文 | 華夏能源網(wǎng)
“怕風(fēng)不來又怕風(fēng)亂來”，這是所有風(fēng)電人的擔(dān)憂。如今，一股妖風(fēng)席卷了中國東南部和南部沿海，運(yùn)營中的海上風(fēng)電場正在歷經(jīng)一場“大考”。
“華夏能源網(wǎng)&華夏風(fēng)電”獲悉，近日，海南文昌一風(fēng)電場因臺(tái)風(fēng)“摩羯”侵襲而導(dǎo)致多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組折斷，事故損失慘重。據(jù)了解，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組折斷的原因，一方面是因?yàn)榕_(tái)風(fēng)的最大風(fēng)力（62米/秒）超過了項(xiàng)目招標(biāo)風(fēng)機(jī)的規(guī)格“50年一遇最大風(fēng)速為50米/秒”；另一原因是該項(xiàng)目正處于建設(shè)中。
值得注意的是，涉事風(fēng)電場所利用的風(fēng)資源雖然主要為海風(fēng)，但由于風(fēng)電機(jī)組主要安裝在陸地上，還屬于陸上風(fēng)電的范疇。行業(yè)更為擔(dān)心的海上風(fēng)電、尤其是漂浮式海上風(fēng)電，反倒經(jīng)受住了此次超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)。
圍繞此次事故，行業(yè)內(nèi)關(guān)于“海風(fēng)‘大躍進(jìn)’”“陸上風(fēng)機(jī)能否下?！钡仍掝}再上熱議。
漂浮式海風(fēng)能渡劫，是因?yàn)椤翱古_(tái)風(fēng)”
漂浮式海上風(fēng)電，是未來深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電開發(fā)的主要技術(shù)。此前，挪威船級社（DNV）的一項(xiàng)調(diào)查顯示，漂浮式海上風(fēng)電在全球正處于發(fā)展的早期階段，未來30年全球?qū)惭b約300GW的海上漂浮式風(fēng)電；到2050年，所有海上風(fēng)電裝機(jī)容量的15%將來自漂浮式渦輪機(jī)。
盡管全球多國均成功安裝了漂浮式海上風(fēng)電，并完成了可行性驗(yàn)證，但人們?nèi)詫ζ浞€(wěn)定性、尤其是能否抵御臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣的侵襲產(chǎn)生質(zhì)疑。
在國內(nèi)，目前投運(yùn)（在建）的漂浮式海風(fēng)共有6處。在本次臺(tái)風(fēng)的侵襲中，均表現(xiàn)得十分優(yōu)異。而主要原因是各項(xiàng)目能夠?qū)L(fēng)險(xiǎn)前置，將極端天氣納入了風(fēng)險(xiǎn)范疇。
在海南文昌，還投建有國內(nèi)首臺(tái)“雙百”漂浮式風(fēng)電平臺(tái)——海油觀瀾號(hào)。
據(jù)了解，海油觀瀾號(hào)機(jī)組采用的是明陽智能（SH：601615）自主研發(fā)的深遠(yuǎn)?？古_(tái)風(fēng)型風(fēng)機(jī)，最高可抵抗17級臺(tái)風(fēng)。因此在本次“摩羯”臺(tái)風(fēng)中經(jīng)受住了考驗(yàn)。
明陽智能位于廣東陽江的另一處漂浮式海風(fēng)項(xiàng)目，也是全球最大的漂浮式風(fēng)機(jī)明陽天成號(hào)同樣經(jīng)受住了此次臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)。而該機(jī)組在今年7月初剛剛完成吊裝。
值得一提的是，明陽天成號(hào)設(shè)計(jì)獨(dú)具一格，其采用了雙塔筒設(shè)計(jì)，兩座塔筒呈“V”字安裝在平臺(tái)上，每個(gè)塔筒上分別裝有一臺(tái)8.3 MW海上風(fēng)機(jī)，合計(jì)16.6 MW。據(jù)稱，這種“V”字形塔筒與單點(diǎn)系泊、下風(fēng)向風(fēng)機(jī)三大結(jié)構(gòu)相結(jié)合，能夠在臺(tái)風(fēng)來臨時(shí)，風(fēng)機(jī)能夠自適應(yīng)地讓風(fēng)輪始終正對來風(fēng)方向。
在陽江，還投建有全球首個(gè)抗臺(tái)風(fēng)型漂浮式風(fēng)電機(jī)組及基礎(chǔ)平臺(tái)——三峽引領(lǐng)號(hào)。
該機(jī)組于2021年12月正式并網(wǎng)發(fā)電。據(jù)了解，在最初設(shè)計(jì)時(shí)，便將臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)作為重點(diǎn)問題加以考慮。彼時(shí)，國外已建漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目適應(yīng)的最高風(fēng)速是50米/秒，而三峽引領(lǐng)號(hào)則設(shè)計(jì)為可抵抗最大風(fēng)速超70米/秒的17級臺(tái)風(fēng)。
迄今，三峽引領(lǐng)號(hào)已經(jīng)經(jīng)歷了多個(gè)臺(tái)風(fēng)大考，其中包括2022年7月上旬的臺(tái)風(fēng)“暹芭”該臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度達(dá)到12級，風(fēng)速每秒37米。這一項(xiàng)目在極端天氣條件下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，為后期國內(nèi)投建漂浮式海風(fēng)項(xiàng)目積累了經(jīng)驗(yàn)。
大型化加速，驗(yàn)證是關(guān)鍵
投建漂浮式海風(fēng)是為了走向深遠(yuǎn)海，為了匹配深遠(yuǎn)海更多的風(fēng)資源和更大的風(fēng)速，也要求大容量的漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組。但在已經(jīng)投運(yùn)的漂浮式海風(fēng)機(jī)組中，單機(jī)容量最大的為海油觀瀾號(hào)，為7.25MW。
但是，就目前還未正式投運(yùn)的3個(gè)漂浮式海風(fēng)項(xiàng)目來看，2個(gè)項(xiàng)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(fēng)在內(nèi)的海上風(fēng)電來說，大容量的風(fēng)電機(jī)組不僅意味著能捕捉更多的風(fēng)，發(fā)更多的電，也意味著承擔(dān)著更大的風(fēng)險(xiǎn)。有機(jī)構(gòu)測算顯示，假設(shè)一個(gè)海上風(fēng)場項(xiàng)目的內(nèi)部收益率（IRR）理論上為12%，增加5次故障就會(huì)使其跌至11%，一次批量故障將會(huì)使其跌至7%。
華夏能源網(wǎng)&華夏風(fēng)電注意到，當(dāng)前，國內(nèi)海風(fēng)正進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，尤其是海上風(fēng)電機(jī)組大型化方面，顯得更加激進(jìn)。
一方面，新增大容量風(fēng)電機(jī)組占比逐漸提高。
中國風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)（CWEA）數(shù)據(jù)顯示，2022年，國內(nèi)新增吊裝的海上風(fēng)電機(jī)組中，單機(jī)容量10MW及以上的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)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(xù)走高。
另一方面，大兆瓦風(fēng)電機(jī)組下海速度加快。
僅在今年6月，就有多項(xiàng)突破。首先，遠(yuǎn)景能源16.7MW風(fēng)電機(jī)組在江蘇射陽并網(wǎng)；隨后，電氣風(fēng)電（SH：688660）發(fā)布了全球單機(jī)容量最大的低頻海上風(fēng)電機(jī)組，單機(jī)容量達(dá)到16MW；26日，東方電氣（SH：600875）18MW機(jī)型在廣東汕頭風(fēng)電臨海試驗(yàn)基地實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，刷新已并網(wǎng)機(jī)組單機(jī)容量的世界紀(jì)錄；4天后，中船海裝18MW海上風(fēng)電機(jī)組完成吊裝。
然而值得注意的是，海上18MW機(jī)型大多正式發(fā)布于去年10月份的北京風(fēng)能展期間或之后，還不足一年的時(shí)間，已完成了吊裝或并網(wǎng)。速度可嘉，但其穩(wěn)定性、可靠性如何，還需時(shí)間的驗(yàn)證。
“旱鴨子”下海使不得
海南文昌風(fēng)電場風(fēng)機(jī)倒塔事件發(fā)生后，關(guān)于“陸上風(fēng)機(jī)能不能搬運(yùn)到海上”這一話題，再次引發(fā)業(yè)內(nèi)人士的爭論。
在去年，國內(nèi)某海上風(fēng)機(jī)的一場事故，原因就指向項(xiàng)目的建設(shè)施工就是“將陸上風(fēng)機(jī)直接搬運(yùn)到了海上”。
爭論的焦點(diǎn)在于海上風(fēng)機(jī)產(chǎn)能和交付的問題。
2020年前后，伴隨陸上風(fēng)電“搶裝潮”的逐漸收尾，海上風(fēng)電“搶裝潮”開啟，但是海上風(fēng)電開發(fā)者面臨一個(gè)重要挑戰(zhàn)，即海上風(fēng)機(jī)組產(chǎn)能不足，交付成了重要問題。
數(shù)據(jù)顯示，彼時(shí)，國內(nèi)累計(jì)核準(zhǔn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目大約4000萬千瓦，各省在建海上風(fēng)電容量約2000萬千瓦，而國內(nèi)整機(jī)商的海上風(fēng)機(jī)交付能力不超過1000萬千瓦。
據(jù)介紹，陸上風(fēng)機(jī)和海上風(fēng)機(jī)并無本質(zhì)區(qū)別，主要由于運(yùn)行環(huán)境不同，海上風(fēng)機(jī)組須達(dá)到更高的防腐、防雷、抗臺(tái)風(fēng)等級和標(biāo)準(zhǔn)，具備更高的海況環(huán)境適應(yīng)性；海上平均風(fēng)速普遍高于陸上，所以海上風(fēng)機(jī)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(fēng)電機(jī)組，海上風(fēng)電機(jī)組需要達(dá)到更高質(zhì)量和可靠性。字面上看來不大的差別，實(shí)際上從設(shè)計(jì)源頭上就已經(jīng)開始分化，決定了風(fēng)機(jī)的整體可靠性，若想通過后期的“技術(shù)改造”來實(shí)現(xiàn)，實(shí)則難度巨大。
另外，在技術(shù)路線上，陸上風(fēng)機(jī)組和海上風(fēng)機(jī)組的分歧越來越大——到底是適用雙饋機(jī)組，還是適用全功率機(jī)組？
比較而言，因運(yùn)維便捷且成本略占優(yōu)勢，雙饋機(jī)組目前在陸上風(fēng)電項(xiàng)目市場接受度非常高；全功率機(jī)組雖然成本相對較高，但技術(shù)路線在超大功率場景有其獨(dú)特的優(yōu)勢，機(jī)電相對解耦，電網(wǎng)適應(yīng)能力強(qiáng)，主要應(yīng)用在海上風(fēng)電項(xiàng)目中。
陸上風(fēng)電機(jī)組的成熟度，僅看容量來說，也能滿足部分海上風(fēng)電場的建設(shè)要求。但從穩(wěn)定性、可靠性上來說，“旱鴨子”下海必須謹(jǐn)慎，風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)應(yīng)放于首位。