中國不是海上風電開發(fā)利用的最早起步者，卻在過去近十年內實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，跑出了海上風電開發(fā)建設的中國速度。
從1991年丹麥投入運營世界首個真正意義上的海上風電場至今，英國、德國、荷蘭等引領行業(yè)發(fā)展三十多年。而中國2010年才完成首座大型海上風電場——東海大橋海上風電場的裝機。十余年后，中國在2021年最終完成追趕，超越全球最大海上風電裝機規(guī)模的英國。
在追趕過程中，中國海上風電行業(yè)在投資規(guī)劃、設計建造、裝備制造、運營維護等產業(yè)鏈上下游，三峽集團、國家電投、華能、中廣核等能源電力央企，電建、能建等建筑施工央企，中國船舶、東方電氣、中國中車等裝備制造央企，以國家戰(zhàn)略規(guī)劃為指引，在整體布局和各個關鍵環(huán)節(jié)全力布局、強力推進，不斷實現(xiàn)相關核心技術突破，釋放了行業(yè)規(guī)?；汾s的強大力量。
后發(fā)先至裝機量全球第一
據全球風能理事會(以下簡稱“GWEC”)發(fā)布的《全球海上風電報告2022》(Global Offshore Wind Report 2022，以下簡稱《報告2022》)，到2021年，中國連續(xù)第四年在海上風電年新增裝機規(guī)模方面位居世界首位。截至發(fā)稿，該機構尚未發(fā)布2023年度報告。
面對陸上風電和光伏發(fā)電等其他新能源的競爭，我國海上風電雖后發(fā)但先至。
中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會秘書長秦海巖表示，受多重因素制約， “十二五” 時期(2011年至2015年)，我國海上風電發(fā)展相對緩慢， 海上風電實現(xiàn)裝機不足100萬千瓦;但是，到了“十三五”時期(2016年至2020年)，則迎來了快速發(fā)展的階段，近海海上風電進入規(guī)模化發(fā)展階段。
2014 年被一些業(yè)內人士稱為“海上風電元年”。
這年1月，國家能源局印發(fā)《關于做好海上風電建設的通知》，海上風電標桿電價制定被列為2014年重點任務;6月，國家發(fā)改委下發(fā)《關于海上風電上網電價政策的通知》，規(guī)定2017年以前投運的潮間帶風電項目含稅上網電價為每度0.75 元，近海風電項目含稅上網電價為每度0.85元;2017年及以后投運的海上風電項目，將根據海上風電技術進步和項目建設成本變化，結合特許權招投標情況另行研究制定上網電價政策;12 月，國家能源局對外公布《全國海上風電開發(fā)建設方案(2014—2016)》，總容量1053萬千瓦的44個海上風電項目列入開發(fā)建設方案。這極大推動了我國海上風電進入規(guī)?；目焖侔l(fā)展階段。
這一時期，央企不斷累積技術創(chuàng)新，突破關鍵核心技術，為此后的海上風電高速發(fā)展打下了堅實的技術基礎。例如，中國海裝首臺5MW海上風電機組裝機運行，這個擁有20余項國家專利技術的機組成為國內首個通過型式認證和低穿測試的海上風電機組。
2022 年被稱為中國海上風電平價元年。
這一年開始，海上風電項目不再享受國家補貼。2020 年 ，財政部、國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關于促進非水可再生能源 發(fā)電健康發(fā)展的若干意見》，這意味著2021 年 12 月 31 日之后，海上風電的國家補貼將全面退出。這既開啟了2022年為起始的海上風電平價時代，又引發(fā)了2021年海上風電的搶裝潮，使中國2021年新增海上風電裝機規(guī)模出現(xiàn)井噴式增長。相關數(shù)據顯示，2021年中國海上風電新增裝機容量近1700萬千瓦，累計裝機容量達到2639萬千瓦，超越英國，躍居世界首位。
中國海上風電裝機容量變化情況 資料來源：國家能源局
據中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會(以下簡稱“CWEA”)發(fā)布的《2022年中國風電吊裝容量統(tǒng)計簡報》，截至2022年底，海上風電開發(fā)企業(yè)共37家，比2021年增加6家，其中累計裝機容量達到100萬千瓦以上的共6家，分別為三峽集團、華能集團、國電投、國能投、中廣核和粵電，這6家企業(yè)海上風電累計裝機容量占全部海上風電累計裝機容量的70.1%。
據中國石油規(guī)劃總院高級工程師杜劍強等人的研究，2022年，中國共有 10 家風電開發(fā)商啟動了海上風電項目招標，中廣核、三峽集團、國家能源集團、中國華能、國家電投等5家企業(yè)的招標量排名靠前。其中，中廣核的風機采購量最大，達到2954兆瓦，其余4家也均超過1700兆瓦。這 5 家企業(yè)的市場占有率合計接近 80%。
風機大型化降本提效
自2022年中央財政退出對海上風電的財政補貼后，海上風電進入平價時代，山東、廣東、浙江、上海等沿海地區(qū)接棒，出臺地方財政補貼政策，繼續(xù)為海上風電發(fā)展提供窗口期。但是，從更長遠發(fā)展看，海上風電項目實現(xiàn)平價開發(fā)，依然要從整個產業(yè)鏈入手降本增效。
“風電作為未來我國的主要電力能源形式之一，其度電成本將直接影響全社會用電成本， 通過技術手段進一步降低風力發(fā)電的度電成本已成為全行業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)。”中國節(jié)能所屬中節(jié)能風力發(fā)電股份有限公司相關負責人表示。
海上風電雖然較陸地風電有著諸多優(yōu)勢和巨大潛力，但是相關統(tǒng)計數(shù)據顯示，目前海上風電的成本仍然遠遠高于陸地風電，從設備制造到建筑施工再到運維輸電等多方面都拉高了其度電成本。
近年，隨著我國技術創(chuàng)新的不斷突破，海上風電價格也在逐步下降。據CWEA統(tǒng)計，當前中國海上風電項目的平均度電成本已經下降到每度電0.33元左右。
其中，風機大型化是整個行業(yè)技術創(chuàng)新和制造升級的一個主攻方向，相關成績進展可圈可點。據GWEC《報告2022》，過去十年，到2020年，風力發(fā)電機組旋翼直徑越來越長，達到163米，增長了近50%;同時，風機單機容量平均達到了8MW，增長了138%。
業(yè)內人士表示，風機大型化對于大幅度降低海上風電設備的生產、安裝、運輸和運維等成本費用具有重要意義。
在風機大型化過程中，中國船舶、東方電氣、中國中車等風電裝備制造央企不斷取得新進展新成就。
東方電氣與中國工程院院士謝和平團隊聯(lián)合研制的全球首套與可再生能源相結合的漂浮式海上制氫平臺“東福一號”
2019年，東方電氣與三峽集團成功研制出10兆瓦等級海上風力發(fā)電機組，刷新了當時我國海上風電機組單機容量新紀錄。2022年2月，東方電氣自主研制、擁有完全自主知識產權的13兆瓦抗臺風型海上風電機組在福建三峽海上風電產業(yè)園順利下線。據了解，2023年，東方電氣集團自主研制、長達126米的風機葉片成功下線，與該葉片配套的單機容量更大、技術更先進的海上風電機組也即將面世。
“大型化是海上風電規(guī)?；l(fā)展的必由之路。”中國海裝市場總監(jiān)張海亞說，海上風電機組作為系統(tǒng)集成技術，如何在引領大型化發(fā)展的同時，平衡成本、可靠性之間的關系，研制出市場需要的產品，是當下整機制造企業(yè)需要解決的問題。
自2008年深耕海上風電以來，中國船舶所屬中國海裝努力引領國內風電行業(yè)大功率、長葉片風電機組的大型化發(fā)展方向。2023年初，中國海裝自主研制的H260-18MW海上風電機組在山東省東營經濟開發(fā)區(qū)海上風電產業(yè)園研制成功。該風電機組，葉輪掃風面積約5.3萬平方米，相當于7個標準足球場的面積。在滿發(fā)風速下，每轉動一圈可發(fā)44.8度電，單臺機組每年可輸出超過7400萬度清潔電能，可滿足4萬戶三口之家一年的用電量。
對于風電場建設而言，大型海上風電機組在相同條件下發(fā)電效益更高，可以有效節(jié)約用海面積、降低機位點數(shù)量，進而降低海上風電場施工成本。據中國海裝介紹，以100萬千瓦項目為例，安裝16MW機組，機位點數(shù)量63個，安裝18MW機組，機位點數(shù)量可減少約13%，降低基礎造價達上億元，經濟性十分可觀。
2022年11月，中國中車海上風電機組在江蘇省射陽縣正式下線。該機組實現(xiàn)了功率等級8~12MW的全覆蓋，葉輪直徑達到225米，其掃風面積約4萬平方米，相當于約5.6個標準足球場。
2023年6月，中國中車自主研制的20MW半直驅永磁風力發(fā)電機成功下線，標志著我國大功率海上風力發(fā)電機自主研制能力又上了一個臺階，實現(xiàn)了20MW級以上風力發(fā)電機整機和部件關鍵技術的新突破。
挺進深遠海趨勢明顯
目前，中國海上風電的開發(fā)主要集中在近海區(qū)域，平均離岸距離不到20千米、平均水深不到10米，在離岸距離30千米或水深30米以上建設的風電場相對較少。近海海上風電受到航道運輸、水產養(yǎng)殖等因素限制，而深遠海范圍廣闊，風能資源豐富穩(wěn)定優(yōu)質，挺進深遠海成為行業(yè)發(fā)展“呼之欲出”的趨勢。
“海上風電由近海走向遠海是必然的趨勢，為了支撐深遠海海上風電發(fā)展，必須做好數(shù)據積累，加強關鍵技術研發(fā)。”秦海巖表示。
在這方面，《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出，優(yōu)化近海海上風電布局，開展深遠海海上風電規(guī)劃，推動近海規(guī)?；_發(fā)和深遠海示范化開發(fā)，重點建設山東半島、長三角、閩南、粵東、北部灣五大海上風電基地集群。
在海上風電向深遠海挺進的趨勢下，漂浮式風電項目成為必然選擇。
2022年12月，中國電建投資開發(fā)的規(guī)模巨大的商業(yè)化漂浮式海上風電項目——海南萬寧漂浮式海上風電項目舉行了開工儀式。據介紹，這是中國首個規(guī)?；钸h海海上風電項目，也是全球規(guī)模最大的商業(yè)化漂浮式海上風電項目。
中電建新能源集團股份有限公司副董事長李岳軍介紹，該項目規(guī)劃總裝機容量100萬千瓦。一期建設規(guī)模為12臺單機容量16兆瓦以上的風機，裝機規(guī)模為20萬千瓦，2025年底全部建成并網;二期工程裝機容量80萬千瓦，計劃于2027年底全部投產。
中國海裝的H23X平價海上風電機組
在深遠海風電裝備研發(fā)制造方面，中國海油的“海油觀瀾號”、三峽集團的“三峽引領號”、中國海裝的“扶搖號”等漂浮式風電項目持續(xù)創(chuàng)新突破。
2021年7月，三峽集團所屬中國三峽新能源(集團)股份有限公司投資建設的漂浮式海上風電平臺，搭載全球首臺抗臺風型漂浮式海上風電機組，組成“三峽引領號”，在廣東陽江海上風電場順利安裝。
2022年8月，深遠海浮式風電裝備“扶搖號”落戶湛江徐聞羅斗沙海域。“扶搖號”由中國船舶所屬中國海裝牽頭研制，它的誕生填補了我國平均水深65米以上深遠海域浮式風電裝備研制及應用的空白。
中國海裝黨委書記、董事長王滿昌表示，中國海裝積極承擔《海上浮式風電裝備研制》國家重點項目，歷時兩年多時間，牽頭20余家優(yōu)勢企業(yè)，持續(xù)推進關鍵核心技術攻關，順利完成了深遠海浮式風電裝備——“扶搖號”的設計制造。
2023年5月，深遠海浮式風電平臺“海油觀瀾號”成功并入文昌油田群電網。這是我國首次實現(xiàn)深遠海浮式風電平臺直接為海上油氣田群供電，標志著我國深遠海風電關鍵技術取得重大進展。
據介紹，“海油觀瀾號”距離海南省文昌市136公里的海域，裝機容量7.25兆瓦，由9根錨鏈系泊固定在水深120米的海域。
一體化融合發(fā)展立體開發(fā)
海上風電從2022年起步入平價時代，進一步推動海上風電規(guī)?；l(fā)展不止步于降低成本，如何提高效益也是增強海上風電競爭力的重要思路。與此同時，相關技術和商業(yè)模式逐漸成熟，“風光同場”“海上風電+海洋牧場”等融合發(fā)展成為海上風電開發(fā)主要趨勢之一。
2022年7月，山東省印發(fā)《山東省海上光伏建設工程行動方案》，提出積極穩(wěn)妥推動漂浮式海上光伏發(fā)展，重點結合海上風電規(guī)劃建設，創(chuàng)新打造“風光同場”一體化開發(fā)模式，逐步擴大漂浮式光伏建設規(guī)模，并推動其向深遠海海域發(fā)展。
與之相呼應，2022年10月，國家電投山東半島南3號海上風電場20兆瓦深遠海漂浮式光伏500千瓦實證項目成功發(fā)電。該項目位于山東省海陽市南側海域，離岸30千米，水深30米，其發(fā)出的清潔電能匯流到逆變器后送至同場運行的半島南3號風機平臺，后續(xù)將通過海上升壓站送出至電網。
2023年3月，國家能源集團所屬龍源電力依托集團公司科技項目“漂浮式海上風電關鍵技術研發(fā)與工程示范”研發(fā)的漂浮式風漁融合平臺設計，獲中國船級社原則性批準(AIP)證書。
據了解，國家能源集團突破常規(guī)風電開發(fā)模式，采用“水上發(fā)電、水下養(yǎng)魚”創(chuàng)新理念，將漂浮式風電開發(fā)與深遠海漁業(yè)養(yǎng)殖技術融合，力爭實現(xiàn)“平臺結構、海洋空間、運營功能”多空間多層次共用。未來，該項目擬建于福建南日島國家級海洋牧場示范區(qū)。
打造“海上風電+海洋牧場”一體化發(fā)展模式，央企探索海上風電場融合發(fā)展，開辟“藍色糧倉”。在中廣核新能源公司已建成的平潭大練海上風電場Cll機位附近，中廣核通過在試驗風電場投放縮略型深遠海養(yǎng)殖裝備——金屬養(yǎng)殖網箱，以試驗養(yǎng)殖石斑魚、鯛科類作為研究對象，開展風電場各類環(huán)境下對魚類不同影響的技術研究，形成在特定環(huán)境下魚類養(yǎng)殖的整體技術方案。
據悉，該項目試驗已具備進一步推廣示范的可行性，未來有望實現(xiàn)“水下產出綠色產品、水上產出清潔能源、水面休閑觀光旅游”的融合發(fā)展。
海水直接制氫海試成功備受矚目，推動了海上風電場的融合創(chuàng)新和融合發(fā)展。2023年6月，東方電氣與中國工程院院士謝和平團隊聯(lián)合開展的全球首次海上風電無淡化海水原位直接電解制氫技術海上中試，在福建興化灣海上風電場獲得成功。從融合發(fā)展角度來看，其重要意義之一就在于首次實現(xiàn)了海上風電可再生能源和海水直接制氫的一體化技術體系，為將來海上風電場的新能源融合發(fā)展打下了堅實基礎。
據研制團隊介紹，最重要的是海水直接制氫具有明顯的低成本優(yōu)勢，可以省去海水淡化、海水輸運等環(huán)節(jié)。將取之不盡的海水資源直接制氫，并結合海上風電技術，將改變未來全球的能源開發(fā)路徑。記者了解到，未來，除了海水，此項目的原理和技術還可應用于油田采油廢水、工業(yè)廢水、火電廠廢水、城市生活廢水等非淡水直接電解制氫，應用廣泛，市場潛力巨大，值得期待。
