海上风电的优点列举

海上风电呈爆发式增长在过去的2009年，全球海上风电更是呈现出爆发式增长态势，全球海上风电新增装机689MW，同比增 长100%，远高于30.1%的陆上风电增长速度。而欧洲仍然是海上风电的主要市场，2009年新增了 8个海上 风电场共计199台风电机组，合计装机容量为577MW，累计总装机容量为2056MW。事实上，由于陆地上经济可开发的风资源越来越少，全球风电场建设已出现从陆地向近 海发展的趋势，与陆地风电相比，海上风电具有风能资源的能量效益比陆地风电场高 20%-40%，海上风湍流强度小，风切变小，风电场建设受噪音、景观、鸟类、电磁波等问题 限制少，不占用宝贵的土地资源等优势，因此，海上风电已经成为未来风电开发的主战场。中国东部沿海地区与欧洲的英国、丹麦等海上风电发展迅速的国家的地理和自然条件比较相似，经济 发达，电网容量大，但常规能源匮乏，一次能源主要依赖外省输入或进口。由于这些地区的工商业经济中 心大多集中在海岸线附近，海上风电场距离负荷中心距离近，输电损失小，而留给风电场建设的土地面积 有限，开发建设近海和潮间带风电场成为中国东南沿海地区有效利用风能资源，缓解能源、环境压力的有 效措施之一。按照中国风电未来发展的基本思路，未来将主要依托“三北”、东部沿海和海上风能资源丰富区，按 照“建设大基地、融入大电网”的大规模开发方式进行风电厂的规划和建设，海上风电开发必然会形成新 一轮热潮。事实也是如此。近年来，国家能源局加快了中国沿海地区大型风电基地的建设，推出了江苏沿海地区 千万千瓦级海上和潮间带风电基地建设的规划，并开始了多个海上风电场建设的前期准备工作。今年6月， 中国首次海上风电特许权招标启动，吸引了众多风电巨头参与投标。海上风电开发前景也意味着相关设备制造的巨大市场需求。目前，3MW-5MW机组是海上风电机组的主 流，而其提供者主要是Vestas公司、Siemens公司，GE公司，REpower公司以及中国的华锐风电，每年全 部产能仅有数百兆瓦，其市场前景非常可观。因此，对于中国的风电开发来讲，开发自主知识产权的风机具有巨大的经济利益。有数据显示，到2020 年，中国海上风电装机容量将达到1500-2000万kW。按2010年后平均每年新增海上风电装机容量150万 kW计算，与进口风电机组相比，采用国产化风电机组可降低投资30%左右，每年可节省约45亿元人民币， 国内仅风电场建设节约的直接投资就超过500亿元。决胜海上风电技术不过，目前海上风电设备技术的研发仍有许多课题要做。据华锐风电负责人介绍，与陆地风电相比， 由于海上及潮间带风电机组安装在海里或潮间带，其所处的环境条件与陆地截然不同，海上风电技术远比 陆地风电复杂，其风资源特性研究，海况条件研究（如海流、波浪、潮汐、海床条件、冲刷等因素的综合评 估）、微观选址、海上机组研发、防盐雾腐蚀、基础设计与施工、电网接入、机组控制、潮间带机组的运输 与安装等技术均与陆地风电有巨大差别。“可以说海上风电技术代表了当前风电技术的最高水平。而中国海上风电特有的抗台风问题和大面积 的潮间带上开发风电问题，迫切需要有专门的研发机构对此进行研究，并提出符合中国国情的解决方案。所以建立一个产学研结合的海上风电技术装备研发中心，集中各方力量，在相对比较短的时间内解决上述 技术难题就非常有必要”。华锐风电负责人说。这也是国家能源海上风电技术装备研发中心的任务。作为国家级的海上风电技术研发中心，该研发中心的任务将不仅仅是提供关键发电设备的制造研发， 而是提供一整套的“解决方案”。目前，海上风电施工环节存在诸多世界级难题。在中国，东部沿海特有的面积达数千平方公里的广阔 潮间带是建设风电场的理想区域，但是在这样的区域，现有风电场的施工机械却无法发挥作用，海上的施 工船只进不来，陆地机械也无法进入并施工，这就需要开发出潮间带风电机组以及专用施工机械和装备。事实上，海上风电技术开发将不仅包括这些技术难题的解决，还被寄望于推动整个风电产业链的更新 换代。一些关键零部件如叶片、齿轮箱、发电机、关键轴承、变频器等，都存在着激烈的全球竞争。能否 在竞争中取胜，对于中国风电产业的发展具有重要意义。而华锐风电要想在未来成为全球风电技术的领头 羊，其面临的挑战仍然巨大。为此，国家能源海上风电技术装备研发中心与国内海上风电场开发、设计、海上工程及装备、风电机 组关键部件等方面具有研究基础和优势的企业、研究院所和高校等进行了大量的合作，力图开发出适合中 国国情并有能力在国际市场激烈竞争中取胜的成套海上和潮间带风电技术装备，其目标是系列大型海上及 潮间带风电机组整机和关键零部件如叶片、齿轮箱、发电机、轴承、控制系统及变流器。另外，该中心还开展了海上机组支撑结构设计和施工技术开发，海上风电接入技术研究，海上和潮间 带风电机组运输与吊装技术研究与装备研制等等。强势的研发布局2007年12月，中国第一个国家级海上风电示范工程项目上海东海大桥102MW海上风电场正式开 工建设。2009年3月20日，华锐风电科技（集团）股份有限公司自主研发的中国第一台大型海上风电机组 -SL3000 / 90型3MW机组，在该风电场一次性海上整机安装成功。目前整个风电场34台机组已全部安装 完毕，并成功并网发电，成为全球除欧洲之外的第一个海上风电场。这可以说是中国海上风电的历史性突 破。事实上，华锐风电自成立以来，就把风电机组自主化、规模化、大型化、国际化作为重要发展战略， 从而具有了国内领先的研发优势。2004年，在国内尚无兆瓦级以上风电机组引进先例的情况下，华锐风电引进了国际主流机型1.5MW海 上风电机组技术，经过2次开发与创新，完成了适应全球不同风资源条件的1.5MW系列化风电机组的研制 和定型。这也为其之后研制出具有自主知识产权的适合海上及潮间带I类、II类，陆地I类、II类、田类 风区的3MW系列化风电机组奠定了基础。“我们认为，科技创新是永恒的，是引领行业发展的核心”，华锐风电负责人说。目前华锐风电形成 了全球范围内的研发中心，包括北京研发中心，主要以设计为主；江苏研发中心，以验证和测试为主；上 海研发中心，主要研究并网和软件；目前正在建设的欧洲研发中心和北美研发中心，主要以开发适应当地 市场的技术和产品为主，主要针对当地风资源特点对风电机组提出的新要求进行研究。人才战略是每个研发中心最重要的政策。而华锐通过引进、培养国内外风电专业人才，已经形成良好的研 发梯队，这个由具有博士、硕士学位的各级工程技术人员等组成的团队，专业涵盖空气动力学、数值分析、 机械、液压、电气、自动控制、软件开发、建筑工程、海洋工程等。而其学术带头人一一韩俊良不仅是华锐风电的董事长、总裁，本身还是享受政府特殊津贴的科学专家， 曾经主持过1.5MW变桨变速恒频双馈风力发电机组技术的消化吸收和二次创新。作为开发项目组组长，韩 俊良正在主持开发5MW陆地系列、海上及潮间带系列风电机组的研发。此外，华锐的海上风电研发中心还与上海交通大学、中国科学院工程热物理研究所、中国电力科学研 究院、上海勘测设计研究院建立了产学研合作关系，在人才培养、大功率风电机组变流器、大型风电机组 叶片设计、大型风电场开发等方面展开合作。还与德国劳埃德船级社、奥地利Windtec公司等风电行业设 计认证公司在大型海上风力发电机组研发等开展合作。“我们要求华锐风电必须走在技术创新和新产品开发的最前沿。在新的技术开发应用方面不断加大投 入力度，2010年，华锐风电预计研发投入将达到10亿，占销售收入的5%以上”。华锐风电负责人说。科技是支撑能源可持续发展的基石建立清洁、高效和安全的能源体系需要相应的能源科技体系的支撑，根据国外的经验，无非是“修庙 请神”“撒苗播种”文/李俊峰一、我国能源科技取得了长足的进步改革开放30年来，我国能源工业有了突飞猛进的发展，建立了庞大能源供应和消费体系，能源生产能 力接近30亿吨标准煤，发电装机接近10亿千瓦，煤炭、石油和天然气的供应能力分别达到了 30亿吨、1.8 亿吨和600多亿立方米，基本满足我国经济快速发展和人民生活水平不断提高对能源需求持续不断增长的 要求。在过去30多年能源工业的快速发展中，科技研发发挥了巨大的作用，尤其是在能源新技术研发方面 起到了支撑和保障作用，在一些能源科技重大问题上有所突破，主要表现在：化石能源勘探和开发技术有了长足的进步。综合机械化采煤技术已达到国际先进水平，能够生产具有 世界先进水平的年产600万吨煤的综采工作面成套设备，并成功研制了 1800千瓦大功率电牵引采煤机、世 界最大的竖井钻机和处理400万吨煤/年的煤炭洗选技术装备，具备设计、生产、施工、建设及管理千万吨 级露天煤矿和大中型矿区的能力。石油工业已形成从勘探开发、工程设计与工程建设到装备制造的完整科 研体系，陆相成油气地质理论体系已经形成，高含水油田稳油控水开发、油田早期注水分层开采、聚合物 驱油提高采收率、复杂结构钻井等技术以及钻井设备达到国际领先水平。新能源和可再生能源技术有重大突破。首先是大型水轮发电机组的设计、制造等关键技术获得突破， 进入了产业化阶段，国产700兆瓦水轮发电机组达到国际先进水平，具备修筑240米双曲拱坝、180米级 各类大坝及施工大型抽水蓄能电站的能力；风力发电技术与世界先进水平的差距不断缩小，已经掌握了单 机容量3兆瓦及以下大型风力发电设备的制造技术，具有自主知识产权的1.5和2兆瓦双馈风电机组、1.5 兆瓦直驱风电机组成为市场主力机型，3兆瓦的大型风电机组也具备了批量生产能力，5兆瓦的大型风电机 组试制进展顺利，可望2011年下线。太阳能光伏发电和太阳能热水器技术也处于世界先进水平。高效燃煤发电技术取得重大进展，核电技术有所进步。掌握了超临界600兆瓦以下火电机组技术，基 本掌握1000兆瓦级超超临界发电机组设计技术；大型汽轮机凝汽器空冷技术，特别是直接空冷技术的应用 发展迅速，掌握了 70万千瓦大型全空冷发电机的设计与制造技术。同时，基本掌握了 30万千瓦环路压水 堆核电的关键技术，能够自行设计制造600兆瓦压水堆核电站成套设备，基本具备了百万千瓦核电站自主 设计、制造、建设和营运能力，具备自主创新和消化吸收国外3代核电技术的能力。电力输配技术处于世界先进水平。我国直流输电、串联电容补偿、同杆并架等技术在电网工程中得到 推广应用。330千伏、500千伏交流超高压输电线路已成为骨干网架，基本掌握了 500千伏直流、750千 伏交流输电工程的设计、施工、调试及运行技术，1000千伏交流特高压输电试验示范工程正式投产运营， 800千伏直流特高压输电试验示范工程正在实施。电网自动化控制及运行技术迅速发展，运行可靠性、 稳定性和经济性显著提高，电网发展进入了大规模跨省区送电和全国互联的新阶段。节能和能源环保技术水平有所提高。工业用能整体技术水平得到提高，开发并推广了一系列高效锅炉 和高效电动机技术，钢铁、建材、石化等行业的节能技术与装备获得了广泛应用，余热、余压、尾气等余 能回收技术逐步得到推广。已经掌握了大型火电机组湿式石灰石一石膏法脱硫技术。形成了烟气循环流化 床、海水脱硫法、脱硫除尘一体化、半干法、活性焦吸附法等十多种烟气脱硫工艺技术。自主开发了低NOX 燃烧、烟气脱氮、燃煤机组除尘、灰渣综合利用和电厂废水回用技术。煤矸石、瓦斯回收与利用等资源综 合利用技术得到广泛推广，煤矿区生态环境和水资源保护、废弃物和采煤沉陷区治理等综合治理技术也取 得重要进展。二、我国能源科技发展仍任重道远虽然我国能源工业和能源科技都有长足的进步，但与国际先进水平仍有很大的差距。同时，人口多、 发展快、需求高的特点决定了我国能源供需矛盾将持续紧张局面。目前国内外的专家普遍认为，2020年我 国的能源消费将达到45亿吨标准煤以上，相应的能源科学技术支撑的任务繁重，我国能源科技发展仍任重 道远，主要表现在：化石能源的现代化开发技术和低碳排放的化石能源技术亟待开发。在今后相当长的时期内，化石能源 仍是我国乃至世界能源供应的支柱，由于气候变化的主观(也许是客观的)要求，开发利用低碳化石能源和 化石能源的低碳化利用是能源科技的主攻方向之一，其中包括：深层煤炭开发技术、非常规天然气(主要是 页岩气、煤层气和天然气水合物技术等)开发利用技术、深海油气开发与环境保护技术、大型燃气轮机技术、 整体煤气化(15.78, 0.29,1.87%)联合循环技术、碳捕获与封存技术(CCS)等，这些技术我国尚处于起步阶段， 需要大量的投入。可再生能源规模化利用技术水平亟待提高。世界各国都把可再生能源技术作为今后20、30年内，应对 气候变化和减少温室气体，保障能源供应安全和能源来源多元化，脱贫和促进经济发展的重要措施，在可 靠、稳定、大容量风电装备技术，低成本太阳能光伏发电技术，带有储能系统的太阳能热发电技术以及低 成本、低排放的生物液体燃料技术等方面需要巨额投入。我国是风能、太阳能利用大国，在这些技术领域 也需要有战略部署，抢占发展先机。安全可靠的核电装备制造与运行管理技术仍需有重大突破。我国核电技术虽有所进展，但仍落后于核 电装备制造大国，甚至与韩国也有巨大差距。需要在设计安全、经济、环保型的新型核电技术装备方面重 点部署，争取有重大突破，为核电装备的规模化制造和大批核电站安全运行提供科技支撑，尤其是在部署 加速第3代核电技术发展的同时，需要对快堆等第4代核电技术的发展进行超前部署。强大的智能电网发展亟需科技支撑。美国早就提出了打造智能电网的发展目标。我国与美国的国情相 似，都是超大型的能源系统、都有远距离的能源输送问题。但是我国发展水电、太阳能发电和风力发电等 可再生能源发电的任务更加艰巨，尤其是太阳能光伏发电和风电的大规模发展，对远距离、大容量、间歇 式电力输送装备技术，可再生能源分布式入网、运行管理和储能技术都提出了明确的技术要求。需要在一 些重大技术问题上有所突破。建立低碳能源消费体系需要能源科技的支撑。发展绿色经济、循环经济，实现低碳发展，首先是建立 低碳的能源消费体系，需要一大批工业、建筑、交通、农业等产业发展节能技术，低碳的工业发展模式、 低碳建筑与社区发展模式，发展低碳交通和低碳农业等，这些都需要低碳发展的概念和技术。目前我国的 低碳发展，还仅仅是停留在媒体的宣传层面上，在技术研发方面部署很少。不适应低碳发展对科技支撑的 要求。三、我国能源科技体系还不能适应能源发展的战略需求纵观美国、欧洲、日本等世界发达国家和地区，除了在能源科技有巨额投入之外(美国2009年初8750 亿美元救市计划中安排了 1170亿美元的基础研发，550亿用于可再生能源和智能电网研发)，在建立国家 能源科研体系方面也都独具匠心。例如美国建立了以国家能源实验室、大学研究院所、科技型企业和装备 制造业四位一体的能源科研体系，国家实验室和大学研究院所负责基础性和超前技术研发，企业参与；科 技型企业和装备制造企业负责技术创新，大学和国家实验室参与，形成了分工明确、长期稳定的能源科技 研发体系，形成了研究与创新分工合作、同步发展的良性机制。建国以来，特别是改革开放以来，我国在 能源科技体系建设方面做出了一些努力，但是总体看来，远不尽如人意，主要表现在以下几点：缺乏国家能源科技研发体系。经过历次科技体制改革，我国国家和企业的能源科技研发体系，受到了 极大的冲击，大型的能源科研院所基本划归企业所有，例如中国电力科学院、中国石油(10.46,0.00,0.00%) 科学院、中国煤炭科学院、核能研究院等都划归企业所有，不仅不能站在国家的高度，超前研究能源领域 的重大科技问题，也不能为同行企业提供技术支持。缺乏社会化的能源科技支撑体系。虽然我国部署安排了若干国家级的能源科技中心、工程中心等，但 是这些中心都放在企业和大学之中，而这些大学和企业都是技术创新和装备制造，乃至装备应用的主体， 各个中心之间相互保密、掣肘，不能在重大能源科技问题研究上形成合力。国家整体能源科技的部署难以落实。由于缺乏能源科技研发的公共平台和社会化服务的体系，国家整 体能源科技部署往往成为企业和大学划分势力范围的牺牲品，化整为零。即使部分保留了一些整体性的项 目，也往往被企业所垄断，几个五年计划的研究基础，往往成为少数几个企业发展的基础，不能成为整个 国家能源工业发展的科技支撑。国家投入过低，尤其是人才队伍建设投入过低，不能形成持久的研发力量。我国近几年来虽然在能源 科技投入上有所增加，但是与大多数能源科技强国比差距很大，我国一个拥有8万亿元财政收入、13亿人 口的大国，“十一五”期间，中央财政在能源科技的整体投入，还不及美国联合技术、杜邦、GE等一家企 业的投入，在可再生能源技术研发方面的投入还不及挪威一个不到500万人口国家的投入。出现了投入少、 产出低的现象不足为奇。建立清洁、高效和安全的能源体系需要相应的能源科技体系的支撑，根据国外的经验，无非是“修庙 请神”“撒苗播种”，为此建议：恢复建立国家能源科技队伍。将中国电力、煤炭、石油科学院以及核能研究院所，从现有的企业隶属， 重新划归国家所有，建立类似美国国家能源实验室的研发体系，成立国家能源科学研究院。建立独立于企业的国家能源科技咨询委员会，把握国家能源科技的研究方向和战略部署，确保国家863、 973等能源高科技的战略部署与国家能源发展战略的部署相一致。支持建立一批服务于社会的可以提供整体解决方案的能源科技型企业，例如像西门子、GE、联合技术 等能源科技型企业。我国曾有一批这样的企业，但是在历次的改革中迷失了方向，比如中核总可以作为很 好的核电技术服务企业、核安全技术服务企业，而不是核电运营企业。加大能源科技投入，尤其是增加人力投入的财政支持，吸引一批国际、国内优秀人才及技术投入，吸 引国内外一大批社会研究机构的积极参与，大撒苗广播种，不愁秋天没有好收成。