在12月7日舉辦的“2019中國海上風(fēng)電工程技術(shù)大會(huì )”上，來(lái)自整機商、開(kāi)發(fā)商、設計院等單位的專(zhuān)家濟濟一堂，各抒己見(jiàn)。其中，“中國海上風(fēng)電的降本之路”是與會(huì )者最關(guān)心和討論最熱烈的話(huà)題。
中國海上風(fēng)電經(jīng)過(guò)近五年的加速發(fā)展，截至今年10月底累計并網(wǎng)510萬(wàn)千瓦，已提前完成“十三五”原規劃目標，項目遍布江蘇、上海、福建、浙江、遼寧、廣東、天津等沿海各省。截至2018年底，從單機容量來(lái)看，4兆瓦機組累計裝機最多，容量達到234.8萬(wàn)千瓦，占52.8%。當前，5兆瓦已成海上風(fēng)電項目招標的主流機型，7兆瓦風(fēng)機已實(shí)現商業(yè)化運行，10兆瓦風(fēng)機正在加快國產(chǎn)化進(jìn)程。
根據目前國內海上風(fēng)電項目竣工決算統計，江蘇、浙江地區的建設投資約1.5萬(wàn)元-1.7萬(wàn)元/千瓦，福建、廣東約1.7萬(wàn)-2萬(wàn)/千瓦。根據金風(fēng)科技總工翟恩地的演講顯示，中國海上風(fēng)電要實(shí)現到2025年平價(jià)上網(wǎng)（0.38元/kWh），單位千瓦投資要降到9500元/kW以下，對應的主機價(jià)格只有5000元/kW。
面對如此嚴峻的降本壓力，與會(huì )各路專(zhuān)家紛紛開(kāi)出“良方”，包括抓好前端設計、集中連片開(kāi)發(fā)、完善成熟產(chǎn)業(yè)鏈、多樣化融資、開(kāi)放市場(chǎng)競爭和提升創(chuàng )新能力等等。但其中提到最多的還屬“采用大兆瓦機組”，其理由基本是相同規模的風(fēng)場(chǎng)可以減少風(fēng)機基礎數量和施工安裝工作量。
但歐洲的發(fā)展經(jīng)驗真的可在中國原封不動(dòng)的照搬嗎？大兆瓦真的意味著(zhù)高發(fā)電量嗎？
筆者認為，開(kāi)發(fā)商在選擇風(fēng)電機組時(shí)核心考慮的應是全生命周期的平準化度電成本（LCOE）。這其中就包含運維期成本（Opex）的優(yōu)化，而機組可靠性是在早期需重點(diǎn)考慮的降本因素。
水規總院新能源綜合處處長(cháng)胡小峰也表達了相同的看法，他認為：“可靠性是降低成本很重要的方向，設備可靠性的挑戰和運維效率以及長(cháng)期運營(yíng)帶來(lái)的葉尖腐蝕（編者注：葉片前緣侵蝕）、軸承失效等是不容忽視的?，F在一些廠(chǎng)家采用激進(jìn)的設計方案和控制手段可讓有效利用小時(shí)數達到4000到4500小時(shí)，但風(fēng)機葉片、風(fēng)機基礎等部件在長(cháng)期超高效運行狀態(tài)下會(huì )慢慢暴露問(wèn)題，如何保證機組在20到25年的運行周期一直如此高效的運轉下去，這是行業(yè)包括風(fēng)機廠(chǎng)家和設計單位都應該考慮的事。”
為此，國家能源局新能源和可再生能源司處長(cháng)王大鵬在大會(huì )主旨發(fā)言中指出，“目前國內海上風(fēng)電尚處于起步階段，一些核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備有待突破，重要裝備有待加強，成本下降任務(wù)比較艱巨，短期供應鏈偏緊，設備質(zhì)量和工程質(zhì)量有待進(jìn)一步提升。”
遠景能源海上產(chǎn)品線(xiàn)總經(jīng)理謝德奎從供應鏈角度也表達了對行業(yè)的擔憂(yōu)：“海上風(fēng)機部件有很多瓶頸，一個(gè)是葉片,一個(gè)是主軸承。”他認為：“下一步我們必須走到碳纖維葉片這個(gè)無(wú)人區，才能夠使葉片在風(fēng)輪不斷變大的過(guò)程中把重量控制住，從而控制住整個(gè)設備的成本。然而碳纖維葉片的設計和關(guān)鍵工藝供應鏈全部掌握在德國、日本等國手中，成本非常高昂。這是我們的瓶頸。碳纖維供應今年甚至明年會(huì )持續緊張。工藝水平和投資跟不上葉片長(cháng)度變化導致產(chǎn)能受限。另外，如果沒(méi)有充分測試驗證以及論證時(shí)間，風(fēng)險也非常高。”
至于主軸承這個(gè)瓶頸，謝德奎認為：“單列圓錐軸承（TRB）和雙列圓錐軸承（DRTRB）對軸承裝配工藝精度要求很高，對加工尺寸非常敏感，對游隙配合度的要求甚至達到了微米級，這是海上大風(fēng)機到8MW不二的選擇。目前，國內沒(méi)有一家軸承廠(chǎng)能夠生產(chǎn)，這意味著(zhù)國內要跟全球搶供應鏈。遠景選擇的調心滾子軸承（SRB）是比較成熟的技術(shù)，已布局了十幾條生產(chǎn)線(xiàn)，它擁有全球充沛的供應鏈。一個(gè)海外典型供應商產(chǎn)能分析顯示，全年能夠產(chǎn)3700套，足夠支撐5、6兆瓦的海上風(fēng)機。”
談起大兆瓦，明陽(yáng)智能總工賀小兵也認為：“大容量（風(fēng)機）只是容量大，不代表經(jīng)濟性，我們今后選擇風(fēng)機不是一定大就好，而是要選擇最好的性?xún)r(jià)比，就是單位千瓦掃風(fēng)面積。有的廠(chǎng)家推出10兆瓦甚至更大的，不一定經(jīng)濟，平價(jià)時(shí)代我們追求的是單位千瓦掃風(fēng)面積。”
筆者認為，針對長(cháng)江以北的海上風(fēng)電低風(fēng)速區域，中等容量（如5兆瓦）配備大葉輪能夠實(shí)現最佳性?xún)r(jià)比，部分廠(chǎng)家也是按照這種思路供貨的。雖然中國福建等海上高風(fēng)速區域使用大容量機組可降低單位千瓦工程造價(jià)，但如果配備相對小尺寸葉片會(huì )導致功率曲線(xiàn)后移，無(wú)法在中等風(fēng)速區域盡量多發(fā)電。于是，有些廠(chǎng)商為了更高發(fā)電量也在配長(cháng)葉片，這樣可在前幾年帶來(lái)較好的發(fā)電收益，但從長(cháng)遠來(lái)看，風(fēng)險是巨大的。
首先，中國東南沿海臺風(fēng)頻發(fā)，對長(cháng)葉片是嚴峻的挑戰。其次，長(cháng)期運行會(huì )增加葉片疲勞載荷，并且葉片前緣侵蝕嚴重，氣動(dòng)性能下降，在生命周期中有更換葉片的風(fēng)險，其多發(fā)電量可能無(wú)法彌補中期更換葉片帶來(lái)的損失。所以如何在保證可靠性的前提下，達到全生命周期發(fā)電量效益最大化，是風(fēng)機廠(chǎng)商需要平衡的因素。
遠景目前正在集成全球數據繪制中國海上LCOE地圖，通過(guò)在不同兆瓦的風(fēng)機模型中輸入不同海洋地質(zhì)數據、風(fēng)速數據能夠推出風(fēng)機塔筒成本和重量，把這些放到平臺之后就能繪制出中國海上風(fēng)電LCOE地圖。在LCOE計算的公式里，遠景做了敏感性分析，發(fā)電量在LCOE模型中占50%，也就是風(fēng)機多發(fā)的電能夠把多出的基建成本、風(fēng)機成本抵掉，如果風(fēng)機質(zhì)量不好、質(zhì)保成本大幅度提升，發(fā)電量會(huì )急劇下來(lái)，OPEX會(huì )上升。
根據模型，基于各環(huán)節的技術(shù)成熟度和成本假設現狀，最好的收益率關(guān)注點(diǎn)不在更大的兆瓦，而在關(guān)注LCOE，通過(guò)提高發(fā)電量可以抵掉風(fēng)機和其它成本的增加。
