據(jù)此,外國(guó)咨詢公司預(yù)言目前運(yùn)營(yíng)的國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)質(zhì)量問(wèn)題,可能在未來(lái)兩到三年后集中爆發(fā)。

更令人擔(dān)心的是,海上風(fēng)場(chǎng)將遭遇臺(tái)風(fēng)的威脅,桑美臺(tái)風(fēng)2006年登陸浙江,最大風(fēng)速78米/秒,導(dǎo)致浙江蒼南風(fēng)電場(chǎng)28臺(tái)風(fēng)機(jī)倒了20臺(tái),整個(gè)風(fēng)場(chǎng)幾乎報(bào)廢。上海電氣副總經(jīng)理劉琦表示,現(xiàn)在的風(fēng)場(chǎng)規(guī)劃大多在長(zhǎng)江以北受臺(tái)風(fēng)影響較小的區(qū)域,大家會(huì)在積累了相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)的前提下,再逐步向有臺(tái)風(fēng)影響的區(qū)域推進(jìn)。“隨著技術(shù)的發(fā)展,對(duì)抗臺(tái)風(fēng)已經(jīng)不是難題。”

強(qiáng)者游戲

隨著5月18日海上風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)的啟動(dòng),國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電設(shè)備巨頭紛紛布局蘇北這一我國(guó)首個(gè)特許權(quán)招標(biāo)集中地。值得關(guān)注的是,巨頭們此次布局的目標(biāo)機(jī)型、單機(jī)容量分別達(dá)到了2.5兆瓦、3兆瓦,甚至5兆瓦?？缭礁哒淄呒?jí)別門檻的速度,令磨礪多年才實(shí)現(xiàn)大功率風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)化的國(guó)際巨頭不禁發(fā)出“不可思議”的驚嘆。

實(shí)際上,在經(jīng)歷“引進(jìn)、復(fù)制和消化”階段后,“再創(chuàng)新”成為當(dāng)前中國(guó)風(fēng)電整機(jī)制造業(yè)的主題。

2009年,華銳風(fēng)電成為中國(guó)第一、全球第三的風(fēng)電裝備企業(yè)。華銳風(fēng)電科技(集團(tuán))股份有限公司副總裁陶剛指出,目前制約全球海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素是大容量、可靠性的海上風(fēng)電機(jī)組的技術(shù)研發(fā)和規(guī)模化生產(chǎn)。華銳風(fēng)電從2006年起,就開始了3兆瓦和5兆瓦海上和潮間帶風(fēng)電機(jī)組的研制。

湘電風(fēng)能則通過(guò)買入總部位于荷蘭烏特勒支的離岸風(fēng)機(jī)制造商Darwind資產(chǎn),直接獲得了5兆瓦直驅(qū)風(fēng)機(jī)的技術(shù)以及2兆瓦的風(fēng)機(jī)生產(chǎn)線。一直強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)的上海電氣風(fēng)電設(shè)備有限公司雖然與東海大橋一期失之交臂,卻對(duì)二期項(xiàng)目志在必得。公司副總經(jīng)理劉琦在接受記者采訪時(shí)表示,當(dāng)初鑒于對(duì)自身技術(shù)的考慮,放棄了東海大橋一期項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)最近三四年的發(fā)展,公司自主研發(fā)的3.6MW海上風(fēng)機(jī)本月即將下線,8月并網(wǎng)運(yùn)行?！昂芏喙径荚谫I圖紙、買設(shè)計(jì),我們堅(jiān)定地走自主研發(fā)的技術(shù)路線。眼下看來(lái)我們似乎慢了一些,但循序漸進(jìn)、穩(wěn)扎穩(wěn)打的策略會(huì)讓我們走得更遠(yuǎn)?！?/p>

在歐洲,德國(guó)、荷蘭、英國(guó)的風(fēng)機(jī)制造公司已經(jīng)走得很遠(yuǎn)。他們不僅在各自風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上推出了6兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī),更是開始了10兆瓦的海上風(fēng)機(jī)研發(fā)計(jì)劃。不過(guò)2兆瓦-3兆瓦級(jí)以下單機(jī)容量的機(jī)組仍將長(zhǎng)期存在(畢竟現(xiàn)在安裝的機(jī)組生命周期長(zhǎng)達(dá)20年)。

除了向大容量進(jìn)發(fā),由淺水走向“深藍(lán)”是國(guó)外風(fēng)電巨頭摸索海上風(fēng)電的另外一個(gè)趨勢(shì)。海上風(fēng)力發(fā)電的兩種主要方式分別是淺海的座底式和深海的浮體式。座底式是歐洲海上風(fēng)電的基本模式,而深海浮體式則以其適應(yīng)性和高效律被業(yè)界寄予厚望。

目前,挪威斯塔萬(wàn)格世界上首臺(tái)深海浮體式海上風(fēng)電項(xiàng)目已經(jīng)開始試運(yùn)行。挪威石油公司和挪威政府為這一海上風(fēng)電項(xiàng)目已先后投入超過(guò)一億歐元,如此巨大的前期投入目的是讓這一項(xiàng)目能夠具備最大的經(jīng)濟(jì)效益和最穩(wěn)定的運(yùn)行效果。

斯塔萬(wàn)格這臺(tái)浮體式風(fēng)力發(fā)電機(jī)集中了世界上與該項(xiàng)目相關(guān)的最尖端的技術(shù)要素,從海底鋼纜的選擇到平臺(tái)穩(wěn)定技術(shù),從風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身到整體控制系統(tǒng),從重量分布測(cè)算到關(guān)鍵材料的選擇,無(wú)一不代表了目前世界上最頂級(jí)的工程技術(shù)。

國(guó)家發(fā)改委能源研究所可再生能源發(fā)展中心副主任高虎指出,海上風(fēng)電代表了當(dāng)今風(fēng)電技術(shù)的最高水平,要求設(shè)備高可靠、易安裝、易維護(hù)。雖然市場(chǎng)規(guī)模龐大,但風(fēng)險(xiǎn)也極高。因此,敢于和能夠進(jìn)入海上風(fēng)電制造領(lǐng)域的企業(yè)只能是極少數(shù)研發(fā)實(shí)力雄厚、技術(shù)成熟、經(jīng)驗(yàn)豐富的企業(yè)。

海上風(fēng)電5大難題

首先是風(fēng)能資源的問(wèn)題。海上風(fēng)資源數(shù)據(jù)的不確定性是目前開發(fā)海上風(fēng)電項(xiàng)目的一個(gè)難題。據(jù)悉,海上氣象參數(shù)觀測(cè)比較困難,近海陸地氣象站所測(cè)的風(fēng)速風(fēng)向受地面粗糙度及大氣穩(wěn)定度影響,不能直接代表海上風(fēng)況,海上風(fēng)能資源缺乏長(zhǎng)期、準(zhǔn)確的實(shí)測(cè)資料。

氣象局今年年初才完成了我國(guó)首次風(fēng)能資源詳查和評(píng)價(jià),并公布階段性成果,測(cè)得我國(guó)5米到25米水深線以內(nèi)近海區(qū)域、海平面以上50米高度可裝機(jī)容量約2億千瓦。而在這次勘察前,業(yè)內(nèi)一直認(rèn)為我國(guó)海上風(fēng)能資源高達(dá)7.5億千瓦。

其次是設(shè)備挑戰(zhàn)。與陸上風(fēng)機(jī)相比,海上風(fēng)電設(shè)備所需防腐蝕技術(shù)更為復(fù)雜,要求更高,發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可靠性要求更高、單機(jī)容量要求更大。我國(guó)3兆瓦甚至更大容量的風(fēng)機(jī)技術(shù)與國(guó)外還存在一定的差距,現(xiàn)在歐洲已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了5兆瓦以上的風(fēng)機(jī)生產(chǎn)。一位美國(guó)的風(fēng)電專家表示,在美國(guó),海上風(fēng)電的發(fā)展仍處于技術(shù)研究階段,在陸上風(fēng)電沒有完全開發(fā)之前,不會(huì)大規(guī)模發(fā)展海上風(fēng)電。

除此之外,大多數(shù)中國(guó)兆瓦級(jí)風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)制造企業(yè)還處于研發(fā)或原型設(shè)計(jì)階段,而許多本地零部件制造商與服務(wù)提供商也不能完全滿足該行業(yè)的需求。這都成為制約我國(guó)海上風(fēng)電進(jìn)一步發(fā)展的短板。

成本因素。由于較高的輸電和設(shè)備安裝成本,海上風(fēng)電項(xiàng)目的成本是一般陸上風(fēng)電項(xiàng)目的2.5倍左右。據(jù)了解,國(guó)內(nèi)陸地風(fēng)力發(fā)電工程造價(jià)平均為8000元/千瓦,其中風(fēng)力發(fā)電設(shè)備造價(jià)約5000元/千瓦,而海上風(fēng)電的造價(jià)在2萬(wàn)元/千瓦左右。

公開資料顯示,東海海上風(fēng)電項(xiàng)目一開始的項(xiàng)目成本預(yù)估是6億元,目前成本大概為同等規(guī)模陸上風(fēng)電投資的2-3倍。東海大橋的招標(biāo)上網(wǎng)電價(jià)為0.98元。

“我們將對(duì)東海大橋項(xiàng)目進(jìn)行3-5年的檢測(cè),從而對(duì)海上風(fēng)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性、度電成本進(jìn)行實(shí)際的評(píng)估。同時(shí)進(jìn)一步積累設(shè)備制造、工程建設(shè)等一系列海上風(fēng)電建設(shè)的經(jīng)驗(yàn),再開展大規(guī)模的海上風(fēng)電基地建設(shè),這是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。”中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)副理事長(zhǎng)施鵬飛表示。

安裝維修難。海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行和維護(hù)常常比預(yù)期的要困難得多。因?yàn)榭傻竭_(dá)性差,致使風(fēng)機(jī)的可利用率較低;運(yùn)行和維護(hù)的總成本(包括運(yùn)行和維護(hù)的直接成本和損失的發(fā)電量)可能高于預(yù)期。

目前,主要依靠船只和直升飛機(jī)到達(dá)兩種方式。直升飛機(jī)對(duì)天氣條件要求較多,而且只適合人員到達(dá),無(wú)法協(xié)助更換大型零部件,還要得到相關(guān)法律的許可,成本高昂。根據(jù)丹麥專家介紹,直升飛機(jī)運(yùn)送維修人員的單次成本就達(dá)3000歐元。因?yàn)榭傻竭_(dá)性差,致使風(fēng)機(jī)的可利用率較低。

并網(wǎng)難題。對(duì)于任何風(fēng)電項(xiàng)目而言,電網(wǎng)接入都是其主要障礙之一,海上風(fēng)電項(xiàng)目也不例外。專家表示,海上風(fēng)電為間隙性發(fā)電,對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),海上風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電運(yùn)行效率低,無(wú)功消耗大,系統(tǒng)穩(wěn)定性差,真正滿發(fā)功率不足10%。

雖然海上風(fēng)電場(chǎng)相對(duì)于陸上風(fēng)電場(chǎng)更靠近中國(guó)的經(jīng)濟(jì)中心,電網(wǎng)容量較大,而且海上風(fēng)力較為穩(wěn)定,但是仍然存在諧波污染、電壓波動(dòng)及閃變等問(wèn)題。

中電聯(lián)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2009年中國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)總?cè)萘?613萬(wàn)千瓦,并網(wǎng)風(fēng)電容量較2008年增長(zhǎng)92%,系近年來(lái)風(fēng)電并網(wǎng)增速最快的一年,即便如此,仍有587萬(wàn)千瓦的風(fēng)電因未能并網(wǎng)而空轉(zhuǎn)。

業(yè)內(nèi)人士指出,并網(wǎng)難題的根本在于電網(wǎng)建設(shè)跟不上海上風(fēng)電發(fā)展速度,直接導(dǎo)致電網(wǎng)難以消納新增風(fēng)電。風(fēng)電在電網(wǎng)中的比重超過(guò)5%,就需要以智能電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)控;比重達(dá)到8%~10%以上,如果沒有水電或燃?xì)獍l(fā)電進(jìn)行調(diào)控,則將危及電網(wǎng)安全。