受臺灣海峽和季風(fēng)性氣候等因素的影響，海南近海風(fēng)能資源豐富；電力需求主要集中在島內(nèi)，且對綠電需求較大，應(yīng)用場景較多
近兩年，瓊州海峽儼然成了國內(nèi)最忙碌的海上風(fēng)電建設(shè)場地。2024年10月底，在超強臺風(fēng)“摩羯”過境1個月后，記者實地探訪了海南海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園，從零部件到海上風(fēng)電場，一切正如火如荼地在海南推進(jìn)。
“大力發(fā)展海上風(fēng)電是我國能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要支撐，也是減少能源進(jìn)口依賴，保障能源安全的戰(zhàn)略考慮?！贝筇坪Ｄ夏茉撮_發(fā)有限公司黨委委員、紀(jì)委書記程永卓說。
海南發(fā)展海上風(fēng)電的優(yōu)勢突出。據(jù)海南省可再生能源協(xié)會統(tǒng)計，受臺灣海峽和季風(fēng)性氣候等因素的影響，海南近海風(fēng)能資源豐富。以儋州北部海域為例，130米高度年平均風(fēng)速為7.62米/秒—8.52米/秒，具備大規(guī)模開發(fā)利用近海風(fēng)能資源的自然條件。隨著“十四五”期間海上風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，初步測算規(guī)劃海域的風(fēng)電年平均利用小時數(shù)可達(dá)3400—3600小時。相對陸上風(fēng)資源，海上風(fēng)速大且穩(wěn)定，對電網(wǎng)影響較小，未來可通過保留有功備用或配置儲能設(shè)備實現(xiàn)一次調(diào)頻，幫助維持電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。
此外，海南作為海島省份，電力需求主要集中在島內(nèi)，且對綠電需求較大，應(yīng)用場景較多。這些因素為海南發(fā)展可再生能源，推進(jìn)清潔能源建設(shè)提供了重要基礎(chǔ)。
為助力海南清潔能源島建設(shè)，實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，海南電網(wǎng)公司明確，“十四五”時期推動實現(xiàn)海南光伏、海上風(fēng)電等清潔能源新增裝機520萬千瓦，清潔能源裝機占比由2020年的67%提升至80%以上，清潔能源發(fā)電量占比由2020年的50%提升至70%以上。海上風(fēng)電靠近用電負(fù)荷中心，易于消納，未來，這些綠電還可應(yīng)用于制氫、儲能等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)。
雖然海上風(fēng)電這塊“蛋糕”前景誘人，但其資金需求量大、施工難度高、技術(shù)要求嚴(yán)等因素也在一定程度上阻礙了投資者的熱情。從目前情況來看，海南海上風(fēng)電的投資企業(yè)對相關(guān)項目抱有較大信心。
在距離儋州大唐120萬千瓦海上風(fēng)電項目（CZ3）建設(shè)現(xiàn)場最近的海岸眺望，可以看到一排排風(fēng)電機組形成的白色矩陣。作為海南省“十四五”期間第一批通過自然資源部審批的海上風(fēng)電項目，這些“白色巨塔”將為海南提供源源不斷的清潔能源。
據(jù)介紹，該項目總投資達(dá)146億元，擬安裝120臺單機容量為10兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機組，配套建設(shè)2座220千伏海上升壓站和1座陸上集控中心。
大唐海南海上風(fēng)電事業(yè)部總經(jīng)理張建國告訴記者，該項目建成后，每臺風(fēng)機每轉(zhuǎn)一圈可產(chǎn)生16度電，滿負(fù)荷運行一小時可發(fā)電1萬千瓦時，每年可發(fā)電36.6億千瓦時，滿足300萬個普通家庭一年的用電。
據(jù)介紹，該項目從立項開始，大唐就持續(xù)開展對標(biāo)分析、市場調(diào)研、風(fēng)機選型優(yōu)化。通過優(yōu)化海纜路線，該項目可節(jié)省海纜14.8公里，節(jié)省工程造價約1.4億元。此外，項目與鄰近的申能CZ2和中石化CZ4項目針對登陸電纜溝、送出線路、五通一平（通給水、通排水、通電、通路、通信，平整土地）等環(huán)節(jié)實施共建工作，降低了項目投資。按照目前海南海上風(fēng)電的指導(dǎo)價0.4298元/千瓦時進(jìn)行計算，工程方案和設(shè)計優(yōu)化后，項目收益率將由6.47%提升至7.31%。
盡管海上風(fēng)電工程項目投資龐大，但通過施工優(yōu)化和集群開發(fā)，加上優(yōu)越的資源稟賦，海南海上風(fēng)電項目對開發(fā)商來說仍具有極大的吸引力。
建立本土產(chǎn)業(yè)鏈
洋浦海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園主要業(yè)務(wù)包括海上風(fēng)電裝備制造及風(fēng)電、氫能、海洋牧場、綜合能源等產(chǎn)業(yè)的投資開發(fā),未來將引進(jìn)技術(shù)運維、檢測認(rèn)證、施工安裝、數(shù)據(jù)中心、深遠(yuǎn)海相關(guān)產(chǎn)業(yè)研發(fā)中心、儲能制造等項目
儋州市洋浦區(qū)，占地1060畝的洋浦海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園（下稱“產(chǎn)業(yè)園”）正在持續(xù)運作生產(chǎn)。該產(chǎn)業(yè)園由中國大唐、東方電氣、中國電建三家央企聯(lián)合打造，主要業(yè)務(wù)包括海上風(fēng)電裝備制造及風(fēng)電、氫能、海洋牧場、綜合能源等產(chǎn)業(yè)的投資開發(fā)。
依托本地的政策優(yōu)勢和區(qū)位優(yōu)勢，該產(chǎn)業(yè)園也為海上風(fēng)電項目節(jié)約了資金，提供了電力支持。據(jù)海南洋浦海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理林青松介紹，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是一個生存在供應(yīng)鏈上的產(chǎn)業(yè)，制造成本的80%源于采購成本，頭部企業(yè)落戶在產(chǎn)業(yè)園具有示范效應(yīng)，能吸引更多相關(guān)的供應(yīng)鏈企業(yè)落戶，繼而降低海上風(fēng)電項目成本。
東方電氣的主機安裝廠房內(nèi)擺滿了輪轂、機艙、發(fā)電機等各種風(fēng)電機組零部件，工人們正忙著進(jìn)行零部件和外殼安裝。林青松介紹，一臺海上風(fēng)力發(fā)電機的主機組裝需要25天左右，2024年底完成大唐CZ3海上風(fēng)場示范項目60臺10兆瓦海上風(fēng)電機組主機的組裝。
廠房內(nèi)最吸引人眼球的是西側(cè)升降臺上安裝的兩只機械手臂。操作員輸入指令后，兩只機械臂會自動對準(zhǔn)輪轂上的變槳軸承螺栓，機械臂末端套住螺栓開始旋轉(zhuǎn)；幾十秒后，機械臂停下，自動尋找下一組螺栓進(jìn)行施工，整個流程推進(jìn)迅速，運作流暢。
“以前人工作業(yè)需要8個人相互配合，1天僅能擰好一面螺栓，三面變槳軸承一共162組螺栓，這樣一來，擰好這162組螺栓需要3天時間，相當(dāng)于1臺機器人1天就干完了8個人需要干3天的活，工作效率大大提升?！绷智嗨杀硎尽?/div>
據(jù)介紹，這臺螺栓緊固機器人由東方電氣風(fēng)電股份有限公司自主研發(fā)。為支持大唐CZ3海上風(fēng)場等海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)項目建設(shè)，東方電氣特地將這臺機器人調(diào)配到產(chǎn)業(yè)園，以提高生產(chǎn)效率，滿足項目建設(shè)需要。
當(dāng)前，產(chǎn)業(yè)園已引入部分主要的零部件和核心制造產(chǎn)業(yè)，完成了申能/東方電氣風(fēng)電新能源裝備產(chǎn)業(yè)、中國大唐/東方電氣年產(chǎn)100萬千瓦風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、江蘇海力年產(chǎn)200套海上高端裝備制造出口基地等6個項目簽約，其中包含四宗實體產(chǎn)業(yè)鏈項目和兩宗配套服務(wù)項目，總固投約56.2億元。
據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，產(chǎn)業(yè)園生產(chǎn)的主機通過乙烯碼頭由運輸船運到海上風(fēng)電場的指定位置。風(fēng)機安裝投用后經(jīng)海上升壓站及配套海纜，把電輸送到陸上集控中心，再由陸上集控中心中轉(zhuǎn)并入電網(wǎng)，實現(xiàn)了本地生產(chǎn)、本地使用。
談及為何落戶海南時，林青松表示，儋州洋浦具備大規(guī)模開發(fā)利用近海風(fēng)能資源的自然條件，且區(qū)位優(yōu)勢顯著，有利于企業(yè)布局海外市場。此外，自貿(mào)港政策在關(guān)稅減免、降低成本等方面也為企業(yè)提供了巨大支持。
未來，產(chǎn)業(yè)園將引進(jìn)技術(shù)運維、檢測認(rèn)證、施工安裝、數(shù)據(jù)中心、深遠(yuǎn)海相關(guān)產(chǎn)業(yè)研發(fā)中心、儲能制造等項目，積極謀劃布局氫能等未來下游產(chǎn)業(yè)，搶占綠氫市場。
事實上，海南綠氫產(chǎn)業(yè)布局已經(jīng)拉開序幕。2024年11月5日，德國西門子能源與申能股份、國家能源集團(tuán)海南公司、大唐集團(tuán)海南公司合作簽約，四方將在海上風(fēng)電制綠氫、綠氫生產(chǎn)、港口航運及綠色燃料加注、氣電摻氫、碳足跡認(rèn)證等領(lǐng)域展開深度合作，這將進(jìn)一步完善儋州洋浦海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈。
應(yīng)對超強臺風(fēng)考驗
如何在保障項目運行可靠性的同時，降低運維成本，既扛得住臺風(fēng)等極端天氣，還守得住利潤，是海南海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展需要面對的重要課題
盡管海南已成為海上風(fēng)電開發(fā)的熱土，復(fù)雜多變的氣候和嚴(yán)峻的海洋環(huán)境仍為深海施工運維帶來不小的挑戰(zhàn)。
“海上風(fēng)電無論是時間還是金錢的投入都至少是陸上風(fēng)電的十倍?！盋Z3海上風(fēng)場施工方中交三航局的技術(shù)人員這么描述正在進(jìn)行的海上風(fēng)電項目。
在海上作業(yè)，時間就是金錢，尤其是在施工窗口期有限的海南。
受到距離、臺風(fēng)等因素的影響，海南大部分海域環(huán)境復(fù)雜多變，存在地質(zhì)軟硬層交替出現(xiàn)、季風(fēng)盛行、海流湍急、涌大浪高等不利條件，造成作業(yè)窗口期短、工程難度大等施工障礙。
通常來說，海上施工船航行由于受到航線要求限制，船速會變慢。以儋州CZ3海上風(fēng)場為例，從碼頭到風(fēng)電場的34公里單程航程需要4個小時，一趟來回的油費就達(dá)到3萬元。工作人員通常早上出發(fā)，中午才能抵達(dá)風(fēng)場，作業(yè)時間非常短?？紤]到施工成本和短暫的作業(yè)窗口期，工作人員往往出海一次就要駐留一個多月，在海況氣象好的情況下，搶奪寶貴的窗口期。
海上施工，臺風(fēng)是大敵。“臺風(fēng)一來，十天就沒了”，上述技術(shù)人員告訴記者。對比其他海域，海南是我國經(jīng)受夏季熱帶氣旋的前沿陣地，據(jù)中國天氣網(wǎng)統(tǒng)計，1949—2023年間，共有106個臺風(fēng)登陸海南。在遭遇臺風(fēng)等惡劣天氣的情況下，施工人員無法對海上風(fēng)電項目進(jìn)行作業(yè)檢修。
風(fēng)機能否“扛住”臺風(fēng)，是海南島海域所有海上風(fēng)電項目面臨的最大考驗。2024年9月6日，超強臺風(fēng)“摩羯”在海南省文昌市翁田鎮(zhèn)沿海地區(qū)登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力17級以上。超強臺風(fēng)肆虐之下，海南文昌一風(fēng)電項目發(fā)生多臺風(fēng)機倒塔事故。
事后有專家分析，一方面，由于該海上風(fēng)電項目還在建，尚未通電，偏航系統(tǒng)無法發(fā)揮作用去調(diào)整受力角度，所以機組無法承受住臺風(fēng)的侵襲。另一方面，“摩羯”臺風(fēng)是歷史上少有的超強臺風(fēng)，破壞力強，其風(fēng)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)電機組的要求。
不過，除了上述發(fā)生事故的風(fēng)機，海南實際上有不少風(fēng)場“扛住”了“摩羯”臺風(fēng)的沖擊，正常運行。據(jù)介紹，這些風(fēng)電場在設(shè)計階段就根據(jù)場址的風(fēng)資源情況進(jìn)行了抗臺風(fēng)設(shè)計，招標(biāo)時選擇抗臺型風(fēng)機；而大部分抗臺型風(fēng)機都配備了極端載荷，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到25米/秒時，系統(tǒng)會自動切除運行。
以CZ3海上風(fēng)電場為例，工作人員針對吊裝完未調(diào)試的風(fēng)電機組，采用被動式防臺策略，協(xié)調(diào)相關(guān)單位手動啟動柴油發(fā)電機，調(diào)整風(fēng)機由抗渦激模式轉(zhuǎn)為防臺模式，保證臺風(fēng)期間的偏航對風(fēng)，增強風(fēng)機的抗臺風(fēng)能力。
值得注意的是，隨著海上風(fēng)電的規(guī)?；l(fā)展，海南的風(fēng)電項目還將向深遠(yuǎn)海邁進(jìn)。為了匹配深遠(yuǎn)海更豐富的風(fēng)資源和更大的風(fēng)速，更大容量的海上風(fēng)電機組也成為必然選擇。但大容量的風(fēng)電機組雖然能捕捉更多的風(fēng)、發(fā)更多的電，也意味著將承受更大的風(fēng)險。相比陸上風(fēng)電，海上風(fēng)電機組對質(zhì)量和可靠性的要求更高。由于運行環(huán)境不同，海上風(fēng)電機組要達(dá)到更高的防腐、防雷、抗臺風(fēng)等級和標(biāo)準(zhǔn)，具備更高的海況環(huán)境適應(yīng)性以及更高的抗載荷能力。
隨著國內(nèi)風(fēng)機廠商對臺風(fēng)機理的了解更為深入，抗臺風(fēng)機組的技術(shù)水平也在不斷提高。如何在保障項目運行可靠性的同時，降低運維成本，既扛得住臺風(fēng)等極端天氣，還守得住利潤，是海南海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展需要面對的重要課題。
記者 蔡譯萱
