在12月7日舉辦的“2019中國海上風電工程技術(shù)大會”上，來自整機商、開發(fā)商、設(shè)計院等單位的專家濟濟一堂，各抒己見。其中，“中國海上風電的降本之路”是與會者最關(guān)心和討論最熱烈的話題。
中國海上風電經(jīng)過近五年的加速發(fā)展，截至今年10月底累計并網(wǎng)510萬千瓦，已提前完成“十三五”原規(guī)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，從單機容量來看，4兆瓦機組累計裝機最多，容量達到234.8萬千瓦，占52.8%。當前，5兆瓦已成海上風電項目招標的主流機型，7兆瓦風機已實現(xiàn)商業(yè)化運行，10兆瓦風機正在加快國產(chǎn)化進程。
根據(jù)目前國內(nèi)海上風電項目竣工決算統(tǒng)計，江蘇、浙江地區(qū)的建設(shè)投資約1.5萬元-1.7萬元/千瓦，福建、廣東約1.7萬-2萬/千瓦。根據(jù)金風科技總工翟恩地的演講顯示，中國海上風電要實現(xiàn)到2025年平價上網(wǎng)(0.38元/kWh)，單位千瓦投資要降到9500元/kW以下，對應(yīng)的主機價格只有5000元/kW。
面對如此嚴峻的降本壓力，與會各路專家紛紛開出“良方”，包括抓好前端設(shè)計、集中連片開發(fā)、完善成熟產(chǎn)業(yè)鏈、多樣化融資、開放市場競爭和提升創(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(guī)模的風場可以減少風機基礎(chǔ)數(shù)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的照搬嗎?大兆瓦真的意味著高發(fā)電量嗎?筆者認為，開發(fā)商在選擇風電機組時核心考慮的應(yīng)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考慮的降本因素。
水規(guī)總院新能源綜合處處長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(shè)備可靠性的挑戰(zhàn)和運維效率以及長期運營帶來的葉尖腐蝕(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的設(shè)計方案和控制手段可讓有效利用小時數(shù)達到4000到4500小時，但風機葉片、風機基礎(chǔ)等部件在長期超高效運行狀態(tài)下會慢慢暴露問題，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(zhuǎn)下去，這是行業(yè)包括風機廠家和設(shè)計單位都應(yīng)該考慮的事。”
水規(guī)總院新能源綜合處處長胡小峰發(fā)表演講
為此，國家能源局新能源和可再生能源司處長王大鵬在大會主旨發(fā)言中指出，“目前國內(nèi)海上風電尚處于起步階段，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(yīng)鏈偏緊，設(shè)備質(zhì)量和工程質(zhì)量有待進一步提升。”
遠景能源海上產(chǎn)品線總經(jīng)理謝德奎從供應(yīng)鏈角度也表達了對行業(yè)的擔憂：“海上風機部件有很多瓶頸，一個是葉片,一個是主軸承。”他認為：“下一步我們必須走到碳纖維葉片這個無人區(qū)，才能夠使葉片在風輪不斷變大的過程中把重量控制住，從而控制住整個設(shè)備的成本。然而碳纖維葉片的設(shè)計和關(guān)鍵工藝供應(yīng)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(yīng)今年甚至明年會持續(xù)緊張。工藝水平和投資跟不上葉片長度變化導(dǎo)致產(chǎn)能受限。另外，如果沒有充分測試驗證以及論證時間，風險也非常高。”
至于主軸承這個瓶頸，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，這是海上大風機到8MW不二的選擇。目前，國內(nèi)沒有一家軸承廠能夠生產(chǎn)，這意味著國內(nèi)要跟全球搶供應(yīng)鏈。遠景選擇的調(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、6兆瓦的海上風機。”
談起大兆瓦，明陽智能總工賀小兵也認為：“大容量(風機)只是容量大，不代表經(jīng)濟性，我們今后選擇風機不是一定大就好，而是要選擇最好的性價比，就是單位千瓦掃風面積。有的廠家推出10兆瓦甚至更大的，不一定經(jīng)濟，平價時代我們追求的是單位千瓦掃風面積。”
筆者認為，針對長江以北的海上風電低風速區(qū)域，中等容量(如5到6兆瓦)配備大葉輪能夠?qū)崿F(xiàn)最佳性價比，部分廠家也是按照這種思路供貨的。雖然中國福建等海上高風速區(qū)域使用大容量機組可降低單位千瓦工程造價，但如果配備相對小尺寸葉片會導(dǎo)致功率曲線后移，無法在中等風速區(qū)域盡量多發(fā)電。于是，有些廠商為了更高發(fā)電量也在配長葉片，這樣可在前幾年帶來較好的發(fā)電收益，但從長遠來看，風險是巨大的。
首先，中國東南沿海臺風頻發(fā)，對長葉片是嚴峻的挑戰(zhàn)。其次，長期運行會增加葉片疲勞載荷，并且葉片前緣侵蝕嚴重，氣動性能下降，在生命周期中有更換葉片的風險，其多發(fā)電量可能無法彌補中期更換葉片帶來的損失。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，是風機廠商需要平衡的因素。
歐洲已投運風場葉片前緣侵蝕嚴重
遠景目前正在集成全球數(shù)據(jù)繪制中國海上LCOE地圖，通過在不同兆瓦的風機模型中輸入不同海洋地質(zhì)數(shù)據(jù)、風速數(shù)據(jù)能夠推出風機塔筒成本和重量，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%，也就是風機多發(fā)的電能夠把多出的基建成本、風機成本抵掉，如果風機質(zhì)量不好、質(zhì)保成本大幅度提升，發(fā)電量會急劇下來，OPEX會上升。
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)注點不在更大的兆瓦，而在關(guān)注LCOE，通過提高發(fā)電量可以抵掉風機和其它成本的增加。
