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中国海上风电发展:起步中的隐忧

供稿人:朱文韵  供稿时间:2009-2-13   关键字:海上风电  技术瓶颈  可持续发展  
2009年1月15日,国家发改委副主任、国家能源局局长张宝国表示,国家有关部门将对海上风电的规划和建设工作进行部署。面对我国丰富的海上风力资源,海上风电行业的发展是大势所趋,要使这一行业能够可持续发展,前期工作的科学实施和核心技术的研究是目前工作的重点。
一、近海风能资源评估
——中国可再生能源学会副理事长贺德馨指出:“我国海上风电的准备工作做得还很不够,陆上大规模普查风力资源还没有完全查清楚,而海上的风力资源普查则刚刚开始。” [1]
 
贺德馨在接受《商务时报》采访时指出,目前,我国在近海风能资源评估方面相当薄弱,中国气象局风能太阳能评估中心正在收集目前一切可利用的数据、观测资源、卫星资料,进行近海风资源及其开发环境评估。但这个工作尚需假以时日。而目前已出现的各路诸侯“圈海”苗头急需有序的指导。不管是选用进口的海上风机还是自主开发海上风力发电机组,都必须对海上复杂的风资源和环境条件进行深入研究分析,以此来指导发展海上风电[1]。
 
据2006年3月中国气象局组织的第三次全国风能资源普查结果显示,我国近海风能资源预计可达7.5亿千瓦,是陆上风能资源的3倍。中国气象局国家气候中心副主任罗勇指出:“我国气象部门曾在20世纪70~80年代进行过两次风能资源普查。根据1980年以前900多个测站的观测纪录,估算出中国陆地上的风能资源实际可开发量为2.53亿千瓦,近海离海面10米高的风能储量约为7.5亿千瓦。虽然我国目前已经在沿海地区建成多个风电场,如南澳、仙人岛等,但目前中国近海风电开发仍属空白,这与我国丰富的近海风能资源非常不相称的。”罗勇认为,海上风能资源评估的主要困难是资料的收集和处理。当时,他建议国家应尽早开展近海风能资源普查,为未来海上风电场的设计和建设提供基础和科学依据。
 
时隔两年,也就是2008年7月,国家气候中心与英国Sugrr Energy公司等单位联合申请的“欧盟-中国能源环境项目-中国近海风能资源评估与近海风电场可行性研究”,此项目执行时间是2008年8月4日至2009年8月3日。在“中国近海风能资源评估与近海风电场可行性研究项目启动会”上,罗勇介绍,中国近海风能资源评估要从福建省到山东省沿海的海上风能资源评估入手,并着重研究上海100MW海上风电场的可行性。
二、我国海上风电事件
——面对已经出现的“海上风电大跃进”,贺德馨强调说,“目前我国风电的重点还是发展陆地的风电。”同时他也呼吁对风电产业规模化发展要持科学的态度。在他看来,中国还不具备建造这种大型海上风电项目的实力[1]。
 
2007年6月,《可再生能源中长期发展规划》提出到2010年全国风电总装机容量达到500万千瓦,并建成1-2个10万千瓦级海上风电试点项目;到2020年全国风电总装机容量达到3000万千瓦,并建成100万千瓦海上风电。闻风而动的企业快速反应能力让政府有些措手不及[1]。
 
事件一:威海海上风电项目
 
曾与中国第一个海上风电场“东海大桥100兆瓦海上风电场项目”失之交臂,并且在海上风电领域具有技术优势的中海油,在山东省威海市海域建设总装机容量110万kW的全球最大海上风电项目。项目总投资约210亿元,建设周期约为10年。项目建成后,年可发电25亿kWh。仅此项目的预计装机总量已经超过了《可再生能源中长期发展规划》中要到2020年才可望实现的目标。《商务周刊》就威海海上风电项目向中海油求证时,回答是“网上的消息是不准确的,威海项目的消息以公司网站公布的为准”。而中海油官方网站上并未找到与此项目相关的任何消息。
 
而该项目的“全球最大”在2008年2月28日就被宝新能源公司和广东省陆丰市签署的装机总容量125万千瓦的海上风电项目“刷新”了。但是在国家发展和改革委员会能源局的“重点项目”清单上,这两个发展清洁能源的“世界之最”未被提及。
 
事件二:江苏省近海风电场规划和示范
 
对于国内的海上风电迅速发展持相同谨慎态度的还有“973”计划风能项目首席科学家、江苏省宏观经济研究院院长顾卫东。结合不久前对欧洲风电研发和产业发展的考察,他提出,发展海上风电一定要循序渐进,切忌急于求成。
 
2009年1月18日,新华日报的文章《江苏省发展海上风电不能急于求成》中报道,江苏省近海风电场规划和示范项目前期工作已经开始,按计划,到“十二五”期间,全省要建成海上风电80万千瓦装机。根据测算,江苏近海海域风电可开发面积3600平方公里,技术可开发量约为1800万千瓦,而且风功率密度比陆上大25%-30%,可安装单机容量2000千瓦以上的风电机组。全省海上风电年发电量超出陆地30%-50%。文章强调指出,要将海上风能这种潜在资源变成现实财富,需要时间、需要科学技术的强大支撑。如今正面临两大世界性难题:其一,全球还没有研发出专用的海上风力发电机。其二,电网难以承受海上大规模风电场的巨大电能。正由于存在这两大瓶颈,江苏省发展海上风电不能急于求成。
 
事件三:海南建设大型浮海风力发电场的设想
 
2007年4月3日美国国家工程院院士鲍亦和在海南大学作《以海风代煤,以海风代油,发展经济实惠的浮海风电场》报告时,提出“海南建设大型浮海风力发电场的设想”。他表示,海南拥有二百万平方公里的海域管辖权,海南风力资源丰富,初步预计海风发电容量达二十亿万度。
 
鲍院士说,中国海上的风能资源非常丰富,初步估计,如把中国沿海二百海里以内的海上风能资源变成绿色电能资源,可供全国现用电量十倍以上。他已正式向海南省政府提出发展浮海风电的建议,前期在海南周边海域建设一座二万千瓦的示范性浮海风电场,同时美国浮海风电公司拟在海南建立浮海风电研发和生产基地。
 
鲍亦和教授的设想一提出,便受到中国能源界,尤其研究海上风能领域的专家的关注。隔日,一位业内专家向搜狐科学表示,中国发展海上风力发电技术刻不容缓,但由于深海风电技术比近海还要复杂,尚处于研究阶段,所以近期我国海上风力发电的主要目标是开发近海风能资源,而对于深海,宜先建设小规模的研究型深海风电场,然后再大型化可能比直接建大型工程的风险要小一些,鲍亦和的设想大胆,但海南建大型浮海风电场不实际。他表示,海上风电技术比陆上更为复杂。目前投入商业运营的海上风电场均为近海风电场。而深海风电技术比近海还要复杂,尚处于研究阶段,目前还没有见到示范工程。
 
事件四:上海市东海大桥10万千瓦风电场建设
 
2006年11月22日至24日,上海市东海大桥10万千瓦风电场投资业主的招标评标工作在上海举行。国家计划通过上海市东海大桥10万千瓦风电场建设,将掌握海上风能资源评估、海上风电场设计和施工技术,培养和锻炼海上风电建设的技术和管理人才,积累海上风电建设的经验;同时,结合国家科技攻关项目,对海上风电有关技术进行专题研究,逐步建立海上风电的技术标准体系,形成拥有自主知识产权的海上风电机组设计和制造技术,为我国海上风电的规模化发展创造条件[4]。
我国“海上风电大跃进”持续数年,仍无法穿越设备核心研制技术薄弱这座冰山。因此,“发展海上风电技术刻不容缓”的观点已经得到业内人士的一致认同。
三、发展海上风电技术刻不容缓
——贺德馨对《商务周报》说,“目前远远还不具备大规模开发海上风电的条件。除资源普查外,海上风电机组和海上风电场建设工程中也有很多关键技术需要攻克。”他分析说,“按照科学的研制程序,一般海上风电机组样机要先在陆上试运行后再到海上,而且从样机运行到投入生产需要一年的时间。风电机组是高新技术。现在有的企业对这一点认识还不够,认为技术可以用钱买得到,但是像任何高新技术一样,风电的核心技术是买不到的。” [1]
 
由于中国海上风电起步较晚,技术发展和人才储备都很不够。例如要设计一个海上风电机组的塔架,需要考虑很多陆地上可以不考虑的问题。在北方,要考虑海冰对塔架的破坏;在南方要考虑台风;同时南方和北方都要考虑海水的腐蚀性。和陆上风电相比,海上风电项目要面对更多的技术、人才难题和巨大的资金投入[1]。现有海上风电机组基本上是由陆上风电机组改装而来。主要采用MW级以上大型机组。如丹麦Vestas公司的2MW机组;丹麦Bonus公司的5.0MW机组;美国GE公司的3.6MW机组;德国Repower公司的5.0MW机组等。几乎所有的新技术都在海上风电机组中得到体现,如变速运行、变浆调节、无齿轮箱。海上风电机组的核心技术仍然掌握在欧美国家,国家可再生能源学会理事长石定寰曾指出,中国装备制造业与欧美日等发达国家相比差距十分明显,研发力量薄弱。目前,中国还没有掌握独立自主的风力发电设备设计和制造技术,风机生产主要依赖生产许可证等技术转让或依赖进口。如果这种受制于人的局面不改变,依赖科技进步降低可再生能源高成本就难以实现。
 
可以说,我国海上风电技术的发展已经刻不容缓。2008年12月9日启动的国家科技支撑计划提出要在“十一五”期间组织实施“大功率风电机组研制与示范”项目,研制2兆瓦至3兆瓦风电机组,组建近海试验风电场,形成海上风电技术。
 
2008年2月保定天威保变电气股份有限公司承担的国家科技支撑计划项目----具有自主知识产权3MW海上风电设备研发项目正式启动。此项目的总体目标是:2009年完成2台3MW海上风电机组控制器和变流器、6片3MW海上风电整机叶片制造,2010年完成整机样机2台;掌握变速恒频风电机组控制器和变流器的设计制造技术,满足3MW海上变速恒频风电机组整机配套的要求等。
 
类似的有关海上风电设备研发项目的自主知识产权项目报道寥寥无几,可以说我国海上风电核心技术的实际开展仍然处于初步发展阶段,未成气候。
四、前期工作
——我国陆地风电场的可利用率平均不到90%,而国外则高达95%,这中间的发电量和经济效益是非常客观的损失,原因就是对风电技术难点的估计不足。有些风电场项目在前期工作中对风资源的测量和风电机组的布置工作做的都不够充分,结果导致一些安装后的风电机组不能按要求发电。
 
为避免陆上风电的尴尬在“襁褓”中的海上风电项目开发中重演,全国各沿海省市准备在海上发电一显身手,准备大力投资的过程中,也意识到了如何保证海上风电的健康、可持续发展,确保投资的经济效益,发电前期工作是不容忽视的。
 
海上风电场建设前期工作比陆上风电场更为复杂,需要在海上树立70米甚至100米的测风塔,并对海底地形及其运动、工程地质等基本情况进行实地观测;其次,海上风电场需要考虑风和波浪的双重载荷,对风电机组支撑结构的强度要求更高;第三,海上风电机组的单机容量更大,制造技术更复杂,对风电机组防腐蚀等要求更为严格;第四,海上气候环境恶劣,天气、海浪、潮汐等因素复杂多变,风电机组的吊装、项目建设施工以及运行维护难度更大。
 
同时,国家发展和改革委员会也提出要求做好前期准备工作,就包括事前调查。与海洋风电开发有关的事前调查内容如下:① 风况条件,风情特性、风况模拟;② 设置条件,海象条件、地质等,海底地形,波浪、流况等;③ 选址条件,不能影响水域利用、渔业、船舶航行;④ 环境条件,海洋生物、鸟类、景观、电波、海底地质、考古学上的物品等。调查结果应与陆地进行比较:对景观的影响、产生的噪声、电磁波、微波以及与鸟类的冲突等应减小。
五、结束语
多年来风电在电力行业内属于实验的、补充性的发电方式,而今正迈入“主流”名单中,海上风电欲“成为一个方面军”。我国从八十年代开始,陆续开展了近海风能资源评估,至二十世纪出现了“海上风电大跃进”,在遭遇核心技术薄弱的瓶颈后,再次回归项目发展前期工作部署。因此还是一句老话:良好的开端是成功的一半。
 
 
相关链接
1. 朱晨,“襁褓”中的海上风电,商务周刊,2008年7月5日。
2. 易跃春,风力发电现状、发展前景及市场分析,国家电力,2004年第8卷第5期。
3. 刘琦 许移庆,我国海上风电发展的若干问题初探,上海电力,2007年第2期。
4.  单力,海上风电稳步兴起,环境,2006年12月,42-44.

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