來(lái)源：《能見(jiàn)》

文：李洋

風(fēng)電產(chǎn)業(yè)邁向深遠海的距離再次被拉近。

12月10日，由中國海裝牽頭自主研發(fā)的“扶搖號”浮式風(fēng)電機組浮體平臺，在黃埔文沖成功下線(xiàn)。

據了解，“扶搖號”配備6.2MW抗臺型I類(lèi)風(fēng)力發(fā)電機組，機位點(diǎn)平均水深達65米，是國內首臺深遠海浮式風(fēng)電機組。同時(shí)，采用三葉片、上風(fēng)向、變槳變速、三級齒輪箱增速、永磁發(fā)電機+全功率變頻器的技術(shù)路線(xiàn)，具有高發(fā)電量、高可靠性、高安全性、高集成性和高可維性等特點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)10余年發(fā)展，我國海上風(fēng)電從潮間帶走向近海，現在正由近海走向深遠海。國家氣候中心數據顯示，深海風(fēng)資源總量約10億千瓦，相當于近海風(fēng)資源的2倍，發(fā)展潛力巨大，發(fā)展深海域海上風(fēng)電技術(shù)勢在必行。

而浮式風(fēng)電是走入深遠海最重要的選擇。

進(jìn)入12月，海上風(fēng)電去國補也步入倒計時(shí)，海上風(fēng)電即將面臨平價(jià)考驗，擺在業(yè)內最現實(shí)的問(wèn)題還是如何降低海風(fēng)成本？深遠海風(fēng)電商業(yè)化發(fā)展還有幾步？海風(fēng)平價(jià)還有多遠？

對于整機企業(yè)來(lái)說(shuō)，要實(shí)現海上風(fēng)電的平價(jià)上網(wǎng)，就必須考慮如何更好地研制出符合中國海上環(huán)境特點(diǎn)的產(chǎn)品，并為未來(lái)發(fā)展做好技術(shù)儲備。

因此，越是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻，越需要加大技術(shù)創(chuàng )新力度。業(yè)內普遍認為，面向深遠海，浮式風(fēng)電將成為繼風(fēng)機大型化之后，海上風(fēng)電的主要降本方式。

融合發(fā)展推動(dòng)行業(yè)扶搖直上

 “十四五”時(shí)期，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的重心正在向海上風(fēng)電轉移。隨著(zhù)近海資源的規�；�規劃與開(kāi)發(fā)，從資源存量方面看，深遠海的開(kāi)發(fā)需求逐步浮出水面，深遠海風(fēng)力大而穩定，場(chǎng)址資源制約因素少，使得邁向深遠海的步伐逐漸加快。

我國的浮式風(fēng)電技術(shù)研發(fā)是從2013年開(kāi)始由政府層面推動(dòng)的。該項目開(kāi)展了一些前瞻性的研究，形成了一些設計方案，但未繼續進(jìn)行樣機試制及產(chǎn)業(yè)化工作。2017年之后，國內一些企業(yè)及單位開(kāi)始著(zhù)手進(jìn)行樣機開(kāi)發(fā)。2018年，工信部公示的高技術(shù)船舶擬立項科研項目里，中國海裝申報的“海上浮式風(fēng)電裝備研制”項目成功立項，該項目是國內首個(gè)國家層面的浮式風(fēng)電樣機項目。同時(shí)，獲批投資15960萬(wàn)元，也是工信部重大專(zhuān)項歷年支持項目中金額最大的風(fēng)電裝備研發(fā)項目。

2021年12月10日，中國海裝“扶搖號”浮式風(fēng)電機組浮體平臺成功下線(xiàn)。該項目下線(xiàn)標志著(zhù)工信部《海上浮式風(fēng)電裝備研制》項目取得里程碑式的成果，將為我國海上風(fēng)電走向深遠海奠定堅實(shí)基礎。

對比國外，我國對于浮式風(fēng)電的探索時(shí)間并不久。當前，海上浮式風(fēng)電面臨的挑戰在于和固定式機組相比，成本還比較高。另外，在國內尚未長(cháng)時(shí)間規�；瘧�用，技術(shù)風(fēng)險尚存在不確定的地方，還需要進(jìn)行大量測試和驗證工作來(lái)促使技術(shù)成熟。

中國海裝學(xué)科帶頭人董曄弘在接受「能見(jiàn)」采訪(fǎng)時(shí)表示：“主要的技術(shù)瓶頸在于，目前浮式風(fēng)電的一體化載荷及動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)尚未形成成熟的標準和體系（世界范圍內），相關(guān)研究還在各大研究機構大力開(kāi)展，目前可用的商業(yè)或學(xué)術(shù)路徑比較多，但還沒(méi)有成為主流共識的方法，因此只能采用多渠道并行，交叉比對的方式來(lái)降低設計風(fēng)險�！�

據了解，浮式風(fēng)電是跨學(xué)科特征非常明顯的一種新型裝備，它的研制需要將風(fēng)電技術(shù)和海洋工程技術(shù)以非常深入的程度相融合。

董曄弘表示，浮式風(fēng)電與船舶有著(zhù)千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。風(fēng)電裝備與海工裝備的有機結合，需同時(shí)具備風(fēng)電裝備和海工裝備的研制技術(shù)、測試技術(shù)。漂浮式研究的思路包括兩種，一是以風(fēng)電裝備的思路開(kāi)展設計將浮動(dòng)平臺視作特殊的基礎支撐形式，一是以海工裝備的思路開(kāi)展設計將風(fēng)電機組視作水面結構物。

“在過(guò)去，風(fēng)電技術(shù)和海洋工程技術(shù)的結合點(diǎn)相對較少，固定式風(fēng)電主要是在施工安裝環(huán)節會(huì )涉及到與海洋工程的合作，而在浮式風(fēng)電上，從設計、分析、機組控制，再到縮比模型試驗，裝備制造，施工等全過(guò)程環(huán)節都需要將風(fēng)電行業(yè)和海工行業(yè)融合。”董曄弘進(jìn)一步解釋。

風(fēng)電+海工，讓中國海裝在浮式風(fēng)電研發(fā)的賽道上占盡有利地位。

一方面是，中國船舶集團有著(zhù)60多年的涉海實(shí)踐，擁有國內實(shí)力強勁的自主研發(fā)與生產(chǎn)體系，具備強大的機、電、液、控一體化裝備制造服務(wù)保障能力，形成了從葉片、齒輪箱、發(fā)電機、控制系統到機座、機架、塔筒、輪轂等全系列制造能力，從資源開(kāi)發(fā)、零部件制造、整機研發(fā)、工程安裝、運維服務(wù)等全產(chǎn)業(yè)鏈保障能力，是我國唯一具備較完整風(fēng)電裝備研制生產(chǎn)服務(wù)保障體系的專(zhuān)業(yè)化集團。所以，中國海裝牽頭開(kāi)展浮式風(fēng)電的研究，一開(kāi)始就具備了天然的優(yōu)勢和能力。

另一方面，中國海裝是“國家海上風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)研究中心”和“國家企業(yè)技術(shù)中心”平臺建設單位，專(zhuān)業(yè)從事風(fēng)電裝備研制及其系統總成、新能源投資開(kāi)發(fā)和風(fēng)電場(chǎng)工程技術(shù)服務(wù)，可以有效解決“卡脖子”問(wèn)題。

大鵬一日同風(fēng)起，扶搖直上九萬(wàn)里�！胺鰮u號”浮式風(fēng)電機組浮體平臺成功研制和實(shí)施，填補了我國目前在大功率海上浮式風(fēng)電裝備一體化設計及應用驗證方面的空白，為我國深遠海風(fēng)電規�；�發(fā)展提供必要的技術(shù)支撐，對實(shí)現海上風(fēng)電裝備制造業(yè)自主創(chuàng )新與產(chǎn)業(yè)升級具有重要的意義。

技術(shù)創(chuàng )新才是平價(jià)有力支撐

今年10月，中國首次超越英國成為全球第一大海上風(fēng)電市場(chǎng)，總裝機容量達10.48GW。

國際能源署認為，憑借浮式風(fēng)機技術(shù)，海上風(fēng)電場(chǎng)能夠歐順利向更深海域發(fā)展，到2040年，海上浮式風(fēng)電發(fā)電量可達世界電力需求的11倍。目前，歐洲各國、美國及日本政府都在大力推進(jìn)浮式風(fēng)電設備發(fā)展，預計至2030年，全球并網(wǎng)型海上浮式風(fēng)電裝備的裝機容量有望達到30GW。

英國第三方咨詢(xún)機構CarbonTrust2020年7月發(fā)布的預測數據，中國的漂浮式風(fēng)電市場(chǎng)將在2025年達到20MW，在2030年達到495MW，在2035年達到2500MW，在2040年達到7000MW。而按照目前國內漂浮式風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展態(tài)勢，數據將有望超過(guò)以上預測值。

這些數據無(wú)不在顯示著(zhù)，浮式風(fēng)電前景廣闊。那么，被業(yè)內看好的浮式風(fēng)電的優(yōu)勢究竟體現在哪里？

傳統風(fēng)電機組通常固定在近海海床，而浮式機組固定在深遠海域。與傳統機組相比，漂浮式機組不僅不影響漁業(yè)以及近岸相關(guān)產(chǎn)業(yè)，還能夠獲得深遠海域穩定的風(fēng)電資源。而浮式風(fēng)電的關(guān)鍵技術(shù)也有很多，包括風(fēng)機、基礎+系泊、動(dòng)態(tài)電纜、升壓換流站等。

發(fā)展海上風(fēng)電，最重要的就是技術(shù)支持。董曄弘介紹：“海裝開(kāi)發(fā)的浮式風(fēng)電裝備，采用從機位點(diǎn)環(huán)境數據作為設計輸入，進(jìn)行了完整的正向開(kāi)發(fā)流程，在設計中將機組-浮體-系泊系統作為一個(gè)整體開(kāi)展設計迭代。因此，海裝浮式風(fēng)電研制形成的一個(gè)主要核心技術(shù)就是全流程全系統正向設計技術(shù)，這是未來(lái)浮式風(fēng)電降本的必由之路。”

此外，董曄弘補充道：“在一體化仿真方面，由于目前全球都尚未形成成熟的標準化仿真分析流程和方法，在各種仿真路徑各有側重、互有優(yōu)劣的情況下，海裝采用雙路徑同步推進(jìn)，交叉比對，并與水池試驗相互校驗的方式來(lái)保證結果的準確性，從而形成了自己對仿真分析的理解。浮體設計上，采用了非常簡(jiǎn)潔的結構形式，在保證水動(dòng)力學(xué)性能的前提下降低了工程量，也減少了結構薄弱點(diǎn)�！�

據了解，浮體是整個(gè)浮式風(fēng)電裝備中制造占地最多，重量最大，制造難度最高的部件。相對而言，風(fēng)電機組雖然復雜程度最高，但是生產(chǎn)工藝成熟、配套齊全，制造難度并不大。而塔筒、系泊、海纜等都是相對標準的配套件，制造難度也較低。浮體則是定制化設計，是非標準結構，因此浮式風(fēng)電浮體主體的制造完成，標志著(zhù)浮式風(fēng)電裝備的主體制造環(huán)節已基本完成。

而浮式風(fēng)電的定制化特點(diǎn)，與海洋環(huán)境的多變有關(guān)。董曄弘表示：“浮式風(fēng)電的設計，與機位點(diǎn)的氣候（風(fēng)況、溫濕度、鹽霧濃度、極端天氣狀況等）、水文（波浪、海流、潮汐等）、地質(zhì)條件都密切相關(guān)，中國的海岸線(xiàn)很長(cháng)，環(huán)境條件千差萬(wàn)別，因此針對不同機位點(diǎn)的海洋環(huán)境開(kāi)展針對性的定制化研究是最有效最經(jīng)濟的手段�！�

“中國海裝在浮式風(fēng)電定制化設計上所具備的能力來(lái)自于本臺樣機研制過(guò)程中所掌握全流程全系統正向設能力，這是定制化設計的重要保障，以及中國海裝所具備的一體化仿真分析能力，這使得海裝在定制化設計中具備了設計成本優(yōu)化的能力，有助于在未來(lái)降低浮式風(fēng)電的成本，具備更強的市場(chǎng)競爭力�！倍瓡虾霃娬{。

關(guān)于機組智能化方面，董曄弘介紹道：“海裝浮式風(fēng)電裝備配備了激光測風(fēng)雷達等多種傳感器，全方位對環(huán)境及機組的運動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監測，同時(shí)配備智能抗臺風(fēng)策略、電磁阻尼振動(dòng)抑制技術(shù)等多種智能化手段來(lái)保證機組的順利平穩運行�！�

目前，業(yè)內人士普遍認為漂浮式風(fēng)電在降本方面，還有很多精細化的工作要進(jìn)行。其實(shí)總結一下，降本的有效途徑主要體現在規�；�、定制化、智能化和大型化四個(gè)方面，但是歸根到底還是技術(shù)創(chuàng )新。

平價(jià)，著(zhù)眼點(diǎn)不僅僅是成本的降低，更應該是全行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。中國海裝在“創(chuàng )新引領(lǐng)，海陸并舉，向海圖強”的戰略指導下，創(chuàng )造了一項項全國和全球記錄，打破了國外的技術(shù)的壟斷，引領(lǐng)了國內海上風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展方向，帶動(dòng)了大型海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，有力促進(jìn)了國家海上風(fēng)電發(fā)展戰略的落實(shí)落地。

縱觀(guān)“十四五”期間的海上風(fēng)電，發(fā)展勢頭強勁，還會(huì )蘊藏著(zhù)哪些可能性不得而知，但隨著(zhù)“雙碳”目標的持續推進(jìn)，隨著(zhù)行業(yè)從業(yè)者對風(fēng)電發(fā)展的理性回歸，對于市場(chǎng)發(fā)展的渴望愈發(fā)旺盛，拋開(kāi)所謂的經(jīng)驗和捷徑，回歸行業(yè)本身，輸出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，才是顛撲不破的發(fā)展“秘訣”。