2020年是不平凡的一年，盡管新冠疫情對(duì)全球供應(yīng)鏈和項(xiàng)目建設(shè)帶來一定程度的影響，全球風(fēng)電新增裝機(jī)因得益于中國和美國兩大市場(chǎng)的搶裝，仍創(chuàng)歷史新高達(dá)到93 GW。
在全球應(yīng)對(duì)氣候變化方面，2020也是很特殊的一年。我們不僅見證了歐盟、日本、韓國、加拿大、南非等經(jīng)濟(jì)體做出2050年實(shí)現(xiàn)碳中和的承諾，國家主席習(xí)近平也在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上向國際社會(huì)做出了莊嚴(yán)宣示：力爭(zhēng)在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。
中國是全球第二大經(jīng)濟(jì)體和最大二氧化碳排放國，該承諾被認(rèn)為是繼2015年巴黎氣候協(xié)議達(dá)成以來，人類在應(yīng)對(duì)氣候變化進(jìn)程中最重要的一座里程碑。
在碳中和的大背景下，全球海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)必將走深走遠(yuǎn)，如何做好產(chǎn)業(yè)頂層規(guī)劃是政府的當(dāng)務(wù)之急。
降低碳排放，各國勢(shì)在必行
根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)的預(yù)測(cè)，到2024年全球海上風(fēng)電新增裝機(jī)48GW，2025至2030年新增裝機(jī)157GW。為了朝這個(gè)目標(biāo)追趕，各國絞盡腦汁出臺(tái)各種方案。
美國
● 3月，拜登政府制定了到2030年海上風(fēng)電裝機(jī)30 GW 的目標(biāo)，這也將為美國在2050年實(shí)現(xiàn)110 GW的海上風(fēng)電裝機(jī)打下基礎(chǔ)。針對(duì)海上風(fēng)電在川普?qǐng)?zhí)政期間面臨的項(xiàng)目審批嚴(yán)重滯后等問題，新政府還特別授權(quán)內(nèi)政部的海洋能源管理局（BOEM）加快海上風(fēng)電項(xiàng)目審批。
● 5月底，美國加利福尼亞州宣布與聯(lián)邦政府達(dá)成協(xié)議，開放加州西部近海，用于建設(shè)美國西部首批海上風(fēng)電項(xiàng)目。
歐洲
歐盟委員會(huì)的2050路線情景預(yù)測(cè)顯示，歐盟要在2050年實(shí)現(xiàn)其碳中和目標(biāo)，陸地和海上風(fēng)電裝機(jī)需要從目前的194 GW和25 GW 分別增加到750 GW 和450 GW。
在去年年底歐盟公布的“歐洲綠色協(xié)議”中，2050年歐盟海上風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)正式設(shè)定為300 GW。
日本
日本政府提出到2040年使海上風(fēng)力發(fā)電能力提升至45GW。在近海施工前，需要能應(yīng)對(duì)巨型耗材的港口，政府已指定了秋田、能代(秋田縣)、鹿島(茨城縣)、北九州(福岡縣)4個(gè)港口。四面環(huán)海的日本有眾多適合建造海上風(fēng)電場(chǎng)的地點(diǎn)，但實(shí)際上其目前發(fā)電能力僅為約10MW。
韓國
2月，韓國文在寅總統(tǒng)代表韓國政府與33家韓國企業(yè)簽訂了在全羅南道的海上風(fēng)電開發(fā)協(xié)議，總量達(dá)8.2 GW，總投資額高達(dá)360億歐元。
目前韓國海上風(fēng)電裝機(jī)僅為133MW，為實(shí)現(xiàn)2030年12GW的海上風(fēng)電裝機(jī)目標(biāo)，文在寅今年五月宣布到2030年韓國將在蔚山外海建設(shè)6 GW的漂浮式海上風(fēng)電，總投資共270億歐元。這是迄今為止全球已宣布的最大規(guī)模的漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目投資。
全球正加速推進(jìn)大規(guī)模的海上風(fēng)電項(xiàng)目，而中國在碳中和目標(biāo)下海上風(fēng)電更是強(qiáng)勁發(fā)展。
響應(yīng)“3060”目標(biāo)，中國進(jìn)軍深遠(yuǎn)海
國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：截至2020年年底全國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)達(dá) 2.81億千瓦，其中陸上風(fēng)電2.71億千瓦、海上風(fēng)電約900萬千瓦，這讓中國成為名副其實(shí)的風(fēng)電第一大國，比排名第二的美國多130%，是整個(gè)歐洲裝機(jī)的1.2倍。
實(shí)際上我國近海區(qū)域海上風(fēng)電日趨飽和開發(fā)規(guī)模受限，而深遠(yuǎn)海區(qū)域擁有較高的風(fēng)速、噪音干擾小，允許更大的風(fēng)電機(jī)組等特點(diǎn)，是海上風(fēng)電發(fā)展的方向。
也意味著漂浮式風(fēng)機(jī)、柔性直流輸電、運(yùn)維母港將成為海上風(fēng)電發(fā)展的下一個(gè)風(fēng)向標(biāo)。
科普：
1、漂浮式風(fēng)機(jī)
與傳統(tǒng)的固定式風(fēng)機(jī)不同，漂浮式風(fēng)機(jī)不需要在海底打樁再架起來，而是將其建在浮動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)上，由錨泊系統(tǒng)固定在海床上，它們之間會(huì)利用電纜連接，最終通過一條輸出電纜將產(chǎn)生的電力輸送到陸上電網(wǎng)。
目前在三峽、龍?jiān)吹群Ｉ巷L(fēng)電開發(fā)商的協(xié)調(diào)下，上海電氣、明陽、海裝也開始開展了漂浮式風(fēng)機(jī)的研究工作。
2、柔性直流輸電
隨著海上風(fēng)電開發(fā)的規(guī)模化及不斷向深遠(yuǎn)海發(fā)展，交流輸電方式已難以滿足遠(yuǎn)距離、大容量、分布式電力輸送要求，而柔性直流輸電具有不受輸電距離的限制，通過將海上風(fēng)電場(chǎng)交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電輸送到受電端，為遠(yuǎn)距離、大容量海上電力輸送提供了解決方案。
3、海上風(fēng)電母港
海上風(fēng)電場(chǎng)不斷向遠(yuǎn)海延伸，海上風(fēng)機(jī)及其配件的質(zhì)量和體積越來越大，運(yùn)輸難度不斷提高，運(yùn)輸距離不斷增加，現(xiàn)有的碼頭難以滿足深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電的需求，而專業(yè)化的海上風(fēng)電母港相比普通港口更能確保物流安裝效率、降低風(fēng)險(xiǎn)，可為海上風(fēng)電物資儲(chǔ)備、船舶的停靠、運(yùn)維檢修人員的生活提供保障。
產(chǎn)業(yè)智慧化，海上風(fēng)電可實(shí)現(xiàn)的路徑
如何實(shí)現(xiàn)電力的減碳，這是一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的問題。
比起工業(yè)，電力行業(yè)更有條件率先實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，這也是作為最大的二氧化碳排放來源的任務(wù)，通過風(fēng)電、光伏等低碳電力的大規(guī)模發(fā)展，電力行業(yè)應(yīng)該率先實(shí)現(xiàn)達(dá)峰與中和。
但我們也不能一味等著政策完善了再行動(dòng)，隨著補(bǔ)貼的退出或者平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代的到來。海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)應(yīng)該不斷創(chuàng)新，挖掘發(fā)展空間。
這里給大家講一個(gè)例子，開發(fā)阿爾法Go把圍棋冠軍打敗的人工智能公司DeepMind基于機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）技術(shù)，在做風(fēng)電生產(chǎn)和電力供應(yīng)/需求預(yù)測(cè)，為風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營商提供更多數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的評(píng)估，以滿足未來的電力需求，并節(jié)省風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營成本。
通過大數(shù)據(jù)嘗試，把原來認(rèn)為是不可調(diào)度的風(fēng)電進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，是一項(xiàng)非常大的進(jìn)展，可以為未來海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供更多可實(shí)現(xiàn)的路徑。
海上風(fēng)電場(chǎng)的智慧化可以參考智慧港口的發(fā)展路徑，比如建立海上風(fēng)電基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)、電氣系統(tǒng)全壽命周期的管理平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、健康診斷，降低風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)維成本。
海上風(fēng)電可實(shí)現(xiàn)的路徑設(shè)想
1、在風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)期間，通過基于人、機(jī)、物、船的調(diào)度數(shù)學(xué)物理模型，動(dòng)態(tài)規(guī)劃海上風(fēng)電場(chǎng)人員、船只、進(jìn)度、物資等工作，保障項(xiàng)目質(zhì)量、進(jìn)度和安全。
2、在運(yùn)維期，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)、基礎(chǔ)、升壓站、海纜進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行故障預(yù)警和制定檢修計(jì)劃，輔助海上風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)維檢修工作。
以海上風(fēng)電破局港口企業(yè)的新能源發(fā)展也前景可期。
▲ 6月18日，山東省港口集團(tuán)與國家能源投資集團(tuán)有限責(zé)任公司在北京簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，能源、交通企業(yè)跨界“握手” 探索綠色低碳發(fā)展新路徑。
港口周邊往往是臨港產(chǎn)業(yè)的集聚地，海上風(fēng)電緊鄰電力負(fù)荷中心消納前景廣闊。
打造國際化海上能源母港，推動(dòng)國內(nèi)各省大型海上風(fēng)電大基地建設(shè)，又可催生出新一輪的能源和科技革命。
總而言之，在碳中和背景下的海上風(fēng)電時(shí)代需要先行者、試驗(yàn)田，各地政府和企業(yè)，開創(chuàng)海上風(fēng)電事業(yè)大有可為，希望國內(nèi)在海上風(fēng)電方向能開展一些實(shí)質(zhì)性合作。通過聯(lián)合攻關(guān)提升核心技術(shù)水平，推進(jìn)“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同創(chuàng)新，助力中國海上風(fēng)電的發(fā)展。
內(nèi)容來源：風(fēng)能專委會(huì)CWEA、千堯科技
