“我們認為“十四五”海上風電重點研發(fā)涵蓋面非常全而廣，從整機到設計、施工、零部件，從材料各個方面都有，以下是我們關注的點：
一、海上風電“十四五”期間重要超大型海上風電機組研制，定義在15兆瓦級以上水平。二、深遠海風電，漂浮式風電是走入深遠海最重要的經(jīng)濟選擇。目前漂浮式風電開發(fā)成本大概在4萬元每千瓦左右，我們預計我國2030年左右能夠漂浮式海上風電平價。
三、直流裝備，直流送出是大規(guī)模遠海風電的一個經(jīng)濟性選擇，我們估計在離岸距離超過90公里，裝機容量超過100萬千瓦以上的水平，柔直送出比交流送出更具經(jīng)濟性和可靠性。四、低頻輸電系統(tǒng)，輸電頻率降低到15hz左右，則海底電纜經(jīng)濟合理的輸電距離可以達到300km。
五、云邊一體技術攻關與平臺開發(fā)。我們需要數(shù)字化與風機協(xié)同，形成云邊協(xié)同調(diào)度控制態(tài)勢，構建開放的控制態(tài)勢，實現(xiàn)風機、多風場協(xié)同調(diào)度運行體系。
六、海上風電制氫，當海上風電輸送距離超過150公里以外，柔直工程的造價也會急劇增長。這種情況下，我們可以探索海上風電制氫核心是如何在海上建立成本可控的海上制氫站，以及氫能的如何運輸。需要我們重點攻克，整個制氫全鏈條，從制備、儲存、運輸?shù)綉藐P鍵裝備技術，系統(tǒng)技術，工程技術，最終形成海上風電綠氫制備的技術體系。
七、海上風電“十四五”研發(fā)方向-能源島。八、海洋風電組網(wǎng)。組網(wǎng)規(guī)劃主要包括三種基本形式：場間交流、交流送出，場間交流、直流送出，以及場間直流和直流送出。”
——中國華能集團清潔能源技術研究院海上風電部主任劉鑫
2021年11月16日，中歐海上風電產(chǎn)業(yè)合作與技術創(chuàng)新論壇在鹽城召開，中國華能集團清潔能源技術研究院海上風電部主任劉鑫出席論壇并作《“十四五”海上風電技術重點研發(fā)方向思考》主旨演講，以下為發(fā)言實錄：
劉鑫：大家下午好！我今天給大家分享題目報告是“十四五”中國海上風電重點研發(fā)思考，報告以下三個方面進行分享：
一、華能集團在海上風電發(fā)展戰(zhàn)略
二、我們對“十四五”期間中國海上風電發(fā)展里面的一些重要方向思考
三、在這些重點研發(fā)方向里面，我們一些已經(jīng)做的工作和初步的探索。
為了努力實現(xiàn)雙碳目標，落實四個革命、一個合作能源革命新戰(zhàn)略，保障能源安全轉(zhuǎn)型是我國能源結構重要任務。為了實現(xiàn)這樣一個任務，我們國家將要從2020年的新能源5億千瓦裝機，提升到2030年12億千瓦裝機，折算下來我國平均每年有7000-8000萬千瓦新能源增量。
我國海岸線1.8萬公里，有300萬平方公里海域，我國海上風電有廣闊發(fā)展前景。從水深而言，從5米到30米，近海海域大概2億千瓦一個開發(fā)容量。從30米到60米，深遠海水深大概5億千瓦開發(fā)容量。我國的海域從北到南有不同平均風速，不同的建設投資成本和度電成本，與此對應適應性風場設計不盡相同，面臨主要基礎形勢和工程挑戰(zhàn)也不盡相同。
以江蘇為例，江蘇區(qū)域平均風速大概7米左右，主要的適應基礎型設施單樁復合桶，面臨問題就是沖刷。今年國家對海上補貼政策到此為止，客觀來說對海上風電發(fā)展非常不利。但是，我們能夠看到海上風電的技術創(chuàng)新帶來的降本速度，遠遠比行業(yè)預計來的要快。我們預計在2020年中國海上風電工程的單位千瓦造價，從去年的1.4-1.8萬元每千瓦降到1-1.4萬每千瓦左右，所以2020年中國已經(jīng)開始迎來了海上風電一個平價黃金發(fā)展時期。
我們早期預估“十四五”末，來的又快又猛。最近兩個月海上風電主機價格已經(jīng)跌破了4000元每千瓦，比之前主機招標價格下降40%。這是一個非常大幅度下降。
不同水深面臨基礎形勢也是不盡相同，基礎架施工占到海上風電全工程投資30%左右，在30米內(nèi)我們是適應性單樁和重力式基礎。在30米到60米之間，單樁、重力式、導管架、浮式風機基礎處于競爭態(tài)勢。超過60米外，浮式風機是最佳的選擇。
華能集團作為中國海上風電一個重要的開發(fā)商，追尋兩新兩化戰(zhàn)略，因此我們在中國從北到南布局了多個基地型海上風電，重點開發(fā)遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、廣西。2019年5月份，集團公司也與江蘇省政府簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，將要在江蘇省打造千萬千瓦級的海上風電基地。
我們是通過推進海上風電一個布局優(yōu)化與建設，探索深遠海管理機制與加速創(chuàng)新，推動工程示范落地。技術層面來說，華能追尋的就是以聯(lián)合體共享價值創(chuàng)造，以華能為核心，結合制造廠、設計院、高校、認證機構以及施工企業(yè)的5位一體格局，通過聯(lián)合體進行產(chǎn)學研聯(lián)合，產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動，去推進打造一體化的解決方案，去進行技術創(chuàng)新和技術引領。最終形成通過技術升級和走向平價，推動海上風電大規(guī)模應用。
科研體系，是我們作為技術創(chuàng)新一個重要的機制保障，華能清潔能源研究院作為華能集團核心的新能源研發(fā)平臺，承擔華能集團公司一個新能源基礎研發(fā)中心和海上風電基礎研發(fā)中心重任，同時也是海上風電技術創(chuàng)新聯(lián)盟以及中歐聯(lián)盟能源合作的牽頭單位。同時，我們也是開起門來搞創(chuàng)新，我們與華北電力大學聯(lián)合成立了海上風電與智慧能源系統(tǒng)聯(lián)合實驗室，共同進行科技創(chuàng)新。同時我們組建了海上風電，創(chuàng)新聯(lián)合體有26家單位參與，打造現(xiàn)代的海上風電產(chǎn)業(yè)鏈鏈長，推動技術創(chuàng)新。
第二部分，分享我們認為的“十四五”重點研發(fā)方向。海上風電涵蓋面非常全，從整機到設計、施工、零部件，從材料各個方面都有，這幾類是我們關注的點。
一、海上風電“十四五”期間重要超大型海上風電機組研制。我們定義在15兆瓦級以上這個水平，所以我們也是聯(lián)合整機企業(yè)包括進行一個研制，產(chǎn)業(yè)化意味著我們打通產(chǎn)業(yè)鏈共同推進工作，數(shù)字化賦能施工技術的創(chuàng)新。重點突破是葉片主軸承、發(fā)電機、系統(tǒng)集成工藝形成全套技術。
二、深遠海風電，漂浮式風電是走入深遠海最重要的經(jīng)濟選擇。目前漂浮式風電開發(fā)成本大概在4萬元每千瓦左右，如果我們能夠充分借鑒歐洲先進技術經(jīng)驗，同時能夠發(fā)揮中國的制造業(yè)優(yōu)勢，預計中國可以走出比歐洲國家更快的漂浮式風電平價之路。我們預計2030年左右能夠漂浮式海上風電平價。
漂浮式風電有風浪量載荷體系，自由運動分析都是我們重要難點。除了這些基本理論創(chuàng)新以外，還需要一些技術創(chuàng)新進行降本。
三、直流裝備，直流送出是大規(guī)模遠海風電的一個經(jīng)濟性選擇，我們估計在離岸距離超過90公里，裝機容量超過100萬千瓦以上的水平，柔直送出比交流送出更具經(jīng)濟性和可靠性。中國實際上目前為止，沒有正式的海上風電柔直工程進行投產(chǎn)，但是在建項目，中國陸上柔直輸電技術比較早，我們有比較好的裝備經(jīng)驗和工程經(jīng)驗。柔直送出比較困難，成本比較高，成本限制柔直大規(guī)模應用，所以說后續(xù)我們需要降低它的成本。以江蘇如東中國第一個柔直海上風電送出示范工程為例，柔直示范工程造價在4000元每千瓦，這個價格非常高。就是說我們需要把它降到2000元以內(nèi)，我們認為它有相關的關鍵技術進行降本，包括直流換流閥、大容量單向一體換流電、直流GRS、高壓大界面等等，這些對推動海上風電遠距離大規(guī)模輸送比較有意義。
四、低頻輸電系統(tǒng)，輸電頻率降低到15hz左右，則海底電纜經(jīng)濟合理的輸電距離可以達到300km。我們認為重點技術研發(fā)方向，在攻克海上風電低頻輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定與過電壓絕緣配合技術，低頻換流器，低頻變壓器，斷路器等核心設備關鍵技術研究。
五、云邊一體技術攻關與平臺開發(fā)。我們需要數(shù)字化與風機協(xié)同，形成云邊協(xié)同調(diào)度控制態(tài)勢，構建開放的控制態(tài)勢，實現(xiàn)風機、多風場協(xié)同調(diào)度運行體系，實現(xiàn)風機、風場，我們有可感知、可預知、可優(yōu)化、可調(diào)度以及可控制。
六、海上風電制氫，當海上風電輸送距離超過150公里以外，柔直工程的造價也會急劇增長。這種情況下，我們可以探索海上風電制氫核心是如何在海上建立成本可控的海上制氫站，以及氫能的如何運輸，是官網(wǎng)運輸還是液化氫氣之后船舶運輸。需要我們重點攻克，整個制氫全鏈條，從制備、儲存、運輸?shù)綉藐P鍵裝備技術，系統(tǒng)技術，工程技術，最終形成海上風電綠氫制備的技術體系。
七、海上風電“十四五”研發(fā)方向-能源島，能源島作為對海上風電的一個補充，我們需要對以后的離岸距離較遠的孤島，海上作業(yè)平臺以及海洋牧場等，對它提供包括電能、氫能、自研等等其他一系列的能源要素，我們需要打造綜合能源島。
八、海洋風電組網(wǎng)。因為電網(wǎng)沒有介入，每一個開發(fā)商他的登陸點，實驗站技術規(guī)格不盡相同，嚴重制約海上風電健康發(fā)展。所以，我們探討也是一個政策的呼吁，能夠讓行業(yè)有序發(fā)展，需要開展海上風電組網(wǎng)規(guī)劃研究，組網(wǎng)規(guī)劃主要包括三種基本形式：場間交流、交流送出，場間交流、直流送出，以及場間直流和直流送出。這樣我們可以一個送出，包括登陸點和其他技術規(guī)格進行設計。
最后一部分，介紹下華能海上風電核心技術創(chuàng)新，也是我們的基本探索。
1、海上環(huán)境綜合預估平臺；
2、精細化設計平臺，這個主要設計到尾流，對海上風電影響能夠達到20%以上，尾流系統(tǒng)控制對海上風電場至關重要。
3、一體化設計平臺，對一個百萬千瓦海上風電場，光物料成本能夠節(jié)約2個億。
4、沖刷防治與監(jiān)控與預警系統(tǒng)。講中國海上風電資源也講到，江蘇面臨最嚴重問題就是沖刷問題，江蘇現(xiàn)在有風場某些特定機位，沖刷程度超過15米，超過我們留出預量，對風機造成很大影響。我們開發(fā)對風機基礎、以及升壓站傾斜，不均勻沉降等的狀況監(jiān)測，構建了海上風電基礎沖刷的防治工程技術。我們愿意與行業(yè)共同進完善海上風電防沖刷治理。
5、打造數(shù)字化風機。打造孿生系統(tǒng)，因為海上風電需要前期，包括預防性維護，冗余設計等都需要提前考慮，這個時候數(shù)字化系統(tǒng)對我們輔助決策和監(jiān)控。
6、風機場網(wǎng)實時仿真系統(tǒng)，華能第一家建立風機到風場到電網(wǎng)實時仿真系統(tǒng)，具備全場景模擬300萬千瓦海上風電場的能力。對后續(xù)電力市場交易一個預測，起到非常重要的支撐作用。
打造海上風電全生命周期平臺，這個平臺目前來說，我們是正在對集團內(nèi)支撐服務，是集團、區(qū)域、場站、風機四級構架。也會對社會推廣，其他廠商把相關東西介入到我們系統(tǒng)里面，能夠從開發(fā)、建設到運維，進行全生命周期數(shù)字化一個平臺支撐。
謝謝大家！
（北極星根據(jù)速記整理，未經(jīng)演講人審核）
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