“苏拉”“海葵”来袭,我国海上风电摸索对抗台风之道
2023-09-08 21:14:57来源:ZAKER科技
面对台风,不仅人民群众、市政消防等需要严阵以待,海上风电也需做好万全准备。怎样做到 " 与台风并存 ",一直被认为是制约海上风电发展的一大瓶颈,而目前,随着我国自研风电机组抗台风能力的逐渐加强,这个状况有了明显改善。
在海上风电成为未来风电领域主要增量的情况下,持续加强抗台风能力,是产业发展的必经之路,也会对该赛道的竞争格局形成影响。
台风是我国海上风电开发、运营面临的主要灾害风险
(资料图片)
风力发电、光伏发电是可再生能源中最常见的两种发电方式,也均为未来我国新型电力系统中的供能主力。虽然近来风电发展速度慢于光伏,但相比于其他发电方式,仍具有广阔的发展前景。根据国家能源局发布的数据,截至 2023 年 7 月,我国风电总装机容量为 3.9 亿千瓦,而根据国家发展改革委、国家能源局的相关规划,到 2030 年风电总装机容量应达到 12 亿千瓦以上,增长空间很大。
但陆上风电项目普遍占地较大,且易引发生态环境失衡、噪音等问题,选址较为困难,目前我国可用来建设的陆地空间已渐露 " 捉襟见肘 " 之势,所以未来增量多在海上。
我国海上风电的探索起源于 2007 年,当年 11 月,我国首个风电项目在渤海发电,而该项目仅有 1 台风电机组。在随后的近 10 年间,风电技术能力、装备水平不断提升,建设成本逐渐下降,发展渐渐提速。2014 年随着国家发展改革委发布政策推出海上风电标杆电价,市场随之活跃,产业逐渐步入快速发展期。2018 至 2022 年间,国内海上风电机组累计装机容量翻了近 7 倍。" 十四五 " 期间,我国确定了山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾五大海上风电基地,大型示范项目陆续上马,显示出强劲的发展势头。
虽然我国海上风电已进入规模化发展阶段,但仍有许多瓶颈尚待突破,其中抗台风能力显得至关重要。对于常规风电机组来说,强度较弱的台风可以带来更大的能量,提升满发小时数,增加发电量,业内将这种台风称为 " 增益型 ";但如果遇到高强度台风,常规机组就会面临 " 自身难保 " 的情况,此类台风也被称为 " 破坏型 "。很长一段时间以来,我国风电机组面对 12 级以上的台风都显得有些 " 脆弱 ",其核心部件中,叶片面临台风容易受损甚至断裂,塔筒可能失效,支架可能倒塌,马达也有可能进水短路,受限于种种性能问题,海上风电项目遇到较大台风都要停工 " 退避三舍 ",即使这样,风电场的建设施工和运行维护也会受到较大影响。2014 年,中心风力达 17 级的超强台风 " 威马逊 " 登陆东南沿海,造成海南文昌风电场 3 台机组损毁、广东湛江徐闻风电场 15 台风机被整体吹倒。
2022 年,最大风力 12 级的 " 暹芭 " 更是造成了海上风电施工浮吊船 " 福景 001" 轮走锚遇险事件,风机基础桩在船体破裂后卡进裂口,导致船舶断裂、沉没,酿成 25 人死亡的不幸悲剧。
根据有关专家预测,我国未来约有 88% 的海上风电开发区域位于台风危险区,抗台风能力的强弱决定着未来风电发展的命运。
风电龙头积极开发抗台风技术、方案,目前已有明显成效
处于台风遭遇战 " 一线 " 的海上风电,想要对抗这一灾害,需要多个环节形成协同效应,包括台风灾害风险评估预测技术、风电机组的整体设计、核心部件的材料性能、智能预警控制平台的运维等等。
近两年,我国的风电企业明显加强了对抗台风技术研发、解决方案设计的重视,对产业突破瓶颈问题,实现长远发展形成助推作用。
第一种比较常见的解决方案重在以智能偏航的方式 " 避其锋芒 "。典型如风电板块市值第一公司金风科技(SZ.002202)主打的设计方案:将北斗卫星通讯技术带入风力发电机组,以此实现远程控制,台风来临时,将海上风力发电机组及抗台柴油发电机调整为 " 抗台风模式 ",让风机根据情况偏航,最大限度地避免台风破坏风机,让机组在带电前没有网络信号的情况下也可以应对台风。据金风科技介绍,该方案的成功开发应用,填补了我国风电机组不带电情况下抗台风方案的空白,自 2020 年至今已应用在了 100 余台海上风电机组中,成功规避了多个台风威胁。
相比于上述 " 游击战 " 方式,第二种解决方案则更像 " 正面硬刚 ",其中的典型是另一大风电龙头明阳智能(SH.601615)的方案。明阳智能主打大型风机,今年年初刚发布了全球最大的 18 兆瓦大风机,风轮直径达到 280 米。但大风机单品造价高、运维成本高,为保障其能够抵抗台风并充分利用台风,明阳智能近年来一直致力于研发相关核心技术,设计相关解决方案。据明阳智能介绍,其抗台风机组的优势主要来自三点:一是高安全性的机组设计。在风机研发设计阶段就紧密结合台风数据分析结果,并对机组各关键部位进行强化设计,从而确保风机的安全性;二是高可靠性的传动技术。其机组采用了全球领先的半直驱传动技术,可将由台风引起的叶轮载荷以最短的路径、最直接的结构快速有效地传递至塔架基础;三是智能化的控制策略。其风机采用 " 一机一控 " 的个性化智能控制模式,针对不同地区、风场甚至机位,搭载个性化的智能决策系统。目前,明阳智能的大风机最高可抵抗 18 级台风。
近来的台风 " 苏拉 " 最大风力达到了 17 级," 海葵 " 最大风力也有 15 级,且路径复杂,对于海上风电机组来说是一次 " 压力测试 "。钛媒体 APP 梳理了相关的案例、报道,福建区域海上风电场的全球首台 16 兆瓦海上风电机组在台风过境时实现了 24 小时满功率运行,单日发电量达 38.41 万千瓦时,刷新了世界纪录;广东沿海的珠海金湾海上风电场成功抵御住了 17 级台风,并实现了把 " 不可用之风 " 转化为绿电,提高了发电量。
此类案例说明了我国自研的抗台风机组已实现长足进步,但也应该看到,相关技术、方案目前应用范围还不够广泛,而且,在未来海上风电需要进一步走向深远海的情况下,抗台风研发之路还任重道远。(本文首发于钛媒体 APP, 作者 | 胡珈萌)
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责任编辑:hnmd003
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