即使從全球范圍來看,海上風(fēng)電在今日還是一個新興的行業(yè)。雖然它的發(fā)展速度已經(jīng)遠(yuǎn)超人們的預(yù)期,但是還遠(yuǎn)稱不上完善。世界上第一座海上風(fēng)電場在丹麥,它于 1991 年投入運行,2017 年退役拆除,比最早預(yù)期壽命延長了 6 年。由于資源的短缺,歐洲很多國家很早就投入到了海上風(fēng)電的建設(shè)當(dāng)中,世界上的海上風(fēng)電場也主要集中在地中海區(qū)域。
2017 年 3 月,Vindeby海上風(fēng)電場正式宣告退役
我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)雖起步晚,但是增長快。前幾年我國實行的補貼政策推動了風(fēng)電行業(yè)的“搶裝潮”,著實推動了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。從 GWEC(全球風(fēng)能理事會)2022 年發(fā)布的海上風(fēng)電行業(yè)報告來看,來自中國的企業(yè)已成為全球最大的海上風(fēng)電風(fēng)機基礎(chǔ)的制造商,把常年位居榜首的龍頭企業(yè)西門子歌美颯擠出了前三,而我國生產(chǎn)的風(fēng)機還未在境外完成過安裝,這就表明巨大的產(chǎn)量全部都投入到了國內(nèi)市場。
中國風(fēng)機產(chǎn)量已居于世界第一
現(xiàn)階段,我國主要的電還是來源于火力發(fā)電,盡管經(jīng)過的技術(shù)革新,大型的火電站的對環(huán)節(jié)污染已不像原來那樣嚴(yán)重,但是燃煤產(chǎn)生大量的碳排放是不可避免的。另外,煤炭資源不是取之不盡用之不竭的,盡管較其他國家而言,我國煤炭資源豐富,但是畢竟資源是有限的,開發(fā)新能源是必然的。除了火電外,第二大來源是水電,但是水電在目前也無法滿足我國的用電需求,加上近年異常氣候頻發(fā),對水電站也產(chǎn)生了一定的影響。這讓發(fā)展新能源的需求愈發(fā)迫切了起來。
海上風(fēng)電有許多顯著的優(yōu)點。第一就是優(yōu)質(zhì)的海風(fēng),風(fēng)力發(fā)電最關(guān)鍵的因素就是風(fēng)的大小,而海上風(fēng)況普遍優(yōu)于陸上,離岸 10 千米的海上風(fēng)速通常比沿岸要高出 20%。在同等條件下海上風(fēng)力機的年發(fā)電量能比陸上高 70%。同時海上很少有靜風(fēng)期,因此風(fēng)力機的發(fā)電時間更長。通常來說,陸上風(fēng)力機的年發(fā)電利用小時數(shù)大約是 2000 小時,而海上風(fēng)力機往往能達(dá)到 3000 多小時。對于我國而言,約一萬八千多千米長的海岸線,加之 6000 多個島嶼,相對于陸地,我國近海風(fēng)能資源更為豐富。
三峽莊河海上風(fēng)電場
第二是節(jié)省了陸地的使用,同時減少了對居民及環(huán)境的影響,巨型的風(fēng)機若安裝在居民區(qū)附近,會產(chǎn)生視覺以及聽覺污染,持續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的陰影和噪音會對居民產(chǎn)生不小的影響。陸上風(fēng)機在建造運輸?shù)倪^程對自然環(huán)境也會產(chǎn)生些許的破壞,也有研究機構(gòu)表明,風(fēng)電站對自然生物也會造成影響。海上風(fēng)電很大程度上避免了這些陸上風(fēng)電的老問題。
事情都有兩面性,能源也不例外。海上環(huán)境惡劣,這使得海上風(fēng)電的劣勢其實也是顯而易見的,它施工難度大,維護困難,成本較高。一般認(rèn)為,海上風(fēng)電的開發(fā)成本比陸上風(fēng)電要高出 50%。目前來看,發(fā)展新能源的目的不是為了取代現(xiàn)有的某一發(fā)電模式,而是在優(yōu)化能源的結(jié)構(gòu),形成一種更健康的對環(huán)境更為友好的產(chǎn)業(yè)。
海上風(fēng)力發(fā)電場容易受到來自海上極端條件的許多維護問題的影響,高故障率在海上風(fēng)電發(fā)展早期并不鮮見,人們對海上惡劣的自然條件還是預(yù)估不足。傳統(tǒng)陸上機組沿用到海上往往會導(dǎo)致頻發(fā)的“齒輪箱故障”。我國早期發(fā)展海上風(fēng)電時也走過改裝陸上機組下海的路,結(jié)果可想而知?,F(xiàn)在一臺樁機從生產(chǎn)組裝到最后退役,其實一般也只有25年的時間,但安裝完成后,就會進入運維期。
海上風(fēng)電運維難度大,成本高。從難度上看,運維作業(yè)工況惡劣,除去可能會遇到臺風(fēng)的狀況,平常也會遇到氣旋所帶來的大風(fēng)、團霧、雷雨這些不適合出海的天氣,同時又受大幅淺灘,潮間帶各潮汐影響。種種因素造成了通達(dá)困難,交通設(shè)備選擇困難,使得海上運維作業(yè)有效時間短,安全風(fēng)險大。從成本上來看,運維的成本實際上和裝機成本相當(dāng),甚至要略高于裝機成本,約占用電成本的 25%。降低長期維護的成本,無疑是對風(fēng)電發(fā)展極為有利的。
25 年中的前 5 年,風(fēng)機制造商會提供質(zhì)保,之后則需要電場自行維護。除了葉片和汽輪機,水下的部分也是維護的重難點,包括樁基,海纜等。擅長水下檢測的 ROV 為電力生產(chǎn)商提供了一種經(jīng)濟高效的解決方案,它可以密切關(guān)注水下的狀況,能完成包括風(fēng)電樁基(沁水構(gòu)件)檢測、犧牲陽極檢測、沖刷腐蝕檢測在內(nèi)的多種檢測任務(wù)。相對于培養(yǎng)水下作業(yè)人員,ROV 更易于使用,可以為風(fēng)電公司節(jié)省定期檢查的費用,也能夠更準(zhǔn)確客觀的對水下結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測,降低事故發(fā)生的風(fēng)險。
案例一
2020 年 11 月,我公司應(yīng)江蘇省風(fēng)電龍頭企業(yè)邀請,為海上風(fēng)電裝置進行整體的檢查維護工作,使用我司 ROV 及相應(yīng)傳感器產(chǎn)品進行水下檢測,維護等工作。本次海上維護順利完成,獲得業(yè)主單位一致好評,為客戶和國家挽回難以估量的損失,創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟和社會效益。
案例二
海上風(fēng)電裝置經(jīng)過長期運行,受潮汐影響,樁基及樁基底部會產(chǎn)生腐蝕疲勞(導(dǎo)致電器設(shè)備失效)、鋼結(jié)構(gòu)壽命降低等情況,因此需進行整體的檢查維護工作,為后續(xù)故障分析及解決方案提供有力的數(shù)據(jù)圖像支持。2021 年 3 月,我公司應(yīng)業(yè)主單位邀請,使用纜控?zé)o人潛航器 R1-45 搭載前置多波束聲吶對大連市海上風(fēng)電場址升壓站樁基等水下構(gòu)件進行水下探摸和樁基礎(chǔ)相關(guān)信息測量。
案例三
2021 年 4 月,我公司攜帶纜控?zé)o人潛航器 R1-45 通過水上攝像系統(tǒng)及前置多波束聲吶對青島海域的海纜的情況進行監(jiān)測,確認(rèn)海纜是否存在斷裂以及確定位置等問題,對發(fā)現(xiàn)問題的地方進行定位,并進行駐足觀測,為之后維修提供科學(xué)依據(jù)。
海上發(fā)電的蓬勃發(fā)展推動了我國雙碳目標(biāo)的實現(xiàn),助力我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。搶裝潮過后,海上風(fēng)電步入了正常的發(fā)展軌道,逐漸走向成熟。博雅工道作為海洋裝備制造企業(yè),也一定會持續(xù)在海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的“下游”發(fā)揮自己的優(yōu)勢,貢獻(xiàn)自己的力量。