“我們認(rèn)為“十四五”海上風(fēng)電重點研發(fā)涵蓋面非常全而廣，從整機到設(shè)計、施工、零部件，從材料各個方面都有，以下是我們關(guān)注的點：
一、海上風(fēng)電“十四五”期間重要超大型海上風(fēng)電機組研制，定義在15兆瓦級以上水平。二、深遠(yuǎn)海風(fēng)電，漂浮式風(fēng)電是走入深遠(yuǎn)海最重要的經(jīng)濟選擇。目前漂浮式風(fēng)電開發(fā)成本大概在4萬元每千瓦左右，我們預(yù)計我國2030年左右能夠漂浮式海上風(fēng)電平價。
三、直流裝備，直流送出是大規(guī)模遠(yuǎn)海風(fēng)電的一個經(jīng)濟性選擇，我們估計在離岸距離超過90公里，裝機容量超過100萬千瓦以上的水平，柔直送出比交流送出更具經(jīng)濟性和可靠性。四、低頻輸電系統(tǒng)，輸電頻率降低到15hz左右，則海底電纜經(jīng)濟合理的輸電距離可以達(dá)到300km。
五、云邊一體技術(shù)攻關(guān)與平臺開發(fā)。我們需要數(shù)字化與風(fēng)機協(xié)同，形成云邊協(xié)同調(diào)度控制態(tài)勢，構(gòu)建開放的控制態(tài)勢，實現(xiàn)風(fēng)機、多風(fēng)場協(xié)同調(diào)度運行體系。
六、海上風(fēng)電制氫，當(dāng)海上風(fēng)電輸送距離超過150公里以外，柔直工程的造價也會急劇增長。這種情況下，我們可以探索海上風(fēng)電制氫核心是如何在海上建立成本可控的海上制氫站，以及氫能的如何運輸。需要我們重點攻克，整個制氫全鏈條，從制備、儲存、運輸?shù)綉?yīng)用關(guān)鍵裝備技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)，工程技術(shù)，最終形成海上風(fēng)電綠氫制備的技術(shù)體系。
七、海上風(fēng)電“十四五”研發(fā)方向-能源島。八、海洋風(fēng)電組網(wǎng)。組網(wǎng)規(guī)劃主要包括三種基本形式：場間交流、交流送出，場間交流、直流送出，以及場間直流和直流送出?！?/p>
——中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院海上風(fēng)電部主任劉鑫
2021年11月16日，中歐海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)合作與技術(shù)創(chuàng)新論壇在鹽城召開，中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院海上風(fēng)電部主任劉鑫出席論壇并作《“十四五”海上風(fēng)電技術(shù)重點研發(fā)方向思考》主旨演講，以下為發(fā)言實錄：
劉鑫：大家下午好！我今天給大家分享題目報告是“十四五”中國海上風(fēng)電重點研發(fā)思考，報告以下三個方面進(jìn)行分享：
一、華能集團在海上風(fēng)電發(fā)展戰(zhàn)略
二、我們對“十四五”期間中國海上風(fēng)電發(fā)展里面的一些重要方向思考
三、在這些重點研發(fā)方向里面，我們一些已經(jīng)做的工作和初步的探索。
為了努力實現(xiàn)雙碳目標(biāo)，落實四個革命、一個合作能源革命新戰(zhàn)略，保障能源安全轉(zhuǎn)型是我國能源結(jié)構(gòu)重要任務(wù)。為了實現(xiàn)這樣一個任務(wù)，我們國家將要從2020年的新能源5億千瓦裝機，提升到2030年12億千瓦裝機，折算下來我國平均每年有7000-8000萬千瓦新能源增量。
我國海岸線1.8萬公里，有300萬平方公里海域，我國海上風(fēng)電有廣闊發(fā)展前景。從水深而言，從5米到30米，近海海域大概2億千瓦一個開發(fā)容量。從30米到60米，深遠(yuǎn)海水深大概5億千瓦開發(fā)容量。我國的海域從北到南有不同平均風(fēng)速，不同的建設(shè)投資成本和度電成本，與此對應(yīng)適應(yīng)性風(fēng)場設(shè)計不盡相同，面臨主要基礎(chǔ)形勢和工程挑戰(zhàn)也不盡相同。
以江蘇為例，江蘇區(qū)域平均風(fēng)速大概7米左右，主要的適應(yīng)基礎(chǔ)型設(shè)施單樁復(fù)合桶，面臨問題就是沖刷。今年國家對海上補貼政策到此為止，客觀來說對海上風(fēng)電發(fā)展非常不利。但是，我們能夠看到海上風(fēng)電的技術(shù)創(chuàng)新帶來的降本速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比行業(yè)預(yù)計來的要快。我們預(yù)計在2020年中國海上風(fēng)電工程的單位千瓦造價，從去年的1.4-1.8萬元每千瓦降到1-1.4萬每千瓦左右，所以2020年中國已經(jīng)開始迎來了海上風(fēng)電一個平價黃金發(fā)展時期。
我們早期預(yù)估“十四五”末，來的又快又猛。最近兩個月海上風(fēng)電主機價格已經(jīng)跌破了4000元每千瓦，比之前主機招標(biāo)價格下降40%。這是一個非常大幅度下降。
不同水深面臨基礎(chǔ)形勢也是不盡相同，基礎(chǔ)架施工占到海上風(fēng)電全工程投資30%左右，在30米內(nèi)我們是適應(yīng)性單樁和重力式基礎(chǔ)。在30米到60米之間，單樁、重力式、導(dǎo)管架、浮式風(fēng)機基礎(chǔ)處于競爭態(tài)勢。超過60米外，浮式風(fēng)機是最佳的選擇。
華能集團作為中國海上風(fēng)電一個重要的開發(fā)商，追尋兩新兩化戰(zhàn)略，因此我們在中國從北到南布局了多個基地型海上風(fēng)電，重點開發(fā)遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、廣西。2019年5月份，集團公司也與江蘇省政府簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，將要在江蘇省打造千萬千瓦級的海上風(fēng)電基地。
我們是通過推進(jìn)海上風(fēng)電一個布局優(yōu)化與建設(shè)，探索深遠(yuǎn)海管理機制與加速創(chuàng)新，推動工程示范落地。技術(shù)層面來說，華能追尋的就是以聯(lián)合體共享價值創(chuàng)造，以華能為核心，結(jié)合制造廠、設(shè)計院、高校、認(rèn)證機構(gòu)以及施工企業(yè)的5位一體格局，通過聯(lián)合體進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動，去推進(jìn)打造一體化的解決方案，去進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)引領(lǐng)。最終形成通過技術(shù)升級和走向平價，推動海上風(fēng)電大規(guī)模應(yīng)用。
科研體系，是我們作為技術(shù)創(chuàng)新一個重要的機制保障，華能清潔能源研究院作為華能集團核心的新能源研發(fā)平臺，承擔(dān)華能集團公司一個新能源基礎(chǔ)研發(fā)中心和海上風(fēng)電基礎(chǔ)研發(fā)中心重任，同時也是海上風(fēng)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟以及中歐聯(lián)盟能源合作的牽頭單位。同時，我們也是開起門來搞創(chuàng)新，我們與華北電力大學(xué)聯(lián)合成立了海上風(fēng)電與智慧能源系統(tǒng)聯(lián)合實驗室，共同進(jìn)行科技創(chuàng)新。同時我們組建了海上風(fēng)電，創(chuàng)新聯(lián)合體有26家單位參與，打造現(xiàn)代的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈鏈長，推動技術(shù)創(chuàng)新。
第二部分，分享我們認(rèn)為的“十四五”重點研發(fā)方向。海上風(fēng)電涵蓋面非常全，從整機到設(shè)計、施工、零部件，從材料各個方面都有，這幾類是我們關(guān)注的點。
一、海上風(fēng)電“十四五”期間重要超大型海上風(fēng)電機組研制。我們定義在15兆瓦級以上這個水平，所以我們也是聯(lián)合整機企業(yè)包括進(jìn)行一個研制，產(chǎn)業(yè)化意味著我們打通產(chǎn)業(yè)鏈共同推進(jìn)工作，數(shù)字化賦能施工技術(shù)的創(chuàng)新。重點突破是葉片主軸承、發(fā)電機、系統(tǒng)集成工藝形成全套技術(shù)。
二、深遠(yuǎn)海風(fēng)電，漂浮式風(fēng)電是走入深遠(yuǎn)海最重要的經(jīng)濟選擇。目前漂浮式風(fēng)電開發(fā)成本大概在4萬元每千瓦左右，如果我們能夠充分借鑒歐洲先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗，同時能夠發(fā)揮中國的制造業(yè)優(yōu)勢，預(yù)計中國可以走出比歐洲國家更快的漂浮式風(fēng)電平價之路。我們預(yù)計2030年左右能夠漂浮式海上風(fēng)電平價。
漂浮式風(fēng)電有風(fēng)浪量載荷體系，自由運動分析都是我們重要難點。除了這些基本理論創(chuàng)新以外，還需要一些技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行降本。
三、直流裝備，直流送出是大規(guī)模遠(yuǎn)海風(fēng)電的一個經(jīng)濟性選擇，我們估計在離岸距離超過90公里，裝機容量超過100萬千瓦以上的水平，柔直送出比交流送出更具經(jīng)濟性和可靠性。中國實際上目前為止，沒有正式的海上風(fēng)電柔直工程進(jìn)行投產(chǎn)，但是在建項目，中國陸上柔直輸電技術(shù)比較早，我們有比較好的裝備經(jīng)驗和工程經(jīng)驗。柔直送出比較困難，成本比較高，成本限制柔直大規(guī)模應(yīng)用，所以說后續(xù)我們需要降低它的成本。以江蘇如東中國第一個柔直海上風(fēng)電送出示范工程為例，柔直示范工程造價在4000元每千瓦，這個價格非常高。就是說我們需要把它降到2000元以內(nèi)，我們認(rèn)為它有相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行降本，包括直流換流閥、大容量單向一體換流電、直流GRS、高壓大界面等等，這些對推動海上風(fēng)電遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸送比較有意義。
四、低頻輸電系統(tǒng)，輸電頻率降低到15hz左右，則海底電纜經(jīng)濟合理的輸電距離可以達(dá)到300km。我們認(rèn)為重點技術(shù)研發(fā)方向，在攻克海上風(fēng)電低頻輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定與過電壓絕緣配合技術(shù)，低頻換流器，低頻變壓器，斷路器等核心設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究。
五、云邊一體技術(shù)攻關(guān)與平臺開發(fā)。我們需要數(shù)字化與風(fēng)機協(xié)同，形成云邊協(xié)同調(diào)度控制態(tài)勢，構(gòu)建開放的控制態(tài)勢，實現(xiàn)風(fēng)機、多風(fēng)場協(xié)同調(diào)度運行體系，實現(xiàn)風(fēng)機、風(fēng)場，我們有可感知、可預(yù)知、可優(yōu)化、可調(diào)度以及可控制。
六、海上風(fēng)電制氫，當(dāng)海上風(fēng)電輸送距離超過150公里以外，柔直工程的造價也會急劇增長。這種情況下，我們可以探索海上風(fēng)電制氫核心是如何在海上建立成本可控的海上制氫站，以及氫能的如何運輸，是官網(wǎng)運輸還是液化氫氣之后船舶運輸。需要我們重點攻克，整個制氫全鏈條，從制備、儲存、運輸?shù)綉?yīng)用關(guān)鍵裝備技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)，工程技術(shù)，最終形成海上風(fēng)電綠氫制備的技術(shù)體系。
七、海上風(fēng)電“十四五”研發(fā)方向-能源島，能源島作為對海上風(fēng)電的一個補充，我們需要對以后的離岸距離較遠(yuǎn)的孤島，海上作業(yè)平臺以及海洋牧場等，對它提供包括電能、氫能、自研等等其他一系列的能源要素，我們需要打造綜合能源島。
八、海洋風(fēng)電組網(wǎng)。因為電網(wǎng)沒有介入，每一個開發(fā)商他的登陸點，實驗站技術(shù)規(guī)格不盡相同，嚴(yán)重制約海上風(fēng)電健康發(fā)展。所以，我們探討也是一個政策的呼吁，能夠讓行業(yè)有序發(fā)展，需要開展海上風(fēng)電組網(wǎng)規(guī)劃研究，組網(wǎng)規(guī)劃主要包括三種基本形式：場間交流、交流送出，場間交流、直流送出，以及場間直流和直流送出。這樣我們可以一個送出，包括登陸點和其他技術(shù)規(guī)格進(jìn)行設(shè)計。
最后一部分，介紹下華能海上風(fēng)電核心技術(shù)創(chuàng)新，也是我們的基本探索。
1、海上環(huán)境綜合預(yù)估平臺；
2、精細(xì)化設(shè)計平臺，這個主要設(shè)計到尾流，對海上風(fēng)電影響能夠達(dá)到20%以上，尾流系統(tǒng)控制對海上風(fēng)電場至關(guān)重要。
3、一體化設(shè)計平臺，對一個百萬千瓦海上風(fēng)電場，光物料成本能夠節(jié)約2個億。
4、沖刷防治與監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)。講中國海上風(fēng)電資源也講到，江蘇面臨最嚴(yán)重問題就是沖刷問題，江蘇現(xiàn)在有風(fēng)場某些特定機位，沖刷程度超過15米，超過我們留出預(yù)量，對風(fēng)機造成很大影響。我們開發(fā)對風(fēng)機基礎(chǔ)、以及升壓站傾斜，不均勻沉降等的狀況監(jiān)測，構(gòu)建了海上風(fēng)電基礎(chǔ)沖刷的防治工程技術(shù)。我們愿意與行業(yè)共同進(jìn)完善海上風(fēng)電防沖刷治理。
5、打造數(shù)字化風(fēng)機。打造孿生系統(tǒng)，因為海上風(fēng)電需要前期，包括預(yù)防性維護，冗余設(shè)計等都需要提前考慮，這個時候數(shù)字化系統(tǒng)對我們輔助決策和監(jiān)控。
6、風(fēng)機場網(wǎng)實時仿真系統(tǒng)，華能第一家建立風(fēng)機到風(fēng)場到電網(wǎng)實時仿真系統(tǒng)，具備全場景模擬300萬千瓦海上風(fēng)電場的能力。對后續(xù)電力市場交易一個預(yù)測，起到非常重要的支撐作用。
打造海上風(fēng)電全生命周期平臺，這個平臺目前來說，我們是正在對集團內(nèi)支撐服務(wù)，是集團、區(qū)域、場站、風(fēng)機四級構(gòu)架。也會對社會推廣，其他廠商把相關(guān)東西介入到我們系統(tǒng)里面，能夠從開發(fā)、建設(shè)到運維，進(jìn)行全生命周期數(shù)字化一個平臺支撐。
謝謝大家！
（北極星根據(jù)速記整理，未經(jīng)演講人審核）
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