今天小編分享的科技經驗:“蘇拉”“海葵”來襲,我國海上風電摸索對抗台風之道,歡迎閲讀。
9 月以來,台風 " 蘇拉 "" 海葵 " 陸續過境,對我國多個地區造成影響。9 月 5 日,國家氣象中心副主任章建成在新聞發布會上表示,今年生成和登陸我國的台風強度偏強、路徑復雜、影響範圍廣、致災風險高。并提醒,9 月仍然是台風活躍季節,未來 10 天,還将有台風生成和發展,需要高度重視台風防御工作。
面對台風,不僅人民群眾、市政消防等需要嚴陣以待,海上風電也需做好萬全準備。怎樣做到 " 與台風并存 ",一直被認為是制約海上風電發展的一大瓶頸,而目前,随着我國自研風電機組抗台風能力的逐漸加強,這個狀況有了明顯改善。
在海上風電成為未來風電領網域主要增量的情況下,持續加強抗台風能力,是產業發展的必經之路,也會對該賽道的競争格局形成影響。
台風是我國海上風電開發、運營面臨的主要災害風險
風力發電、光伏發電是可再生能源中最常見的兩種發電方式,也均為未來我國新型電力系統中的供能主力。雖然近來風電發展速度慢于光伏,但相比于其他發電方式,仍具有廣闊的發展前景。根據國家能源局發布的數據,截至 2023 年 7 月,我國風電總裝機容量為 3.9 億千瓦,而根據國家發展改革委、國家能源局的相關規劃,到 2030 年風電總裝機容量應達到 12 億千瓦以上,增長空間很大。
但陸上風電項目普遍占地較大,且易引發生态環境失衡、噪音等問題,選址較為困難,目前我國可用來建設的陸地空間已漸露 " 捉襟見肘 " 之勢,所以未來增量多在海上。
我國海上風電的探索起源于 2007 年,當年 11 月,我國首個風電項目在渤海發電,而該項目僅有 1 台風電機組。在随後的近 10 年間,風電技術能力、裝備水平不斷提升,建設成本逐漸下降,發展漸漸提速。2014 年随着國家發展改革委發布政策推出海上風電标杆電價,市場随之活躍,產業逐漸步入快速發展期。2018 至 2022 年間,國内海上風電機組累計裝機容量翻了近 7 倍。" 十四五 " 期間,我國确定了山東半島、長三角、閩南、粵東和北部灣五大海上風電基地,大型示範項目陸續上馬,顯示出強勁的發展勢頭。
雖然我國海上風電已進入規模化發展階段,但仍有許多瓶頸尚待突破,其中抗台風能力顯得至關重要。對于常規風電機組來説,強度較弱的台風可以帶來更大的能量,提升滿發小時數,增加發電量,業内将這種台風稱為 " 增益型 ";但如果遇到高強度台風,常規機組就會面臨 " 自身難保 " 的情況,此類台風也被稱為 " 破壞型 "。很長一段時間以來,我國風電機組面對 12 級以上的台風都顯得有些 " 脆弱 ",其核心部件中,葉片面臨台風容易受損甚至斷裂,塔筒可能失效,支架可能倒塌,馬達也有可能進水短路,受限于種種性能問題,海上風電項目遇到較大台風都要停工 " 退避三舍 ",即使這樣,風電場的建設施工和運行維護也會受到較大影響。
2014 年,中心風力達 17 級的超強台風 " 威馬遜 " 登陸東南沿海,造成海南文昌風電場 3 台機組損毀、廣東湛江徐聞風電場 15 台風機被整體吹倒。
2022 年,最大風力 12 級的 " 暹芭 " 更是造成了海上風電施工浮吊船 " 福景 001" 輪走錨遇險事件,風機基礎樁在船體破裂後卡進裂口,導致船舶斷裂、沉沒,釀成 25 人死亡的不幸悲劇。
根據有關專家預測,我國未來約有 88% 的海上風電開發區網域位于台風危險區,抗台風能力的強弱決定着未來風電發展的命運。
風電龍頭積極開發抗台風技術、方案,目前已有明顯成效
處于台風遭遇戰 " 一線 " 的海上風電,想要對抗這一災害,需要多個環節形成協同效應,包括台風災害風險評估預測技術、風電機組的整體設計、核心部件的材料性能、智能預警控制平台的運維等等。
近兩年,我國的風電企業明顯加強了對抗台風技術研發、解決方案設計的重視,對產業突破瓶頸問題,實現長遠發展形成助推作用。
第一種比較常見的解決方案重在以智能偏航的方式 " 避其鋒芒 "。典型如風電板塊市值第一公司金風科技(SZ.002202)主打的設計方案:将北鬥衞星通訊技術帶入風力發電機組,以此實現遠程控制,台風來臨時,将海上風力發電機組及抗台柴油發電機調整為 " 抗台風模式 ",讓風機根據情況偏航,最大限度地避免台風破壞風機,讓機組在帶電前沒有網絡信号的情況下也可以應對台風。據金風科技介紹,該方案的成功開發應用,填補了我國風電機組不帶電情況下抗台風方案的空白,自 2020 年至今已應用在了 100 餘台海上風電機組中,成功規避了多個台風威脅。
相比于上述 " 遊擊戰 " 方式,第二種解決方案則更像 " 正面硬剛 ",其中的典型是另一大風電龍頭明陽智能(SH.601615)的方案。明陽智能主打大型風機,今年年初剛發布了全球最大的 18 兆瓦大風機,風輪直徑達到 280 米。但大風機單品造價高、運維成本高,為保障其能夠抵抗台風并充分利用台風,明陽智能近年來一直致力于研發相關核心技術,設計相關解決方案。據明陽智能介紹,其抗台風機組的優勢主要來自三點:一是高安全性的機組設計。在風機研發設計階段就緊密結合台風數據分析結果,并對機組各關鍵部位進行強化設計,從而确保風機的安全性;二是高可靠性的傳動技術。其機組采用了全球領先的半直驅傳動技術,可将由台風引起的葉輪載荷以最短的路徑、最直接的結構快速有效地傳遞至塔架基礎;三是智能化的控制策略。其風機采用 " 一機一控 " 的個性化智能控制模式,針對不同地區、風場甚至機位,搭載個性化的智能決策系統。目前,明陽智能的大風機最高可抵抗 18 級台風。
近來的台風 " 蘇拉 " 最大風力達到了 17 級," 海葵 " 最大風力也有 15 級,且路徑復雜,對于海上風電機組來説是一次 " 壓力測試 "。钛媒體 APP 梳理了相關的案例、報道,福建區網域海上風電場的全球首台 16 兆瓦海上風電機組在台風過境時實現了 24 小時滿功率運行,單日發電量達 38.41 萬千瓦時,刷新了世界紀錄;廣東沿海的珠海金灣海上風電場成功抵御住了 17 級台風,并實現了把 " 不可用之風 " 轉化為綠電,提高了發電量。
此類案例説明了我國自研的抗台風機組已實現長足進步,但也應該看到,相關技術、方案目前應用範圍還不夠廣泛,而且,在未來海上風電需要進一步走向深遠海的情況下,抗台風研發之路還任重道遠。
(本文首發于钛媒體 APP, 作者 | 胡珈萌)
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