近年來，我國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)成效。今年1-4月，海上風(fēng)電發(fā)電量為99.4億kWh。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)海上風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)約為2500h，平均每天利用6.85h，比挪威低，比美國(guó)稍高一些，但比國(guó)內(nèi)陸上風(fēng)電年平均利用小時(shí)高出約500h。今年，全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電量占社會(huì)用電量的比重將達(dá)11%，后續(xù)還會(huì)逐年提高。

三大海上發(fā)電場(chǎng)相繼并網(wǎng)發(fā)電

我國(guó)有12000多公里的海岸線，兩大島嶼，已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電的發(fā)電站有近30個(gè)。今年上半年有3個(gè)海上發(fā)電場(chǎng)相繼并網(wǎng)發(fā)電：珠海海上風(fēng)電場(chǎng)－三角島桂山二期、山東首座海上風(fēng)電場(chǎng)—海陽南4號(hào)海上風(fēng)電項(xiàng)目、江蘇射陽龍?jiān)达L(fēng)電場(chǎng)。

珠海海上風(fēng)電場(chǎng)于8月并網(wǎng)發(fā)電。大力發(fā)展海上風(fēng)電，是廣東省實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的佳途徑之一。2020年，廣東省規(guī)劃海上風(fēng)電總裝機(jī)容量6685萬kW，是我國(guó)海上風(fēng)電規(guī)劃裝機(jī)容量大省份，發(fā)展前景廣闊。尤其是珠海三角島桂山二期風(fēng)電場(chǎng)8 MW級(jí)大容量海上風(fēng)電機(jī)組一體化測(cè)試平臺(tái)正式投運(yùn)，有力支持了廣東海上風(fēng)電大容量機(jī)組規(guī)?；l(fā)展走在全國(guó)前列。

3MW的小風(fēng)機(jī)槳葉轉(zhuǎn)一圈約可發(fā)電3kWh，6MW大風(fēng)機(jī)槳葉轉(zhuǎn)一圈能發(fā)電7kWh-8kWh。珠海桂山風(fēng)電場(chǎng)是廣東省海上風(fēng)電示范項(xiàng)目，可于年底全部建成投產(chǎn)，每年可提供4.93億kWh的潔凈電力，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約16.02萬噸，減排二氧化碳約38.25萬噸，對(duì)促進(jìn)粵港澳大灣區(qū)節(jié)能減排，優(yōu)化調(diào)整電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)具有積極意義。

截至今年6月，廣東電網(wǎng)完成并網(wǎng)的海上風(fēng)電項(xiàng)目總裝機(jī)規(guī)模已達(dá)260萬kW，預(yù)計(jì)年底廣東海上風(fēng)電并網(wǎng)容量將超過400萬kW，較去年底并網(wǎng)規(guī)模翻四倍。另外，為地服務(wù)海上風(fēng)電項(xiàng)目并網(wǎng)消納，廣東電網(wǎng)加快新能源配套送出工程建設(shè)，確保年底投產(chǎn)海上風(fēng)電400kW。

江蘇鹽城射陽龍?jiān)春Ｉ巷L(fēng)電裝機(jī)容量突破4萬kW。隨著射陽龍?jiān)碒2海上風(fēng)電項(xiàng)目4月11日正式并網(wǎng)發(fā)電，江蘇鹽城市新能源裝機(jī)容量達(dá)到1004.76萬kW。鹽城風(fēng)能資源，沿海風(fēng)電可開發(fā)總量占江蘇省風(fēng)能可開發(fā)總量的2/3以上。截至去年，鹽城海上風(fēng)電并網(wǎng)規(guī)模達(dá)352萬kW。為實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電的有效并網(wǎng)，江蘇在現(xiàn)有兩條北電南送輸電通道的基礎(chǔ)上，正在鹽城南通等沿海城市推進(jìn)500kV沿海輸電通道建設(shè)，以滿足海上風(fēng)電大規(guī)模連片開發(fā)和向中遠(yuǎn)海域拓展的需求。

山東首座海上風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)發(fā)電。9月12日，在距離山東海陽海岸線 30 km的海面上，隨著山東半島南4號(hào)海上風(fēng)電項(xiàng)目第10回路5臺(tái)風(fēng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，山東首座海上發(fā)電場(chǎng)成功并網(wǎng)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電零的突破。這個(gè)風(fēng)電項(xiàng)目是山東省海上風(fēng)電示范工程，總裝機(jī)容量301.6MW。風(fēng)電場(chǎng)配套建設(shè)220kV海上升壓站和陸上集控中心各1座，風(fēng)場(chǎng)內(nèi)各風(fēng)機(jī)之間、風(fēng)機(jī)與海上升壓站之間通過敷設(shè)35kV海底電纜連接，海底電纜總長(zhǎng)度90km。據(jù)介紹，年底前，山東半島南4號(hào)海上風(fēng)電58臺(tái)風(fēng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)，對(duì)推動(dòng)山東省能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)、加快實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有積極意義。

鋁材是制造海上風(fēng)電項(xiàng)目和岸基設(shè)施的上乘材料

在建造海洋裝備和岸基設(shè)施用的金屬材料中，鋁合金是佳的，具有好的綜合性能和高的性價(jià)比，它的密度低，耐海水侵蝕與抗海洋氣氛腐蝕，在運(yùn)轉(zhuǎn)期間不需要進(jìn)行日常維護(hù)，服役二三十年后所有鋁制零部件和結(jié)構(gòu)件都可以全部回收，熔化后的總損耗還不到5%，在所有結(jié)構(gòu)金屬中是回收率高的，可以形成良性閉路循環(huán)。筆者粗略匡算了一下，在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)（槳葉、連接座、立管柱、傳動(dòng)裝置、固定柱樁及平臺(tái)等）及岸基設(shè)施用的金屬材料中，大于75%可以用鋁材，可用工業(yè)純鋁、5XXX系合金、6XXX系合金。在確保運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，海上結(jié)構(gòu)件宜多用5XXX合金制造，因?yàn)樗鼘?duì)海水的抗蝕性強(qiáng)。

風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)件如槳葉、連接座、立柱管等好用3D打印工藝制造。3D打印又稱增材制造，是近30年來才面世的新工藝。3D打印技術(shù)一出現(xiàn)就顯現(xiàn)出一種不可一世的姿態(tài)，成為一種制造工藝，可以制造任何產(chǎn)品，大到建筑群，小到人體骨骼與關(guān)節(jié)。我國(guó)科技人員已掌握了這門高深技術(shù)，當(dāng)前已用2219鋁合金成功打印出了直徑為10m的大型火箭筒體連接環(huán)，質(zhì)量約1t，且僅用1個(gè)月時(shí)間就制造出來，比用傳統(tǒng)工藝快，用的材料也少。為了節(jié)約材料與縮短制造時(shí)間、提與經(jīng)濟(jì)效益，建議有關(guān)鋁加工企業(yè)組建3D打印海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備化制造項(xiàng)目。

我國(guó)是全球風(fēng)電的者，今年的裝機(jī)容量超過歐洲、非洲、中東和拉丁美洲的總和。美國(guó)今年只有兩個(gè)并網(wǎng)發(fā)電的海上風(fēng)電項(xiàng)目，分別位于羅得島和弗吉尼亞州海岸附近，但處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的風(fēng)力渦輪機(jī)（發(fā)電機(jī)）還不到10臺(tái)。與之相比歐洲的海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展，德國(guó)、丹麥和英國(guó)在海岸附近部署了六七十臺(tái)巨型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在這種形勢(shì)下，美國(guó)總統(tǒng)拜登希望快速發(fā)展零排放能源，到2030年，美國(guó)海上風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到30GW，以減緩氣候變化影響，并能增加更多就業(yè)崗位。