來源：《能見》

文：李洋

風電產業(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”浮式風電機組浮體平臺，在黃埔文沖成功下線。

據了解，“扶搖號”配備6.2MW抗臺型I類風力發(fā)電機組，機位點平均水深達65米，是國內首臺深遠海浮式風電機組。同時，采用三葉片、上風向、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路線，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。

經過10余年發(fā)展，我國海上風電從潮間帶走向近海，現(xiàn)在正由近海走向深遠海。國家氣候中心數據顯示，深海風資源總量約10億千瓦，相當于近海風資源的2倍，發(fā)展?jié)摿�巨大，發(fā)展深海域海上風電技術勢在必行。

而浮式風電是走入深遠海最重要的選擇。

進入12月，海上風電去國補也步入倒計時，海上風電即將面臨平價考驗，擺在業(yè)內最現(xiàn)實的問題還是如何降低海風成本？深遠海風電商業(yè)化發(fā)展還有幾步？海風平價還有多遠？

對于整機企業(yè)來說，要實現(xiàn)海上風電的平價上網，就必須考慮如何更好地研制出符合中國海上環(huán)境特點的產品，并為未來發(fā)展做好技術儲備。

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

融合發(fā)展推動行業(yè)扶搖直上

 “十四五”時期，風電產業(yè)的重心正在向海上風電轉移。隨著近海資源的規(guī)�；�規(guī)劃與開發(fā)，從資源存量方面看，深遠海的開發(fā)需求逐步浮出水面，深遠海風力大而穩(wěn)定，場址資源制約因素少，使得邁向深遠海的步伐逐漸加快。

我國的浮式風電技術研發(fā)是從2013年開始由政府層面推動的。該項目開展了一些前瞻性的研究，形成了一些設計方案，但未繼續(xù)進行樣機試制及產業(yè)化工作。2017年之后，國內一些企業(yè)及單位開始著手進行樣機開發(fā)。2018年，工信部公示的高技術船舶擬立項科研項目里，中國海裝申報的“海上浮式風電裝備研制”項目成功立項，該項目是國內首個國家層面的浮式風電樣機項目。同時，獲批投資15960萬元，也是工信部重大專項歷年支持項目中金額最大的風電裝備研發(fā)項目。

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

對比國外，我國對于浮式風電的探索時間并不久。當前，海上浮式風電面臨的挑戰(zhàn)在于和固定式機組相比，成本還比較高。另外，在國內尚未長時間規(guī)模化應用，技術風險尚存在不確定的地方，還需要進行大量測試和驗證工作來促使技術成熟。

中國海裝學科帶頭人董曄弘在接受「能見」采訪時表示：“主要的技術瓶頸在于，目前浮式風電的一體化載荷及動力學分析技術尚未形成成熟的標準和體系（世界范圍內），相關研究還在各大研究機構大力開展，目前可用的商業(yè)或學術路徑比較多，但還沒有成為主流共識的方法，因此只能采用多渠道并行，交叉比對的方式來降低設計風險�！�

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

董曄弘表示，浮式風電與船舶有著千絲萬縷的聯(lián)系。風電裝備與海工裝備的有機結合，需同時具備風電裝備和海工裝備的研制技術、測試技術。漂浮式研究的思路包括兩種，一是以風電裝備的思路開展設計將浮動平臺視作特殊的基礎支撐形式，一是以海工裝備的思路開展設計將風電機組視作水面結構物。

“在過去，風電技術和海洋工程技術的結合點相對較少，固定式風電主要是在施工安裝環(huán)節(jié)會涉及到與海洋工程的合作，而在浮式風電上，從設計、分析、機組控制，再到縮比模型試驗，裝備制造，施工等全過程環(huán)節(jié)都需要將風電行業(yè)和海工行業(yè)融合。”董曄弘進一步解釋。

風電+海工，讓中國海裝在浮式風電研發(fā)的賽道上占盡有利地位。

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

另一方面，中國海裝是“國家海上風力發(fā)電工程技術研究中心”和“國家企業(yè)技術中心”平臺建設單位，專業(yè)從事風電裝備研制及其系統(tǒng)總成、新能源投資開發(fā)和風電場工程技術服務，可以有效解決“卡脖子”問題。

大鵬一日同風起，扶搖直上九萬里�！胺鰮u號”浮式風電機組浮體平臺成功研制和實施，填補了我國目前在大功率海上浮式風電裝備一體化設計及應用驗證方面的空白，為我國深遠海風電規(guī)模化發(fā)展提供必要的技術支撐，對實現(xiàn)海上風電裝備制造業(yè)自主創(chuàng)新與產業(yè)升級具有重要的意義。

技術創(chuàng)新才是平價有力支撐

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

國際能源署認為，憑借浮式風機技術，海上風電場能夠歐順利向更深海域發(fā)展，到2040年，海上浮式風電發(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浮式風電設備發(fā)展，預計至2030年，全球并網型海上浮式風電裝備的裝機容量有望達到30GW。

英國第三方咨詢機構CarbonTrust2020年7月發(fā)布的預測數據，中國的漂浮式風電市場將在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電行業(yè)的快速發(fā)展態(tài)勢，數據將有望超過以上預測值。

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

傳統(tǒng)風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(tǒng)機組相比，漂浮式機組不僅不影響漁業(yè)以及近岸相關產業(yè)，還能夠獲得深遠海域穩(wěn)定的風電資源。而浮式風電的關鍵技術也有很多，包括風機、基礎+系泊、動態(tài)電纜、升壓換流站等。

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

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，交叉比對，并與水池試驗相互校驗的方式來保證結果的準確性，從而形成了自己對仿真分析的理解。浮體設計上，采用了非常簡潔的結構形式，在保證水動力學性能的前提下降低了工程量，也減少了結構薄弱點。”

據了解，浮體是整個浮式風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，風電機組雖然復雜程度最高，但是生產工藝成熟、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，因此浮式風電浮體主體的制造完成，標志著浮式風電裝備的主體制造環(huán)節(jié)已基本完成。

而浮式風電的定制化特點，與海洋環(huán)境的多變有關。董曄弘表示：“浮式風電的設計，與機位點的氣候（風況、溫濕度、鹽霧濃度、極端天氣狀況等）、水文（波浪、海流、潮汐等）、地質條件都密切相關，中國的海岸線很長，環(huán)境條件千差萬別，因此針對不同機位點的海洋環(huán)境開展針對性的定制化研究是最有效最經濟的手段�！�

“中國海裝在浮式風電定制化設計上所具備的能力來自于本臺樣機研制過程中所掌握全流程全系統(tǒng)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，有助于在未來降低浮式風電的成本，具備更強的市場競爭力�！倍瓡虾霃娬{。

關于機組智能化方面，董曄弘介紹道：“海裝浮式風電裝備配備了激光測風雷達等多種傳感器，全方位對環(huán)境及機組的運動狀態(tài)進行監(jiān)測，同時配備智能抗臺風策略、電磁阻尼振動抑制技術等多種智能化手段來保證機組的順利平穩(wěn)運行。”

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

平價，著眼點不僅僅是成本的降低，更應該是全行業(yè)的技術進步。中國海裝在“創(chuàng)新引領，海陸并舉，向海圖強”的戰(zhàn)略指導下，創(chuàng)造了一項項全國和全球記錄，打破了國外的技術的壟斷，引領了國內海上風電行業(yè)的發(fā)展方向，帶動了大型海上風電產業(yè)鏈的發(fā)展，有力促進了國家海上風電發(fā)展戰(zhàn)略的落實落地。

縱觀“十四五”期間的海上風電，發(fā)展勢頭強勁，還會蘊藏著哪些可能性不得而知，但隨著“雙碳”目標的持續(xù)推進，隨著行業(yè)從業(yè)者對風電發(fā)展的理性回歸，對于市場發(fā)展的渴望愈發(fā)旺盛，拋開所謂的經驗和捷徑，回歸行業(yè)本身，輸出更優(yōu)質的產品和服務，才是顛撲不破的發(fā)展“秘訣”。