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海上风电产业“淘金热”(Z.2017.6)

新闻来源:中国船检    浏览量:515 金伟晨 徐晓丽 2017-07-12
        经过多年的风电技术发展,陆上风力发电技术已相对成熟,但陆上风力的不稳定、位置距离用电区较远、风电能力饱和等诸多问题慢慢体现出来,相比之下,海上风能具有平均风速高、风速稳定、距离负荷中心近、对环境的负面影响较小等诸多优势,逐渐成为各国相继选择的主要替代能源之一。
        国内海上风电市场空间广阔
        海上风电过去几年在大量项目的支撑下,建设势头迅猛,增长稳定,与当前海洋油气市场情况形成了强烈对比。
        欧洲各国是传统的海上风电开发大国,特别是英国、丹麦和德国是全球在海上风电开发领域起步较早的国家。据欧洲风能协会(EWEA)统计,截至2016年,欧洲共有11个国家的82个海上风电场在运行,累计发电功率达到11.5GW,占全球海上风电总量的91%。
        近几年,特别是自2010年后,我国海上风电开发发展迅猛,技术水平显著提升,政策体系不断完善,与海上风电开发、建设和运营维护相关的产业均得到了不同程度的发展。我国在建与已投产的风电累计发电功率已达到4.44GW,占到全球总装机容量的17.95%,稳居世界第三位。同时,从我国的新增海上风电发电功率趋势来看,其增长势头强劲,与世界第二位丹麦的差距也在不断缩小。
        相关海工装备需求广泛
        海上风能利用的不断增加也必将带动产业链内的各相关行业发展。海上风电产业的运行,以海上风电投资企业为主导和驱动力,其总投资量在很大程度上决定了风电项目的规模和相关企业的获利大小;以海上风电设备制造业为硬件供应,广义上的风电设备供应应当包括风机整机供应和相关海上风电工程装备供应。总体来说,海上风电产业链的运行主线为:风资源评估—风电场规划—风电场建设—并网发电—风电场运维。
        随着项目的增加和技术难度的提升,海上风电工程装备需求大增,具体包括:起重船/平台、风机运输船、风电安装船/平台、风电运维船、铺缆船、供应船、调查船等一系列工程船。其中,起重船、风机运输船、铺缆船、调查船等与其他海工船的功能并无明显差别,在对原有工程船进行适当改装后可实现通用。
        另外,海上风电工程装备还包括针对海上风电场开发的特殊船舶,主要可以分为两大类:海上风电安装船和风电运维船。风电安装船。目前的主流是自升自航式船舶/平台。上海振华重工(三航风华号)、中远船务(Sea Challenger、Sea Installer)、靖江南洋船舶制造有限公司(华尔辰号)等已有成功的风电安装船制造先例。从全球来看,荷兰Ravestein船厂和IHC船厂,丹麦ORSKOV船厂具备自升式风电安装平台的制造能力。据统计,目前全球共有风电安装船66艘,其中近一半由中国建造,可见中国在风电安装船建造方面起步较早且市场广泛,发展前景较好。
        风电运维船。多数采用双体或三体;考虑到船舶的快速性和可操作性,船体材料选用铝质或玻璃钢;除此之外,考虑风电设备及零件特点,应设置大面积的载货甲板,并满足吊装能力需求。另外, 风电运维过程时间较长,甚至需要人员留在风机上,风电运维船还需满足人员的生活需求。风电运维船作为风电项目的辅助船舶,在最近两年慢慢发展起来,具有较大的市场发展空间。不同的风电运维船具有不同的功能要求,但能实现诸多功能要求的风电运维船却是当前主要的市场需求。特别是国内市场,2015年后,中国开始加大了风电运维船的接单比例,并在2017年占到了新建船舶的较大比例。
        凭借风力资源丰富、开发成本下降、适宜大规模开发等特点,海上风电正成为风电发展的重要方向。统计数据显示,目前全球已开发风能功率约为25GW,全球待开发海上风能功率约为140GW,而海上风电安装船的数量却远不能满足需求。同时,在海上风机装机量的不断增大和越来越多的风力机即将走出质保期的市场背景下,专业的风电运维船需求也将不断扩大。与风电安装船类似,海上风电场离岸距离越来越远,海况也变得越来越复杂的现状,风电场的维护工作要求定将越来越高,其对于风电运维设备的技术和效率提出了新的要求。
        除了市场需求外,经济性也是一个重要条件。海上风电工程装备逐渐成为了专用安装维护设备的核心,提升海上风电工程装备的作业性能能够降低海上风电开发成本。据统计,在海上风电建设项目中,风机组设备成本占比不到50%,但安装和建设成本却占20%以上。由此可见,要想降低成本,海上风电行业需要更新运维理念,在选择工程装备和工作方式时兼顾投资成本和回收效益,缩短安装周期,提高作业效率成为了摆在所有风电开发商面前的必然课题。
        挺进深海促装备升级
        从全球已建和在建的海上风电场来看,开发呈现走向远海、迈入深海的趋势,特别是海上风电发展水平较高的英国和德国已经开始了深海风场的开发。日前,丹麦、荷兰和德国正在研究在英国离岸100公里的多格沙洲附近建立风力发电场,多格沙洲则作为风能集中调度中心并设置天然气储能系统。
        就我国来说,由于我国沿海地带的风能资源与北海相比稍差,为减小海面粗糙度,提高风资源质量,从潮间带逐步走向近海,并进而开发深海的趋势已经刻不容缓。深水风场开发在即,浮式风机应运而生。随着风电场向深远海进军,相应的海上风机基础也迎来了由固定式向浮式过渡的时代。现有海上风机基础大多采用单桩固定式,其安装相对简便,但适应水深局限性明显;海上浮式风机应运而生,semi-sub式、TLP式和SPAR式的海上浮式风机基础将成为今后海上浮式风机基础的主要形式,适应水深也将从现在的几十米发展到几百甚至上千米。
        单一功能将被淘汰,风电安装趋向一体。为提高海上风电的经济性,更是对海上风电安装船提出了运输安装一体化的要求,自升自航式海上风电安装平台成为了当前主要的技术发展方向。但是,随着离岸距离不断增加、工程效率不断提高的条件下,传统的运输与吊装独立完成的安装方式已稍显落后,而结合运输与吊装为一体的风电安装船才能满足当前的市场需要。
        桩腿定位有待改进,浮式安装大势所趋。随着大型海上风力机的不断生产,对于海上风电安装船的起重吨位、吊臂高度、甲板面积等也提出了新的要求;不仅如此,在工作水深进一步增加,桩腿定位方式很难满足需求的情况下,如何实现船舶的动力定位,改善其在风浪中的运动幅度,精确控制浮态,从而完成浮式基础的对接,也是重要的技术发展方向。
        海上风场日益庞大,运维功能逐步全面。随着海上风电场逐渐向深海进军,以及运维量的逐渐增大,对于风电运维船的快速性、功能配套性、稳定性和基本生活条件等均提出了不同程度的要求,风电运维船的功能需求在不断完善,如何兼顾工程要求与维修效率,必将成为风电运维船设计创新和改造建造的重要课题。
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