從歐洲經(jīng)驗看中國海上風電發(fā)展問題、路徑

Kurt Andersen

（遠景能源全球技術(shù)委員會主任）

中國海上風電盡管起步較晚，但裝機規(guī)模連續(xù)幾年快速增長。2018年中國海上風電新增裝機容量達到165萬千瓦，同比增長42.7%，海上風電新增裝機首次超過歐洲國家，占全球新增裝機容量40%，位居第一。但同時，中國海上風電亦存在大兆瓦風機技術(shù)儲備不足、供應(yīng)鏈不完善等情況，其中補貼退坡導致的“搶裝”，更為行業(yè)發(fā)展帶來不確定因素。

在海上風電項目前期，通過各種測試設(shè)備和大量數(shù)據(jù)來進行風場的定義。采用歐洲最知名的哥白尼衛(wèi)星獲得包括風、土壤以及海洋洋流數(shù)據(jù)在內(nèi)的大數(shù)據(jù)。這些大數(shù)據(jù)結(jié)合測量設(shè)備，可以很早就獲得未來規(guī)劃風場的信息，并且通過度電成本分析判斷什么樣的機型最適合這樣的風電場。

此外，歐洲國家在開發(fā)海上風電上非常有耐心和計劃。以丹麥政府為例，20年前就致力于清潔能源風電為基礎(chǔ)的基本國策，至少以五年計劃為周期來規(guī)劃風電，政府出面主導投標競價，建立了一整套更細致的系統(tǒng)開發(fā)計劃。英國有明確的round1、round2、round3，分別明確在哪些地方進行開發(fā)，開發(fā)多少容量。這些清晰的開發(fā)計劃都明確了開發(fā)容量、位置和時間。明確的計劃讓整個海上風電生態(tài)系統(tǒng)，包括開發(fā)商、主機廠、配件廠，以及整個港口區(qū)域都可以針對性地去做相應(yīng)的規(guī)劃，然后按照節(jié)奏去開發(fā)。雖然開發(fā)速度沒有那么快，但是效率非常高，沒有浪費。

盡管政策驅(qū)動的市場也可以促進海上風電生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)，但欲速則不達，有些本需通過正常的開發(fā)節(jié)奏來驗證和閉環(huán)的技術(shù)被提前應(yīng)用到海上風電，加大了海上風電的風險。歐洲海上風電的開發(fā)歷史經(jīng)驗也表明成熟技術(shù)對海上風電開發(fā)的重要性。

歐洲海上風電早期通過公開的宏觀大數(shù)據(jù)及前期測量來獲取風場的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并通過一系列的模型測算以最優(yōu)度電成本規(guī)劃選址選型，這些是目前中國所缺失的。

歐洲海上風電經(jīng)驗和開放的風電場數(shù)據(jù)可以為中國海上風電優(yōu)化提供參考，但中國海上風電的環(huán)境跟歐洲、美國都不一樣，中國同行不能直接套用歐洲已經(jīng)獲得的經(jīng)驗，必須研究自己的特殊工況。

首先，中國的海床地質(zhì)跟歐洲不一樣，有很深的淤泥，而且海床從南到北差異非常大，福建、廣東很多項目是巖基，但在歐洲海上風電很少有巖基的項目。此外，歐洲沒有臺風，但中國的臺風風速能達到將近每秒80米，這些都是中國海上風電需要特殊解決的問題。

其次，歐洲跟中國的風資源也不同，歐洲目前開發(fā)的海上風電集中在北海和波羅的海海域，風速將近11米/秒，海床較深，出現(xiàn)更大的兆瓦機組是通過LCOE (平準化電力成本) 模型確定的方向，這就是為什么走出歐洲后，丹麥DONG能源首先來到了中國臺灣，相同的工況可以用相同的策略開發(fā)。

面對國內(nèi)大部分7.5米/秒的風速和比較淺的海床，選擇什么樣的風機同樣應(yīng)該聽從LCOE模型的反饋，LCOE模型會幫助開發(fā)商做出決策。

國內(nèi)的遠景能源在全球設(shè)立研發(fā)團隊，遠景格林威治集成海上風電基礎(chǔ)環(huán)境大數(shù)據(jù)和先進的設(shè)計優(yōu)化模型算法，支撐基于最優(yōu)度電成本的投資決策。同時，集成國家權(quán)威機構(gòu)的水深和海床地質(zhì)數(shù)據(jù)，基于海上設(shè)施大數(shù)據(jù)和算法模型繪制海上LCOE圖譜，提供更可靠的投資決策。

格林威治從整個風場角度，通過對電氣線路建模，以及土壤的地質(zhì)建模和風機建模，來定位產(chǎn)品規(guī)劃。同時通過先進的數(shù)據(jù)測量技術(shù)來獲得風速、海床、土壤等數(shù)據(jù)。然后將這些數(shù)據(jù)以及歐洲風場已經(jīng)運行的數(shù)據(jù)，放在遠景建立的模型上對比，來校正模型。

什么樣的機型與中國風電最匹配？臺風、中風速、淺海地區(qū)等不同區(qū)域的差異較大。遠景能源根據(jù)供應(yīng)鏈，在不同的海域，根據(jù)LCOE模型謹慎選擇最應(yīng)該規(guī)劃的機型，這也是遠景能源目前的海上機組兆瓦級別還停留在5.2兆瓦的原因。5.2兆瓦可以精準匹配到江蘇、山東、浙江一帶。江蘇海域?qū)Χ入姵杀痉浅Ｃ舾校绻麤]有精準的模型來度量度電成本，就無法準確定義最適合的機型。

2018年末，受政策預期影響，福建、廣東等沿海省份加速核準海上風電項目。今年5月24日國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于完善風電上網(wǎng)電價政策的通知》，規(guī)定將海上風電標桿上網(wǎng)電價改為指導價且逐年下調(diào)。2019年符合規(guī)劃、納入財政補貼年度規(guī)模管理的新核準近海風電指導價調(diào)整為每千瓦時0.8元，2020年調(diào)整為每千瓦時0.75元，同時新核準海上風電項目全部通過競爭方式確定上網(wǎng)電價。

中國海上風電剛剛起步，大兆瓦技術(shù)尚不成熟、供應(yīng)鏈尚不完善，“搶裝”給行業(yè)帶來更多不確定因素。如何在2021年底時間節(jié)點前給業(yè)主高質(zhì)量的交付？2021年之后海上風電電價進一步下降，怎樣才是未來更具競爭力的風機？這是整個行業(yè)需要共同面對和重視的問題，也是對開發(fā)商和主機廠戰(zhàn)略定力和選擇的考驗。

批量生產(chǎn)大風機對工藝的穩(wěn)定性、一致性有很大挑戰(zhàn)，這是目前中國風機供應(yīng)鏈較難克服的問題。做一款大兆瓦的樣機不難，量產(chǎn)之后如何保障可靠供應(yīng)和質(zhì)量的穩(wěn)定挑戰(zhàn)更大。2018年，遠景能源202天完成30萬千瓦國家電投上海電力大豐海上項目的交付，創(chuàng)下行業(yè)記錄。遠景目前海上4X兆瓦產(chǎn)品已經(jīng)累計交付1.2吉瓦以上，今明兩年海上產(chǎn)品的產(chǎn)能仍有擴容空間。遠景4X/5X兆瓦海上產(chǎn)品供應(yīng)鏈布局非常成熟穩(wěn)定，關(guān)鍵戰(zhàn)略大部件例如葉片、齒輪箱，鑄件基本都是三家以上供應(yīng)商。此外，遠景掌握了整機設(shè)計和核心戰(zhàn)略部件的研發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了關(guān)鍵戰(zhàn)略部件的OEM化，對整個交付過程中的供應(yīng)和質(zhì)量保障有充分信心。

影響中國海上風電度電成本的關(guān)鍵因素是發(fā)電量，發(fā)電量影響50%以上的度電成本，提升10%的發(fā)電量可以降低9%的度電成本。2021年后，怎樣的風機才能應(yīng)對未來更具挑戰(zhàn)的度電成本要求？只有對未來鑄件加工設(shè)備尺寸的上限、碳纖維技術(shù)和供應(yīng)鏈對大規(guī)模量產(chǎn)的支撐、更高可靠性和高性能傳動鏈的可獲得性等問題充分研究，同時結(jié)合中國海上不同海域、不同海況和不同工程造價綜合考慮，才能清楚解析什么機型具有最優(yōu)度電成本。遠景未來會不斷優(yōu)化度電成本，在平衡功率、葉片的基礎(chǔ)上，堅定不移地提高發(fā)電量。

（本文作者遠景能源全球技術(shù)委員會主任Kurt Andersen曾在瑞典大瀑布電力公司擔任高級顧問，在西門子擔任發(fā)電機組負責人，擁有30多年風電技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)的豐富經(jīng)驗，非常熟悉中歐海上風電發(fā)展歷程。）