单机容量最大、关键部件自主，千万千瓦海上风电基地背后的国产化突围 ...

苏沚沁

澎湃新闻从4月8-9日举行的中国电机工程学会海上风电技术专委会2023学术年会上获悉，由中国华能集团有限公司（下称中国华能）牵头研制的18MW国产化直驱型、半直驱型海上风电机组目前已完成机组总体设计，有望于2024年实现整机下线。
这是目前全球单机容量最大的海上风电机组，整机国产化率将超过90%，可实现120米叶片、主轴承、主控PLC系统、变流器等关键部件全国产化。
) u: i. \# b3 E6 f  K4 ]我国海上风能资源丰富、开发潜力巨大，项目开发从潮间带、浅海逐渐向深远海挺进。我国海岸线长达1.8万公里，5-50米水深、70米高度的风电技术可开发量超过5亿千瓦。
; \# T8 \) A3 `2021年，中国海上风电装机规模跃居世界第一。这一增长势头延续至今，根据全球风能理事会的数据，截至2022年底，中国的海上风电累计装机容量超过30GW，超过了欧洲过去三十年达到的水平。去年，中国新增海上风机装机容量5052MW，占全球新增海上风电装机容量的57.60%。
( Z4 l- P8 c7 G0 T, u  {中国工程院院士、怀柔实验室主任、电机工程学会海上风电技术专委会主任汤广福表示，海上风电具有清洁、安全、可持续的特点，为全球低碳经济发展提供了有力支撑。在国家风电产业政策驱动下、风电产业链企业的共同努力下，我国海上风电制造、建设、运维技术水平得到了迅猛的发展。海上风电作为我国战略性新兴产业，是我国实现能源转型的重要抓手，也是拉动地方经济新的增长点。
在广东汕头，正在建设的60万千瓦华能勒门（二）海上风电场将安装54台11兆瓦风电机组，这是我国首批示范应用11兆瓦国产化直驱型海上风电机组的风场之一。机组应用了华能自主研发的“机组-塔架-基础”一体化设计技术，减轻基础重量40吨，有效降低了工程造价。通过安装的机组智能感知监测系统，可实时掌握机组运行状态，提升机组可靠性和可利用率。
华能海上风电场。资料图

" [+ G) H" c. M9 u- V作为全球电力科技竞争的新高地，海上风电正在向大机型、深远海、定制化、整体设计、智慧运行及平价化发展，这也成为推动风电技术进步和产业升级的重要力量。然而，关键零部件的长期进口依赖也制约着我国海上风电产业创新升级。
4 q  x- a6 C9 |( M# U业内人士向澎湃新闻介绍，在关键核心技术方面，我国海上风机高端精密轴承、超长超柔叶片、主控系统可编程逻辑控制器（PLC）等核心技术仍受制于人，关键装备主要依赖进口。在海上风电液压变桨、机组支撑结构、海上升压站设计建造、海上换流平台轻型化、动态海缆、智能化运维等技术方面，与国外先进水平还存在较大差距。
2 ~6 C5 ~0 P' J+ ?+ s3 \这一行业繁荣发展下的隐忧在疫情打乱全球供应链之时尤为突显。随着“双碳”目标的积极推进，我国海上风电迎来规模化发展黄金期，平价时代加速而来，海上风电全产业链国产化势在必行。在此背景下，依托旗下华能清洁能源技术研究院，中国华能充分发挥创新联合体产学研用协同集成作用，牵头产业链组建了海上风电技术联合体，打造国家海上原创技术策源地，围绕海上风电领域的核心技术和前沿技术展开攻关，已取得一系列新成果。
& b7 @& O5 L: ]9 y$ `9 q) o据华能清洁能源技术研究院董事长李卫东介绍，该院牵头研制的首台国产化5兆瓦高速永磁型和7兆瓦永磁直驱型海上风电机组，已于2021年分别在江苏启东和如东风电场示范应用，首次实现主控PLC、叶片、主轴承等关键核心部件的全国产化，整机国产化率分别达到97.6%和96.2%，后又牵头研制了11MW国产化直驱型风电机组。
% N7 T) I7 A; t9 W+ I风机轮毂吊装
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“风电机组国产化批量应用后，可使风电机组成本下降10%，将有力推动我国海上风电平价进程，避免极端时期外国对我国的技术和产品封锁。”李卫东表示。
# P7 Z, r0 V6 j% a; G5 ]7 R清能院还开发出多维多源环境下海上风电场群精准化规划和整体设计技术，建成投运我国首个海上风电风-机-场-网全景联合仿真平台及多电源互补、源网协同的生产模拟系统。
漂浮式海上风电技术被业内视为未来深远海海上风电开发的主要技术。除前述18MW大风机外，中国华能还牵头研制目前全球在研容量最大的17MW漂浮式风电机组，将突破大容量漂浮式风电刚柔-流固耦合、系统动态稳定控制等关键技术。
在智慧运维方面，今年1月，中国华能率先与13家中央企业围绕新能源运维系统搭建、智能监测、集控运行等关键环节，完成了22个合作项目的集中签约，成功“拿下”这一合作大单的背后实力，是华能建设投运的国内接入装机规模最大的新能源智慧运维中心。
该中心涵盖海上风电、陆上风电、光伏、储能等版块，目前接入新能源容量超5300万千瓦，可提供新能源全生命周期的过程管控和数据支撑，持续提升决策效率、降低运维成本。中心运维平台的操作系统、数据库、应用软件等核心基础软件均为国产可控或自主开发。
' [* W4 Z$ b9 s! C" ~围绕海上风电，中国华能正在打造闽南、长三角、山东半岛、辽东半岛、粤东、北部湾等海上风电基地。截至2022年底，该公司已投产海上风电场12个，累计核准、在建和投产海上风电近1000万千瓦。
7 t7 Q$ ^' N' |0 {7 j“我国海上风能资源丰富，海上风电靠近东部负荷中心，可有效缓解沿海地区电力供需压力，同时可与西电东送南通道实现跨区域、大范围资源互补优化，将成为我国能源转型的重要战略支撑。”中国工程院院士、新能源电力系统国家重点实验室主任刘吉臻表示。
专家预测，为实现“双碳”目标，预计到2030年，我国新能源装机将达到17亿千瓦，新能源发电量占比将超过25%，其中海上风电装机1亿千瓦，海上风电发电量占新能源发电量比重达到9%。到2060年，新能源装机50亿千瓦，新能源发电量占比超过60%，其中海上风电装机5亿千瓦，海上风电发电量占比达到14%。