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全览海上风电现状与差异

2009-10-12 16:16:19 生意社   作者: 余峰  

大型化、变速运行、变浆距及无齿轮箱是世界风电设备发展的新趋势。现在世界上 MW 级的风电机组已具备了商业化价值,如美国的主流机型是 1.5 MW 风机;丹麦主流机型是 2.0 ~ 3.0 MW 风机;早在 2004 年的汉诺威工博会上,4.5 MW 的风电机组即已面世。目前,单机容量最大的风电机组,是德国 Re 鄄 power 公司生产的容量为 5 MW 的机组。


  今后风电产业技术发展的趋势是:更大容量、新型结构和材料、海上风机。


  近 20 年来,国际上大型机组风电技术日趋成熟。在不断降低风力发电成本和扩大可经济利用的风力资源量的目标驱动下,国际上的风电机组技术不断向海上专用风电机组发展。目前,MW 级以下风电机组中仍广泛采用失速调节技术方式,MW 级以上的新机组普遍采用了变桨变速恒频的先进技术。


近几年,直接驱动技术发展迅速,这种技术避免了齿轮箱这一传动环节和部件,使机组的可靠性和效率更高,发展前景良好。


目前,国际上大规模安装的 2.5 ~ 3.5 MW 机组,普遍采用轻质、高性能的玻璃纤维叶片,但更大的 5 ~ 10 MW 叶片则开始尝试引用碳纤维材料。为便于浮吊的施工,海上风电场一般建在水深为 3 ~ 8 m 处。同容量装机,海上比陆上成本增加 60%(海上基础占 23%、线路占 20%;陆上仅各占 5% 左右),电量增加 50% 以上。


  值得注意的是,即使存在主流风机电机容量不断扩大、向 10 MW 级巨型海上风电机组发展的趋势,欧美风电产业认为 2 ~ 3 MW 级以下单机容量的机组仍将长期存在,也就是说,系列化多种容量机型将并存,以满足各类细分风电市场需求。


  中国拥有十分丰富的近海风能资源。近海 10 m 水深的风能资源约 1 亿 KW,近海 20 m 水深的风能资源约 3 亿 KW,近海 30 m 水深的风能资源约 4.9 亿 KW。我国海上风能的量值是陆上风能的 3 倍,具有广阔的开发应用前景。


  尽管海上风力发电前景十分好,其开发难度却远远大于陆地风力发电系统建设,直至上世纪 90 年代才有一些国家开始实质性尝试。


2007 年年底,我国首个海上风电项目--- 10 万 KW 上海东海大桥海上风电场开工建设。大连重工·起重集团在 MW 级风电机组招标中一举中标,成功与项目业主上海东海电气公司签订了 34 台首批单机容量最大的 3 MW 海陆两用风力发电机组。在国家、辽宁省、大连市政府的大力支持下,企业投资 2.4 亿元,大连市工业发展资金补助 3000 万元,经过一年多的努力,大连重工·起重集团相继攻克了多项技术难关,打破了国外技术垄断,为首台 3 MW 风电机组国产化研制提供了技术支撑,同时实现了 3 MW 增速机、轮毂、机座等核心部件的自主内部配套。今年年初,大连重工·起重集团研制的国内首台具有自主知识产权的 3 MW 风电机组成功下线,3 月 20 日,轮毂高度 90 多 m、叶轮直径 90 多 m、重量 400 余 T 的风机与海上基础承台连接安装成功。


  目前,除首台 3 MW 风电机组发往用户现场外,同批研制的 4 台整机样机中的另外 3 台机组正在做出厂前的最后并网测试。东海风电场 34 台 3 MW 风机将于 2010 年上半年世博会前完成全部安装和调试,并投入运营。东海风电场位于上海东海大桥东侧 1 ~ 4 km、南汇岸线以南 8 ~ 13 km 的上海市海域。风电场由 34 台国内最大单机容量的风电机组组成,总装机容量 10.2 万 KW,设计年发电利用小时数为 2600 小时,年上网电量为 2.67 亿 KW.h。上海东海风力发电有限公司负责投资、开发东海风电场项目,东海风电场由上海勘测设计研究院总体设计。


  日本三菱重工预计,全球的风力发电规模将急剧扩大,2008 年新增风力发电设备容量 25 KMW,2013 年将再增加 50 KMW。三菱重工是日本国内唯一的大型风力发电机制造商,目前占世界市场份额的 3% ~ 4%。三菱重工的环境、能源相关产品的销售额规模,2007 年约为 1.9 兆日元,到 2012 年计划将提高到 3 兆日元,风力发电机是三菱重工的核心产品之一。三菱重工计划积极参与海上风力发电设备市场的竞争,如果进展顺利,最早于 2011 年在海外设立风力发电叶片等设备生产基地,面向需求旺盛的欧美电力公司等销售。他们预计,由于受到占地和设备运输的制约,风力发电的趋势今后将会由陆地向海上转移。因此,在大型风力发电设备的生产上颇具竞争力的三菱重工,把占领世界海上风电设备 10% 的市场份额作为其发展目标。他们计划开发额定输出功率为 5 ~ 7 MW 级的大容量风力发电机,叶片直径约 130 m。目前,该公司自主生产的风力发电机额定输出功率为 2.4 MW,叶片直径最大 95 m。


  海上风力发电的方式分为两种,即在浅海的座底式和在深海的浮体式。


目前,座底式海上风力发电已由荷兰维斯塔斯风电公司等在欧洲部分地区推向实用化,而深海浮体式海上风力发电尚无先例。对此,三菱重工在拟定的产业规模中,将首先参与座底式,2 ~ 3 年后再着手发展浮体式。他们计划采取收买、合资等方式在墨西哥等美国东海岸地区设立生产基地。此外也有在欧洲等地设立生产基地的计划,以确保公司参与海上风力发电设备市场竞争战略的实施。


  海上风力发电对于中国风机生产企业而言,是一个新课题。然而,海上风力发电市场这一新的经济增长点,又是中国风电产业新的发展机遇。

 




责任编辑: 中国能源网

标签: 海上风电

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