要点:
中国自主研制的全球最大直驱型漂浮式海上风电机组成功下线,标志着深远海风电技术实现关键突破,助力清洁能源布局迈向更深蓝海。
在全球能源转型加速与海洋资源开发热潮推动下,深远海风电正成为新一轮清洁能源竞逐的战略高地。相比近岸风电,深海海域风能资源更为丰富、风况更稳定,却也面临更严苛的技术挑战,尤其是在水深超过50米的海域,传统固定式风机已难以适应,催生了对漂浮式海上风电解决方案的迫切需求。正是在这一背景下,中国企业持续加码关键装备研发,力图在全球浮动风电产业浪潮中占据领先地位。
7月10日,由中国华能集团有限公司牵头,联合中国东方电气共同研制的全球单机功率和风轮直径最大的直驱型漂浮式海上风电机组在福建省福清市顺利下线,单机功率17兆瓦,标志着中国在海上风电装备制造领域取得新的突破,为海上风电走向深远海提供了新的技术支撑。
全球单机功率最大直驱型漂浮式风机
近日,中国华能与东方电气联合研制的17兆瓦直驱型漂浮式海上风电机组正式下线。该机组风轮直径达262米,扫风面积约为5.3万平方米,轮毂中心高度约为152米。相较于半直驱与双馈等主流技术路线,该款直驱型机组在发电倾角方面提升了2°、生存倾角提升了3°,显著增强了对浮体姿态变化的适应能力,即使在浮体倾斜角度较大的情境下也能稳定运行,机组时间可利用率可达99%以上,具备应对24米以上海浪和17级台风等极端海况的能力。
华能清洁能源技术研究院海上风电部主任刘鑫表示,直驱型漂浮式机组对气隙稳定性、通风与散热系统、以及振动与噪声控制提出了更高要求,这些也是此次研发攻关的重点与技术难点。
本项目依托华能海上风电技术研发中心,充分发挥海上风电产业技术创新联合体的产学研用协同优势,围绕“卡脖子”环节展开核心技术攻坚。联合设备制造企业持续推进关键技术成果的研发、示范和产业化,加快推动中国海上风电技术链协同进化与产业升级。
值得一提的是,该机组在多个核心部件上实现了国产化突破:首次釆用国产大直径主轴轴承,叶片、发电机、变流器、变压器等关键设备也均由中国制造。与此同时,研发团队还攻克了漂浮式风电系统耦合仿真与高保真建模测试技术,以及大尺寸叶片与低速永磁直驱电机的高精度制造与装配工艺,为大容量高可靠性直驱型风电机组的开发奠定了技术基础。
刘鑫指出,“该机组融合了智能传感与系统控制技术,具备全局稳定控制能力,可适应50米以上水深的深远海复杂环境,是专为深远海风资源开发量身打造的重要装备。”
据介绍,该风电机组单机年均发电量可达6800万千瓦时,可满足约4万户家庭的年度用电需求,后续将在广东阳江海域开展实海域示范验证,全面检验其在复杂海况下的运行性能与发电效率。随着技术的不断成熟与规模化应用推进,漂浮式风电正加速竞逐全球“蓝海”市场,成为全球各国争相布局的新能源新高地。
浮动风电竞逐全球蓝海市场
在技术研发方面,中国华能成功突破了漂浮式风电系统的耦合仿真技术与高保真物理模型测试方法。透过模拟实际海况中风、浪、流多重动态影响,对风机结构与控制系统进行联合优化,为整体装备性能提升提供了强有力的科学支撑。
更值得关注的是,此次风电机组的核心部件全面实现国产化。叶片、发电机、变压器等关键部件均由国内企业自主研制,并首次采用了中国自有的大直径主轴轴承,标志着在高端风电装备制造领域实现战略性突破,逐步摆脱对进口零部件的依赖。
更为深远地看,这项技术进展对中国深远海风电产业具有深远意义。据中国能源研究机构预估,中国近岸5至50米水深海域可开发风电容量约为500吉瓦,而更远海深水区域的可开发潜力预计为其三至四倍。如何有效开发这些资源,浮动式技术的成熟将是关键变数。
而从全球视角观察,根据全球风能理事会/GWEC资料,超过80%的海上风能资源集中于水深60米以上的海域,传统固定式风机无法覆盖这些区域。 GWEC明确指出,未来海上风电市场的增长重心,将向浮动式风电技术快速转移。
目前,全球各国正积极投入浮动式风电布局。预计到2024年底,全球浮动风电装机总量将达到278兆瓦,挪威、英国、中国与法国等国将成为引领市场发展的核心力量。中国在此赛道的技术突破与产业化进展,为其在全球风电竞争中争取更多主导权。
随着智慧感测、关键部件国产化、控制技术升级等多重成果同步落地,华能这款新型漂浮式风机不仅象征中国风电装备制造能力的重大飞跃,也预示着中国有望在未来深远海风能开发中,扮演更加主动且具竞争力的角色。