在12月7日舉辦的“2019中國(guó)海上風(fēng)電工程技術(shù)大會(huì)”上，來(lái)自整機(jī)商、開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)院等單位的專家濟(jì)濟(jì)一堂，各抒己見(jiàn)。其中，“中國(guó)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題。
中國(guó)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(jì)并網(wǎng)510萬(wàn)千瓦，已提前完成“十三五”原規(guī)劃目標(biāo)，項(xiàng)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(jī)容量來(lái)看，4兆瓦機(jī)組累計(jì)裝機(jī)最多，容量達(dá)到234.8萬(wàn)千瓦，占52.8%。當(dāng)前，5兆瓦已成海上風(fēng)電項(xiàng)目招標(biāo)的主流機(jī)型，7兆瓦風(fēng)機(jī)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行，10兆瓦風(fēng)機(jī)正在加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。
根據(jù)目前國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電項(xiàng)目竣工決算統(tǒng)計(jì)，江蘇、浙江地區(qū)的建設(shè)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(jù)金風(fēng)科技總工翟恩地的演講顯示，中國(guó)海上風(fēng)電要實(shí)現(xiàn)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(duì)應(yīng)的主機(jī)價(jià)格只有5000元/kW。
面對(duì)如此嚴(yán)峻的降本壓力，與會(huì)各路專家紛紛開(kāi)出“良方”，包括抓好前端設(shè)計(jì)、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(jìng)爭(zhēng)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(jī)組”，其理由基本是相同規(guī)模的風(fēng)場(chǎng)可以減少風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)數(shù)量和施工安裝工作量。
但歐洲的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)真的可在中國(guó)原封不動(dòng)的照搬嗎?大兆瓦真的意味著高發(fā)電量嗎?筆者認(rèn)為，開(kāi)發(fā)商在選擇風(fēng)電機(jī)組時(shí)核心考慮的應(yīng)是全生命周期的平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)。這其中就包含運(yùn)維期成本(Opex)的優(yōu)化，而機(jī)組可靠性是在早期需重點(diǎn)考慮的降本因素。
水規(guī)總院新能源綜合處處長(zhǎng)胡小峰也表達(dá)了相同的看法，他認(rèn)為：“可靠性是降低成本很重要的方向，設(shè)備可靠性的挑戰(zhàn)和運(yùn)維效率以及長(zhǎng)期運(yùn)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(xiàn)在一些廠家采用激進(jìn)的設(shè)計(jì)方案和控制手段可讓有效利用小時(shí)數(shù)達(dá)到4000到4500小時(shí)，但風(fēng)機(jī)葉片、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)等部件在長(zhǎng)期超高效運(yùn)行狀態(tài)下會(huì)慢慢暴露問(wèn)題，如何保證機(jī)組在20到25年的運(yùn)行周期一直如此高效的運(yùn)轉(zhuǎn)下去，這是行業(yè)包括風(fēng)機(jī)廠家和設(shè)計(jì)單位都應(yīng)該考慮的事。”
水規(guī)總院新能源綜合處處長(zhǎng)胡小峰發(fā)表演講
為此，國(guó)家能源局新能源和可再生能源司處長(zhǎng)王大鵬在大會(huì)主旨發(fā)言中指出，“目前國(guó)內(nèi)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(qiáng)，成本下降任務(wù)比較艱巨，短期供應(yīng)鏈偏緊，設(shè)備質(zhì)量和工程質(zhì)量有待進(jìn)一步提升。”
遠(yuǎn)景能源海上產(chǎn)品線總經(jīng)理謝德奎從供應(yīng)鏈角度也表達(dá)了對(duì)行業(yè)的擔(dān)憂：“海上風(fēng)機(jī)部件有很多瓶頸，一個(gè)是葉片,一個(gè)是主軸承。”他認(rèn)為：“下一步我們必須走到碳纖維葉片這個(gè)無(wú)人區(qū)，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(shè)備的成本。然而碳纖維葉片的設(shè)計(jì)和關(guān)鍵工藝供應(yīng)鏈全部掌握在德國(guó)、日本等國(guó)手中，成本非常高昂。這是我們的瓶頸。碳纖維供應(yīng)今年甚至明年會(huì)持續(xù)緊張。工藝水平和投資跟不上葉片長(zhǎng)度變化導(dǎo)致產(chǎn)能受限。另外，如果沒(méi)有充分測(cè)試驗(yàn)證以及論證時(shí)間，風(fēng)險(xiǎn)也非常高。”
至于主軸承這個(gè)瓶頸，謝德奎認(rèn)為：“單列圓錐軸承(TRB)和雙列圓錐軸承(DRTRB)對(duì)軸承裝配工藝精度要求很高，對(duì)加工尺寸非常敏感，對(duì)游隙配合度的要求甚至達(dá)到了微米級(jí)，這是海上大風(fēng)機(jī)到8MW不二的選擇。目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有一家軸承廠能夠生產(chǎn)，這意味著國(guó)內(nèi)要跟全球搶供應(yīng)鏈。遠(yuǎn)景選擇的調(diào)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，它擁有全球充沛的供應(yīng)鏈。一個(gè)海外典型供應(yīng)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(jī)。”
談起大兆瓦，明陽(yáng)智能總工賀小兵也認(rèn)為：“大容量(風(fēng)機(jī))只是容量大，不代表經(jīng)濟(jì)性，我們今后選擇風(fēng)機(jī)不是一定大就好，而是要選擇最好的性價(jià)比，就是單位千瓦掃風(fēng)面積。有的廠家推出10兆瓦甚至更大的，不一定經(jīng)濟(jì)，平價(jià)時(shí)代我們追求的是單位千瓦掃風(fēng)面積。”
筆者認(rèn)為，針對(duì)長(zhǎng)江以北的海上風(fēng)電低風(fēng)速區(qū)域，中等容量(如5到6兆瓦)配備大葉輪能夠?qū)崿F(xiàn)最佳性價(jià)比，部分廠家也是按照這種思路供貨的。雖然中國(guó)福建等海上高風(fēng)速區(qū)域使用大容量機(jī)組可降低單位千瓦工程造價(jià)，但如果配備相對(duì)小尺寸葉片會(huì)導(dǎo)致功率曲線后移，無(wú)法在中等風(fēng)速區(qū)域盡量多發(fā)電。于是，有些廠商為了更高發(fā)電量也在配長(zhǎng)葉片，這樣可在前幾年帶來(lái)較好的發(fā)電收益，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，風(fēng)險(xiǎn)是巨大的。
首先，中國(guó)東南沿海臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，對(duì)長(zhǎng)葉片是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其次，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)增加葉片疲勞載荷，并且葉片前緣侵蝕嚴(yán)重，氣動(dòng)性能下降，在生命周期中有更換葉片的風(fēng)險(xiǎn)，其多發(fā)電量可能無(wú)法彌補(bǔ)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(dá)到全生命周期發(fā)電量效益最大化，是風(fēng)機(jī)廠商需要平衡的因素。
歐洲已投運(yùn)風(fēng)場(chǎng)葉片前緣侵蝕嚴(yán)重
遠(yuǎn)景目前正在集成全球數(shù)據(jù)繪制中國(guó)海上LCOE地圖，通過(guò)在不同兆瓦的風(fēng)機(jī)模型中輸入不同海洋地質(zhì)數(shù)據(jù)、風(fēng)速數(shù)據(jù)能夠推出風(fēng)機(jī)塔筒成本和重量，把這些放到平臺(tái)之后就能繪制出中國(guó)海上風(fēng)電LCOE地圖。在LCOE計(jì)算的公式里，遠(yuǎn)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(jī)多發(fā)的電能夠把多出的基建成本、風(fēng)機(jī)成本抵掉，如果風(fēng)機(jī)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(jù)模型，基于各環(huán)節(jié)的技術(shù)成熟度和成本假設(shè)現(xiàn)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(jī)和其它成本的增加。
