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海上風電優勢眾多 中國雄心勃勃追趕歐洲

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-10-27     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:130
核心提示:

       截止2011年年底,中國的海上風力發電累計裝機容量為26萬千瓦,繼英國和丹麥之后,位居全球第三。2007年,與位于渤海灣中的中國海洋石油總公司的油田相鄰,金風公司利用導管架樁基建設了1.5兆瓦的海上風車。2007~2010年,華銳公司在上海建設了由34座3兆瓦風車組成的東海大橋海上風力發電站。中國提出了雄心勃勃的目標,力爭在2015年之前設置500萬千瓦,在2020年設置3000萬千瓦。預定以江蘇省及山東省為主,在沿海地區進行建設,從而可從距電力需求旺盛地區較近的基地進行供應。
 
       中國國家能源局于2010年實施了4個總計100萬千瓦的“專*權項目”(以售電成本及設備國產化比例為條件,通過競爭投標決定運營商的制度)招投標。采用地比預想的更為復雜,已發現許多課題。第2輪總計200萬千瓦的招投標原本預定于2011年進行,但被延期至2012年。
 
       海上風力發電的魅力
 
       海上風力發電在整個風力發電領域所占的比例目前為2.5%,累計僅為1.7%。不過全球對此抱有極大期待。
 
       海上風力發電的魅力在于,與陸地風力發電相比具備幾個優點。例如,距離人的居住區較遠,不易出現噪聲及景觀等環境問題,建設時也不存在道路限制;有廣大的設置區域,可選擇風況較好以及距需求地較近的場所;由于沒有擋風的結構物等,而且風況較好,因此與陸地相比,可獲得更多的發電量(最近歐洲海上風力發電站的設備利用率約為40%)等。
 
       特別是建在距電力需求較大的沿海地區較近的場所,基礎設施成本負擔較小,這一點具備非常大的吸引力。并且,海上風力發電還是需要進行技術革新的領域,因此有望產生扶植新產業、擴大就業等效果。這是一項正處于發展過程中的技術及系統,任何一個國家及企業都有機會成為領***者。
 
       海上風力發電在西歐發展迅速的主要因素,是國家規定了普及可再生能源的義務,以及適宜進行陸地風力發電的用地減少等。而且還有一個重要原因在于,隨著北海油田的衰減,發展、運營海上風力還可成為相關石油公司確保業務及就業的對策。換言之,該領域可充分利用海上石油開發及運營經驗。
 
       歐洲先行進行開發
 
       從成本及技術等角度出發,風力發電首先在陸地開始開發,隨著適宜采用地的減少,逐漸轉向海上風力發電。在西歐,從丹麥開始,逐漸擴展到德國、西班牙及英國等,并繼而向東歐擴大。陸地適用地減少的西歐各國,目前正在北海及波羅的海等處開發海上風力,結合跨國海底供電線網建設(SuperGrid),正逐漸成為主要風力開發區域。在歐洲以外的其他地區,雖然也會考慮風況及自然環境的不同之處等,但基本是采用領先一步的歐洲方式。
 
       海上風力發電的開端可以追溯到1990年,當時瑞典建設了220千瓦“Nogersund海上風力研究所”。經過長達20多年的歷史,瑞典扎扎實實地經歷了研發、實證、商業化及大規模化階段,包括基礎設施建設在內,積累了專有技術經驗。1991年,丹麥建成全球首個海上風力發電場“Vindeby”(450千瓦×11臺),之后,丹麥就一直引領著這一領域。2000年,丹麥在2公里海域處建設了全球首個正式的商用海上風力發電場“Middelgrunden”(2000千瓦×20臺),2002年,又在14~20公里海域處建設了全球首個正式的大規模海上風力發電場“Horns-Rev”(2000千瓦×80臺)。
 
       從陸地發展到海上著床式和浮體式
 
       海上風力發電分為設置基礎結構物、固定在海底的著床式,以及像浮子一樣浮在海中、利用線纜固定的浮體式等兩種。從以往的實際情況來看,基本為著床式。據稱,水深40米以下選擇著床式,50米以上選擇浮體式,在成本方面比較合適。歐洲海域擁有大面積的平淺灘,適宜采用著床式的用地較多,目前的大規模計劃也以著床式為前提。
 
       而實機規格的浮體式設備,在歐洲也僅有在實證業務中設置的2臺。2009年6月,挪威石油公司投入巨額預算,建設了2300千瓦的“Hywind”。2011年11月,在葡萄牙,EDF與Proinciple Power的2000千瓦“WindFloat”實證設備投入使用。中國和韓國也制定了相關計劃,但均用于實證業務。
 
       以國策為基礎的分區及基礎設施建設不可或缺
 
       據稱,與陸地相比,海上風力所花費的成本為前者2~3倍。由于需要在海上進行建設及維護,因此難以進行作業,需要準備專用船只。設置海底電纜也是成本增加的一個因素。根據分配方式,有時會給開發運營商造成很大負擔。
 
       海上風力發電力爭與陸地風力發電實現同等的成本。風力發電的輸出與風速的3次方、與風車面(葉片長度的2次方)成正比,因此在海上風況較好處設置是比較重要的。在歐洲,陸地風速為每秒6~8米時,設備利用率為20~25%,而在海上適宜用地上,風速有望達到每秒10米左右,設備利用率也有望達到35~40%。
 
       削減成本的有效方法就是實現大型化。風力發電一直都是通過風車的大型化來降低成本。如果實現大型化,便可減少設置數量,削減建設成本。這種效果在建設工程占比較高的海上風力領域變得更為明顯。目前陸地風車最大規模已經達到2500~3000千瓦左右,但由于受到葉片陸地運輸的限制,因此3000千瓦被視為極限。而在海上,目前正在進行5000~6000千瓦的實證試驗,三菱重工業公司等目前正在開發7000千瓦的海上風力發電。而且還有多個國家及企業也在探討開發1萬千瓦的海上風力發電。
 
       出現港灣新產業城市
 
       作為實現大型化及大規模化的前提,設定海上區域及港灣和海底線纜等基礎設施建設不可或缺。歐洲各國一般是在各自的領海內由國家指定開發區域(分區),并征集開發者(資料3)。
 
 
       建設和作業所用專用船的母港也必須加以完善。還需要建設用來升降重達數百噸的底艙(容納發電機等裝置的風車核心部分)的起重設備和承載力強勁的岸壁。此外,用于組裝風車和收發保管機械、部材的設施,以及大片場地也必不可少。制造商還有可能選擇在腹地設廠。如此一來,就能夠形成大型港灣產業都市。
 
       臨近丹麥國境的德國不來梅港是海上風力港灣城市的代表。這里過去造船產業興旺,還是一座***港,二戰結束后,美國海***也曾駐扎在此。雖說美***撤出后,因為造船業失去了競爭力,不來梅港一度陷入低迷,但現如今,這里又作為海上風力基地,重新煥發了光彩。
 
       三菱重工獨具優勢
 
       日本企業也加入到了大規模投資的大潮之中。三菱重工收購了大學創辦的英國風險企業阿蒂米斯智能電源公司(Artemis Intelligent Power)。海上風力發電最大的課題在于如何降低維護成本。在遙遠海域發生故障時,維修人員必須乘坐專用船趕往現場,利用起重機把巨大的底艙吊到船上,運送至海岸進行維修。因此,如何不發生故障、如何減少故障次數是重中之重。
 
       容易發生故障的部位包括時刻保持高速旋轉的增速器(齒輪)。這是把風車葉片的低轉數(約10rpm)提高到系統需要的轉數(1500/1800rpm)所必需的裝置。為了避免使用齒輪,一般需要借助直徑10米以上的多極同步發電機,但三菱重工采用的是油壓式發電機。與多極式相比,這種發電機的優點在于所占空間較小,能夠實現模塊化,在發生故障時,只需拆下故障的地方進行維修即可。
 
       海上風力開發的規模大。包括系統控制和基礎設施連接在內,需要建設、經營大規模發電站的專有技術經驗,而且還需要高額的研發費用。因此,技術實力、統管能力、財務能力兼備的大型企業會在開發上占有優勢。
 
       如上篇所述,在海上風力渦輪機生產商中,西門子公司的份額占絕對優勢。能夠對抗西門子的有通用電氣公司和三菱重工。在“三巨頭”中唯一擁有造船部門,這是三菱重工的優勢所在。以專業制造風車而著稱,但因缺乏企業實力而屈居西門子之后的維斯塔斯公司,也希望通過與三菱重工開展合作打開局面。 

 

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