海上风电十年 跨越“三峡”的考量

叶片转一圈，赚两块钱
　　从江苏南通往北，直到连云港，有连绵几百公里滩涂，涨潮时看似一片汪洋，退潮时露出 10～20公里的潮汐带。


　　这是一片绝佳的海上风电场，如果建成超过1000万千瓦的风电场，就几乎相当于三峡的装机容量，“海上风电三峡”的说法也是从此开始。
　　一
　　2009年1月，国家能源局在北京召开了一场研讨会，专门讨论海上风电开发。
　　在会上，又一次提到了“海上风电三峡”。会议指出，近期要抓紧选择几个建设条件较好的场址……为国家在东部沿海打造几座“海上风电三峡”，为国家能源安全建设坚实的保障。
　　在那一年底，在《2010年能源工作总体要求和任务》中特别提到了海上风电，“2010年，要继续推进大型风电基地建设，特别是海上风电要开展起来……”
　　同年5月，中国首批海上风电招标项目启动。4个海上风电特许权项目（江苏滨海30万千瓦、射阳30万千瓦、大丰20万千瓦、东台20万千瓦）吸引了众央企巨头的目光，激烈角逐后，分别由大唐新能源、中电投联合体、龙源电力、山东鲁能中标。
　　此后，中国海上风电的发展，就进入了快车道。

　　大唐滨海公司
　　从2009年至今，十年间，中国已成为仅次于英国和德国的世界第三大海上风电国家。数据显示，2018年中国海上风电总装机容量为445万千瓦，在建647万千瓦。
　　在江苏省滨海线，有首批海上风电特许权招标项目之一的江苏滨海30万千瓦项目。
　　这个距海岸21公里的项目，涉海面积48平方公里，有96台风力发电机组。所有风力发电机组与海上升压站由海底电缆连接，然后将电能输送至陆上集控中心并网。
　　从核准批复到并网发电，滨海风电的历程实际上成为了中国海上风电的一个缩影。在这个缩影中，可以看到“低碳与收益的账本”“安全与速度的抉择”还有对“智慧风电的探索”。
　　二
　　在经历十年高速发展之后，海上风电的效益如何？
　　“风机叶片每转一圈，就能赚2块多钱。一分钟转19圈，就是38块钱。”大唐国信滨海海上风力发电有限公司工程管理部主任范玉鹏给算了一笔账。
　　他的这笔账是这样计算的，滨海风电总装机容量30万千瓦，上网电价0.85元/千瓦时，有96台风力发电机组。如果按照满功率发电的话，一分钟风机叶片可以转19圈。
　　最后折算下来，就是“一圈2块钱”。
　　而滨海风电总投资约47.9亿元，设计年发电量超过8亿千瓦时。预计投产后年销售收入66405万元，年利润总额28306万元，项目全投资税前内部收益率10.58%。
　　按照这个速度，预计投资回收周期13年。但在范玉鹏看来，这个速度明显有些保守。
　　尤其是，在2015年7月，项目性质由特许权项目变更为常规项目，上网电价由0.737元/千瓦时调整为0.85元/千瓦时。电价调整了1毛多，带给滨海风电的收益将近1亿元。据统计，这一次调整，滨海风电年直接增加收益9240万元。
　　而在经济账之外，更重要的是一笔环境账。

　　大唐滨海公司
　　相比传统火力发电，滨海风电投产后预计每年可减少二氧化碳排放70万吨，减少二氧化硫排放5006吨，减少氮氧化物排放2003吨，具有良好的社会效益和环保示范效果。
　　在此前结束的首届可持续发展论坛上，与会嘉宾普遍认为，未来，中国的能源结构还将持续优化。预计到2050年，中国的化石燃料在整体能源结构中占比，将从2018年90%的水平，下降到35%。
　　未来五年，中国的可再生能源行业还将迎来新一轮大发展。海上风电也将迎来新的一轮机遇窗口。
　　国家海上风电工程技术研究中心管理委员会主任王满昌表示，到2030年，我国中东部地区最大用电负荷将达到9.7亿千瓦，需受入电力流超过3.6亿千瓦。而中东部陆上分布式电源开发潜力仅有1.7亿千瓦，显然无法满足未来需求。
　　王满昌认为，我国海上风电资源丰富，潜力巨大，且靠近东部负荷中心，就地消纳方便，所以发展海上风电将成为我国能源结构转型的重要战略支撑。
　　三
　　浪高两米，拖轮在海浪中完全没有还手之力，被海浪随意摆弄。
　　这个场景，在海上风电的建设过程中，并不是什么罕见的状况。
　　滨海风电项目选址在江苏盐城古黄河口附近海域，那里风大浪高，气象复杂，在当地人口中素有“宁走天边，不走黄河尖”之称。正因如此，这里也是天然的优质风资源区。
　　“每年的10月到第二年的3月，每月有效工作时间只有七八天。”范玉鹏说。今年九月，因为台风的影响，几乎都无法施工。
　　和所有海上风电项目一样，滨海项目自开工起，就面临海洋极端气象的严峻考验，仅2018年8月和9月就遭受“云雀”“温比亚”等台风袭扰，每月可施工窗口期仅有10余天。
　　而且，从岸边到滨海风电项目有21公里，每出一次海，即使顺流的情况也要1.5小时。因此，不仅是安全问题需要考量，速度与效率也是需要考虑的问题。
　　“相比陆上施工，海上施工风险更大，操作更复杂。”中国大唐集团海洋能源产业有限公司党委书记、董事长沈刚说。因此，滨海风电提出“能陆上，不海上，能水上，不水下”的施工原则，将部分复杂的海上施工转化为相对简单易管理的陆上施工。
　　“目前，滨海风电全部塔筒内电气设备都在陆地进行预安装，既降低海上施工风险，又提高工作效率。”沈刚说。
　　国家能源局核电司副司长史立山表示，过去陆地风电建设相对风险小，比较简单。而海上风电难度除了风电设备外，还有施工方面的困难。海上运输、基础施工的难度都是很大的。对设备可靠性要求也很高，如果设备出现问题维修的成本就很高。
　　而且海上建设风电场涉及到海洋的综合利用，海上有港口、保护区、交通要道，并不是所有海域都能建成电站，还应当避让交通设施、城镇建设和临港工业围填海这些用于效益高的开发形式的海域，以免对未来的深度开发造成不利影响。

　　大唐滨海公司
　　在史立山看来，海上风电的开发建设要考虑对各方面的影响，特别是对海洋环保的影响，如应当向深海布局，尽量远离岸线和海涂，减少风电场对岸线、视野、景观和鸟类栖息的影响。
　　四
　　风机叶片距离海面有100米左右，检测与维修如果靠人工值守与工作明显是完全不够的。
　　解决这个问题，需要一点“智慧”。
　　在滨海风电项目中，每一台风机上都有三个摄像头。如果有渔民、船只进入安置风机的海域，可以通过摄像头预警。
　　滨海风电采用新型电子围栏代替传统实体航标灯，在电子海图上即可对指定类型或指定船舶的碰撞风险进行分析，从而通过后台系统对船舶航行进行预警。
　　沈刚表示，这样可以有效避免因能见度差无法发现过往船舶的被动局面，减少监控值班人员的工作负担，方便后期维护和调整。
　　而且，利用“蜘蛛机器人”爬上100米左右塔筒进行检测，把人工的因素尽量降低，也是把事故的几率尽量降低。
　　同时，海上环境复杂多变，为解决人员、设备和船只在海上作业危险性高的问题，需加强人员事前场景预演、运维作业风险评估。滨海风电应用VR技术，构造风电场三维虚拟立体模型，将实际工作环境和设备结构进行虚拟重现，让使用者足不出户就能够亲身体验海上风电场的天气环境、海情海况、地理地貌、设备运行以及紧急事件发生时的情景，实现全新交互功能。

　　大唐滨海公司供图
　　针对海上风电的工况复杂性、交通运输的可达性、人员作业的安全性、故障处理可完成性等都会成为影响运维质量的重要因素。滨海风电创造性的采用AR技术，利用图像识别、智能检测和数据挖掘等技术，帮助操作人员及时准确的定位并排除问题。
　　伴随着5G的推广，在可以预见的未来，利用VR、AR、大数据等手段，也将让海上风电更加有“智慧”。