远景能源魏辉：新型漂浮式和66kV技术助力深远海上风电开发

2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。

CWP2019进一步加强了大会的国际化特色，组织了20余场精彩论坛和各类活动。海上风电技术论坛（I）于10月23日下午召开。远景能源有限公司海上解决方案负责人魏辉出席论坛并作主旨发言。

以下为发言内容：

魏辉：谢谢主持人，大家下午好，我是来自远景能源的魏辉，今天我报告的题目是深远海海上开发技术探讨。

我相信在座的各位都有一个共识，就是中国的近海海上风电已经进入了规模化发展阶段，我们预计到今年年底，中国海上风电的装机，不是并网，将会达到近7个GW。与此时，国家发改委在今年5月份发了一份完善风电上网电价的文件，也催生了中国海上风电的抢装潮。从今年海上风电的招标量来看，中国海上风电的抢装已经在发生，我们也预计明年这个时候甚至更早，海上也会出现像现在陆上抢风机的状况，现在海上只是抢招标，明年就会去抢风机。

在这样一个背景下，作为开发商近海风电选择风机会不会变化呢？为什么我们说EN-161/5.2是近海风电当前背景下一个好的选择？主要就是因为现在的抢装环境下，无论你是大也好，小也好，有货才是好。大家也在说大兆瓦，包括6兆瓦、8兆瓦这些风机，其实远景对当前市场上不同兆瓦等级还有不同风轮直径的度电成本做了非常深入的分析，结果是度电成本差异其实并不是非常明显，这是一个基本事实。

对于5.2这款风机，最大的特点是极致可靠性。对于海上风电，没有可靠性，后面一切都是纸面上的一个数据，远景会通过深度FMEA、Digital Twin以及全面测试验证等等这些手段去保证海上风机的可靠性。第二点，我想说5.2具备较强的交付能力。对于交付这一块，其实不是说每个厂家都可以真正实现，我相信金风也好，明阳也好，上海电气也好，大家工厂组装能力都非常强，但是我们上游的供应链能不能满足现有这么大的量，这个其实要打一个问号。这个时候风机的设计就很关键，你能不能利用现有的设备，能不能利用现有的供应链体系，这个非常重要。正巧，远景的5.2和4.5是同一个平台，可以实现柔性交付，一个最优的组合。再其次呢，我想提一下5.2的超感知能力。如果大家留意的话，其实你会发现最近远景在很多场合下都在提超感知，为什么叫超感知，它是超越自身传感器，超越自身风机，以及超越时间和空间的感知，刚刚柳总也讲到关于运维的一些思考，有了超感知以后，对于将来的运维会起到一个非常好的支撑。

相信大家到目前为止都或多或少感受到了深远海，深远海风电在逐步向大家走来，所以我们也应该做一些关于深远海方面的研究。

关于深远海的定义，我觉得很多人应该是比较模糊的，每个人的理解可能不太一样。其实对于中国海上，水规总院已经牵头做了很多标准，这里面有一个基本的定义，简单来说就是离岸距离大于65公里或者水深超过50米的海上风电项目，我们称之为深远海。右边这幅图是我们通过远景格林威治平台绘制的65公里和50米水深线，你会发现有一个交叉，也就是中国海上风电会分成不同的几类，有近海浅水、近海深水、也有远海浅水和远海深水。走到深远海区域以后，海上风电也会进入一个全新的领域。当前所开发的海上风电项目以及十二五各省的海上风电规划其实都在中国的领海以内，但是我们走向深远海以后，就会进入新的海域，进入到毗连区，进入到专属经济区，整个定义大家应该也比较清楚。但是在毗连区和专属经济区其实我们国家还没有一个明确的海上风电政策，尤其是对于海上风电比较重要的海域使用管理这一块的政策其实还没有非常明确，现在的海域使用管理办法都是针对中国的内水和领海，我们在此也呼吁一下能够尽快发布这样一个政策文件，这样各个省份都可以开展深远海前期工作。

针对不同的省份，整个深远海的特点差异也非常大的。这里我们举江苏和浙江两个例子。可以看到对于江苏这个区域，50米的水深线分布非常非常远，达到50米水深的时候已经到了离海岸线200公里的一个区域。也就是说我们将来在做江苏深远海的时候，我们大部分项目都属于远海浅水项目，而基本上所有毗连区项目都属于这一类型。专属经济区一部分是远海浅水，一部分是远海深水。对于浙江呢，它的50m水深线分布就比较近，大概在六七十公里的时候就已经到了五十米水深，所以对于浙江海上，只要进入到毗连区，基本上就进入到深水项目的开发，它所面临的挑战就不一样。

我们常说深远海，其实我们想分成两个方面，一个是深海一个是远海。对于远海的话，我们面临的挑战是送出问题，对于远海，海缆加长是不可避免的。到目前为止我们还不能在海上把这么大的容量去做电力的消纳，我们还是要送到岸上，这种长距离输送的成本基本上和离岸距离是成线性关系的。如果说在电气送出这一块没有一个很好的解决方案，这对于远海的开发是非常困难的，尤其是在补贴退坡甚至平价的政策背景下。对于深海，我想广东也好，浙江也好，这些区域进入深水以后，基础成本也会发生非常大的变化，40到50米这个水深，整个基础的成本会基本上翻一番，对于海上风电开发也是一个巨大挑战，我们必须寻求新的解决方案。

对于远海项目，大家很容易想到送出方式的改变，会从常规的高压交流转换为柔性直流。如果你仔细观察的话，你会发现，为什么在这里我没有放出来高压交流和柔性直流临界距离到底在哪里呢，这是因为容量、送出方案、产业链影响很大，大家一般认为至少70公里，柔性直流可能才能体现出它的经济优势。对于深海也是一样，一般认为50米水深是一个临界点，但是如果我们产业化程度不够高，或者说我们的漂浮式基础整个尺寸重量比较大的话，漂浮式基础在50米这个水深，也做不到具有经济性的方案。这就促使我们必须去寻求对于深海、对于远海，一个更优的解决方案，接下来我们分享一下远景关于深远海的一些思考。

其实中国已经有两三个远海项目，江苏有两个，包括广东也在做一些尝试。对于远海的送出方案，现在常规的一般有两种，一个是跟近海相似的高压交流送出方案，一个是柔性直流送出方案。这里我们以一个1GW的海上项目分成三块，离岸一百公里考虑。对于高压交流，一般是常规的35kV集电，然后分别接入到三个交流海上升压站，再通过高压交流海缆传输到陆上。对于柔性直流，一般是常规的35kV集电，然后分别接入到三个交流海上升压站，然后再汇集到海上换流站，通过高压直流海缆送出到陆上换流站，最后接入电网。这两个方案的一个重大差异就是电气损耗，直流长距离输送可以大幅降低电气损耗，会比高压交流损耗降低非常多，即使把损耗和设备基建投资都算在一起，柔直送出方案也会具有一定的优势。但是据我们了解，常规的柔性直流电气成本是非常高的，我们必须寻求一些新的方案。这里远景我们推出的一个方案是把风机出口电压提升至66kV，然后登陆海上换流站，直接送出。这个方案最大的特点是会省去三个海上升压站和220kV海缆。同时，用35kV加海上升压站的损耗还是比较大的，在场内66kV路由长度也会相比35KV有30%到40%的减少，用66kV也会降低一定的电气损耗。考虑到66KV接换流站虽然有一个海缆长度的增加，但是会代替以前的220kV海缆，整个经济性优势还是比较明确的，这块成本我们初步计算的话大概会有一个相比于常规的柔直方案有900元每千瓦的一个下降。对于风机侧，我们把风机出口电压升至66KV以后，变压器也会发生一定的变化，包括开关柜尺寸重量都有一些变化，风机的成本大概会有200到300元每千瓦的增加。

这里我们做了一个关于这三种送出方案成本的初步分析，包括常规的高压交流和常规的柔性直流和新型66KV柔性直流送出方案。如果所有风场电气成本都计算在内的话，常规高压交流方案电气成本达到将近6000元每千瓦，占比非常高，常规柔直电气成本大概会达到5400块钱，如果说我们做成新型66kV柔直方案，整个电气成本可以做到4500到4600这样一个水平，对于一个1GW海上风电场，初始投资可以降低6到7个亿，这对未来海上风电平价会有非常大的帮助。从另外一方面来讲，新型66kV柔直送出方案在整个风场电气损耗也会有所降低，这个对业主来说未来25年的收益都是非常明确的。

对于远海，刚刚也提到常规的漂浮式基础形式，单柱式、半潜式和张力腿式。对于这三种形式其实有一个共性特点，就是这几种基础形式目前做到的基础重量其实是非常大的，对于7兆瓦的风机，随着水深不同要基础重量达2500吨到1万吨这个水平，尺寸也会达到50米甚至70米这样一个量级，这对于中国整个配套设备的制造商还有供应链来说是一个很大的挑战，其中的焊接、拼接、转移工作量其实也非常大，效率非常低。第二点是，对浮体以及风机的安装要在船坞里面完成，对安装条件也提出了一个非常高的要求。第三点是，现在常规漂浮式基础成本还是比较高，左边这幅图是一个国外不同漂浮式基础形式造价的统计，可以看到不含安装的造价已经达到5400元每千瓦以上。我们要思考的是，能不能把这个重量降低，能不能利用现有的产业链，这个是我们要去思考去提前布局的关键因素。

这里远景我们也在跟国外一家设计公司合作，一种新型的漂浮式基础TetraSpar，最大的特点是利用现有的供应链体系，也就是所有的部件尺寸都不是非常大，都可以进行模块化的设计和组装，整个基础的重量也非常轻，对于8兆瓦风机目前我们算出来的初步重量在1200吨到1800吨之间，相比常规漂浮式基础有一个大幅度下降。更重要的是什么呢？就是下面龙骨这一块，它是可以进行调节的，可以适应40米到1000米的水深。整个系统的安装也非常方便，我们不需要在船坞里面，可以像现在近海风机一样，在码头进行组装，组装完以后由船直接拖到机位点，然后把锚链一系，通过向龙骨里面注水进行压载，一步步往下沉，直至预定的位置就可以了，安装过程要简单得多，这种方案在未来50米水深甚至更深水深的项目中，我们看到了一个很好的经济价值。

最后我想跟大家分享的是远景格林威治平台，也是前面我提到很多关于我们做的一些水深、毗连区等等的分析，都是依托于远景格林威治平台。现在我们已经把全球的气象卫星数据包括风资源数据、台风数据、海洋水文数据、地质数据等等，接入到了我们的系统里面，同时我们把中国现在海上的一些基础设施数据，包括像管道，海缆，光缆，保护区等等这些信息也全部集成在这个系统里面。然后再依托格林固有的风电场选址和优化功能，我们就可以对整个深远海区域做度电成本分析，也为开发商在未来向深远海发展提供一个初步的借鉴。

谢谢大家。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）