文 | 華夏能源網
“怕風不來又怕風亂來”,這是所有風電人的擔憂。如今,一股妖風席卷了中國東南部和南部沿海,運營中的海上風電場正在歷經一場“大考”。
“華夏能源網&華夏風電”獲悉,近日,海南文昌一風電場因臺風“摩羯”侵襲而導致多臺風電機組折斷,事故損失慘重。據了解,導致風電機組折斷的原因,一方面是因為臺風的最大風力(62米/秒)超過了項目招標風機的規格“50年一遇最大風速為50米/秒”;另一原因是該項目正處于建設中。
值得注意的是,涉事風電場所利用的風資源雖然主要為海風,但由于風電機組主要安裝在陸地上,還屬于陸上風電的范疇。行業更為擔心的海上風電、尤其是漂浮式海上風電,反倒經受住了此次超強臺風的考驗。
圍繞此次事故,行業內關于“海風‘大躍進’”“陸上風機能否下海”等話題再上熱議。
漂浮式海風能渡劫,是因為“抗臺風”
漂浮式海上風電,是未來深遠海海上風電開發的主要技術。此前,挪威船級社(DNV)的一項調查顯示,漂浮式海上風電在全球正處于發展的早期階段,未來30年全球將安裝約300GW的海上漂浮式風電;到2050年,所有海上風電裝機容量的15%將來自漂浮式渦輪機。
盡管全球多國均成功安裝了漂浮式海上風電,并完成了可行性驗證,但人們仍對其穩定性、尤其是能否抵御臺風等惡劣天氣的侵襲產生質疑。
在國內,目前投運(在建)的漂浮式海風共有6處。在本次臺風的侵襲中,均表現得十分優異。而主要原因是各項目能夠將風險前置,將極端天氣納入了風險范疇。
在海南文昌,還投建有國內首臺“雙百”漂浮式風電平臺——海油觀瀾號。
據了解,海油觀瀾號機組采用的是明陽智能(SH:601615)自主研發的深遠海抗臺風型風機,最高可抵抗17級臺風。因此在本次“摩羯”臺風中經受住了考驗。
明陽智能位于廣東陽江的另一處漂浮式海風項目,也是全球最大的漂浮式風機明陽天成號同樣經受住了此次臺風的考驗。而該機組在今年7月初剛剛完成吊裝。
值得一提的是,明陽天成號設計獨具一格,其采用了雙塔筒設計,兩座塔筒呈“V”字安裝在平臺上,每個塔筒上分別裝有一臺8.3 MW海上風機,合計16.6 MW。據稱,這種“V”字形塔筒與單點系泊、下風向風機三大結構相結合,能夠在臺風來臨時,風機能夠自適應地讓風輪始終正對來風方向。
在陽江,還投建有全球首個抗臺風型漂浮式風電機組及基礎平臺——三峽引領號。
該機組于2021年12月正式并網發電。據了解,在最初設計時,便將臺風風險作為重點問題加以考慮。彼時,國外已建漂浮式海上風電項目適應的最高風速是50米/秒,而三峽引領號則設計為可抵抗最大風速超70米/秒的17級臺風。
迄今,三峽引領號已經經歷了多個臺風大考,其中包括2022年7月上旬的臺風“暹芭”該臺風強度達到12級,風速每秒37米。這一項目在極端天氣條件下實現穩定運行,為后期國內投建漂浮式海風項目積累了經驗。
大型化加速,驗證是關鍵
投建漂浮式海風是為了走向深遠海,為了匹配深遠海更多的風資源和更大的風速,也要求大容量的漂浮式海上風電機組。但在已經投運的漂浮式海風機組中,單機容量最大的為海油觀瀾號,為7.25MW。
但是,就目前還未正式投運的3個漂浮式海風項目來看,2個項目一下子跨越到了16MW以上,步幅之大,令人驚嘆。
值得一提的是,對于包括漂浮式海風在內的海上風電來說,大容量的風電機組不僅意味著能捕捉更多的風,發更多的電,也意味著承擔著更大的風險。有機構測算顯示,假設一個海上風場項目的內部收益率(IRR)理論上為12%,增加5次故障就會使其跌至11%,一次批量故障將會使其跌至7%。
華夏能源網&華夏風電注意到,當前,國內海風正進入快速發展時期,尤其是海上風電機組大型化方面,顯得更加激進。
一方面,新增大容量風電機組占比逐漸提高。
中國風能專業委員會(CWEA)數據顯示,2022年,國內新增吊裝的海上風電機組中,單機容量10MW及以上的風電機組裝機容量占比為12.1%,而到了2023年,則一下子提高了46.4%。而到了今年,這一比例仍在持續走高。
另一方面,大兆瓦風電機組下海速度加快。
僅在今年6月,就有多項突破。首先,遠景能源16.7MW風電機組在江蘇射陽并網;隨后,電氣風電(SH:688660)發布了全球單機容量最大的低頻海上風電機組,單機容量達到16MW;26日,東方電氣(SH:600875)18MW機型在廣東汕頭風電臨海試驗基地實現并網,刷新已并網機組單機容量的世界紀錄;4天后,中船海裝18MW海上風電機組完成吊裝。
然而值得注意的是,海上18MW機型大多正式發布于去年10月份的北京風能展期間或之后,還不足一年的時間,已完成了吊裝或并網。速度可嘉,但其穩定性、可靠性如何,還需時間的驗證。
“旱鴨子”下海使不得
海南文昌風電場風機倒塔事件發生后,關于“陸上風機能不能搬運到海上”這一話題,再次引發業內人士的爭論。
在去年,國內某海上風機的一場事故,原因就指向項目的建設施工就是“將陸上風機直接搬運到了海上”。
爭論的焦點在于海上風機產能和交付的問題。
2020年前后,伴隨陸上風電“搶裝潮”的逐漸收尾,海上風電“搶裝潮”開啟,但是海上風電開發者面臨一個重要挑戰,即海上風機組產能不足,交付成了重要問題。
數據顯示,彼時,國內累計核準的海上風電項目大約4000萬千瓦,各省在建海上風電容量約2000萬千瓦,而國內整機商的海上風機交付能力不超過1000萬千瓦。
據介紹,陸上風機和海上風機并無本質區別,主要由于運行環境不同,海上風機組須達到更高的防腐、防雷、抗臺風等級和標準,具備更高的海況環境適應性;海上平均風速普遍高于陸上,所以海上風機要具備更高的抗疲勞性和載荷能力。
簡單來說,相較于陸上風電機組,海上風電機組需要達到更高質量和可靠性。字面上看來不大的差別,實際上從設計源頭上就已經開始分化,決定了風機的整體可靠性,若想通過后期的“技術改造”來實現,實則難度巨大。
另外,在技術路線上,陸上風機組和海上風機組的分歧越來越大——到底是適用雙饋機組,還是適用全功率機組?
比較而言,因運維便捷且成本略占優勢,雙饋機組目前在陸上風電項目市場接受度非常高;全功率機組雖然成本相對較高,但技術路線在超大功率場景有其獨特的優勢,機電相對解耦,電網適應能力強,主要應用在海上風電項目中。
陸上風電機組的成熟度,僅看容量來說,也能滿足部分海上風電場的建設要求。但從穩定性、可靠性上來說,“旱鴨子”下海必須謹慎,風險意識應放于首位。