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国电投李海瑜:陆上风电正向价值增长转变,深远海风开发已成趋势

美启网()获悉,近日,在2023全球能源互联网大会风力发电与互联互通主题论坛上,上海能源科技发展有限公司(简称“上海能科”)董事长,国家电投集团风电产业创新中心主任李海瑜围绕以创新赋能和引领风电产业高质量发展为主题作演讲。   

针对风电产业,李海瑜认为,当前,陆上风电逐步由规模增长向价值增长转变,产业面临升级迭代技术需求;近海风电资源开发趋于饱和,加大深远海海上风电开发已成必然趋势。

李海瑜表示,未来,上海能科在风电领域将聚焦四个方面:一是开展超大型深远海漂浮式风电机组,基础关键技术研究及应用示范;二是布局碳纤维可回收超长叶片的研发,为大兆瓦风电机组提供关键零部件;三是向气象预报输入延伸,进一步提升风功率预测准确性和精度;四是激发产业融合创新能力,引领“风电+”融合发展。

以下为演讲全文,由美启网编辑后发布::

尊敬的各位来宾、各位朋友,女士们、先生们,大家好!

非常高兴能与大家相聚论坛,共谋绿色发展与创新赋能。在此,我代表国家电投、上海能科和国家电投风电产业创新中心,向各界朋友一直以来对国家电投以及上海能科的关心和支持表示衷心感谢。

下面我围绕以创新赋能和引领风电产业高质量发展为主题作简单的交流。

国家电投深入实施创新驱动发展战略

国家电投是中国特大型国有重要骨干型企业之一,拥有光伏发电、风电、水电、核电、煤电等全部电源品种,是全球最大的光伏发电企业、新能源发电企业和清洁能源发电企业。截止到目前,国家电投管理电力总装机容量2.38亿千瓦,其中清洁能源占比68%。

创新是企业的一个使命和责任,是企业的基因和特质,更是企业高质量发展的原动力。近年来,国家电投构造了1+3+12+N的金字塔型的科技创新组织体系,打造了顶尖的科技团队,不断的增强科技创新投入,始终保持了创新的活力和内生动力。构建了光伏风电等产业核心创新能力和差异化发展优势,构筑了绿电转化、综合智慧能源、氢能等新型产业发展先发优势和坚实的技术基础;通过创新和成果的应用,实现了产业结构优化,提升了发展的质量。

上海能科是国家电投的子公司,以世界一流为目标,清洁能源为方向,技术创新为驱动,集成服务为核心,致力于成为研发设计咨询,项目承包管理,项目开发运营为主营业务的世界一流情节能源集成服务商。截止到目前,资产总额近400亿,管理电能总装机容量500万千瓦以上,全部为清洁能源。

2020年3月,上海能科挂牌成立“国家电投风电产业创新中心”,承担国家电投集团风电产业集成主体责任;现有科研人员150人,自主研发了御风系统、定制化大风机的核心技术,取得了一系列的创新成果;获批电力行业首个院士工作站,为国家电投风电产业创新提供了有力的支撑;在行业内的创新,技术创新合作平台的地位逐步显现。

国家电投风电产业创新赋能实践

国家电投风电产业创新赋能主要实践在四个方面。

其中,在支撑新型电力系统建设方面,针对风电大规模介入带来的出力波动,加剧与电网调度平衡的问题,我们集成中国、欧洲和美国等权威机构的气象预报员,采用中尺度集合预报技术,建立单风机+特种风机的动力降尺度功率预测系统,为风电厂提供高分辨率的功率预测,准确率达到行业的领先水平。针对系统惯量下降、功率扰动等堵点问题,我们研发了风机变流器直流车储能的构网型风储一体机,具备了构网控制、弃风时自动充电等多种功能,惯量响应时间为260ms,一次调频时间1到1.5s,达到了国内的一流水平。

在支撑海上风电发展方面,我们提出了从开发商收益最佳角度打造区域定制化风机的理念,联合中车集团研制国内首款海上定制化大风机,发电超过1600万千瓦时,平准化度电成本比可研降低5.84%。我们引进红外探测技术,研制了首台深远海漂浮式连续激光光测风雷达系统,实现了海面10到30米不同高度层的精准测风,打破了国内同类产品的技术垄断。

在支撑综合智慧能源发展方面,我们研发了八款智慧型小微风机,具有造型美、启动风速低、噪声低、环境友好等优势,在综合智慧能源项目中,应用比较广泛,丰富了综合智慧能源零碳电厂的技术创新元素。我们研发的琼E平台(音)解决了光子源,特别是区域、县域光子源的评估以及勘测、设计水平,提高了勘测、设计效率,投资收益测算不变,技术报告编制繁琐等区域性小型的光伏开发痛点。

在支撑产业提质增效方面。在全国电力现货交易大背景下,我们研发的现货交易辅助系统,通过平衡月度、旬、日滚动,日前和日热的交易,实现收益最大化。我们从御风系统的前端功率预测到电网负荷的预测系统,一直归集到电厂的交易系统来。所以从上中游以及下游三个区域来解决了现货交易的准确率问题。

2022年,上海能科所有的风电厂平均价格均高于当地省域的平均价格,每度电高了差不多2.7分钱,今年1-7月份,高于当地省域的2.5分钱。我们建立了一整套的覆盖组状态评估、方案匹配、效果评估的提质增效全流程技术支撑软件系统,为多个项目提供服务,平均效率提升1.5%,年发电量提升3400万千瓦时,年增发电量收益1300万元。

风电产业面临的形势和挑战

双碳目标引领下,碳达峰、碳中和、1+N政策体系在2022年陆续发布。能源行业低碳转型路径愈发清晰,我们认为在技术创新、规模效应双重作用下,风电产业发展正面临着不同程度的挑战。

一是陆上风电逐步由规模增长向价值增长转变,产业面临升级迭代技术需求。

一方面全寿期精细化管理迫在眉睫,数字技术、人工智能技术与风电融合发展,有望推动产业转型升级。“沙戈荒”大基地发展仍面临技术难题,长时储能、风电制氢/储运技术难题尚未突破。场群控制、电网主动支撑、源网荷储和风光水火储协同优化运行机制仍需进一步研究。

另一方面,机组大型化,迭代进程加快。单机容量、叶片长度、塔筒高度刷新的速度进一步加快。需要更加关注设备可靠性和质量的问题。

此外,如何最大限度地利用优质资源,是老旧风场升级改造需要认真研究的课题。全行业退役机组回收利用产业链上不去,亟待加快联合攻关风电废旧物质的循环利用。

二是近海风电资源开发趋于饱和,加大深远海海上风电开发是必然趋势。

一方面国家未出台深远海海上风电开发配套支持政策。深远海开发难度加大,平价、竞价阶段经济性面临挑战,产业链需要进一步完善升级。

另一方面,从产业链上看,大部分设备已经逐步实现国产化,但关键设备仍需进口。

未来风电产业创新和引领方向是什么?

步入平价时代,技术创新成为推动国内风电高质量发展的唯一途径。

从全球风电发展趋势来看,我们认为未来机型容量将继续增大,机组大型化及配套研发仍将是未来几年的创新方向。

我们将聚焦以下四个方面:

一是开展超大型深远海漂浮式风电机组基础关键技术研究及应用示范,通过漂浮式的海上风电,设计、建设、运维核心关键技术,推动漂浮式风电从试验验证向商业化发展,实现低成本、高承载、高可靠的漂浮式风电项目的研究和示范。

二是布局碳纤维可回收超长叶片的研发,为大兆瓦风电机组提供关键零部件。

我们研发基于热塑性纤维的超长叶片,解决热塑性碳纤维叶片加工工艺和防雷击难题,预计比玻璃纤维叶片减重40%-50%,同时,强度会有很大的提高,并且能够实现可回收,满足大型叶片的轻量化需求,提高风能利用率和年发电量。

在某种意义上,布局碳纤维叶片还能够解决部分区域风电叶片在特殊天气状况下的问题。碳纤维叶片我们认为是下一步研发的一个主要方向。现在碳纤维叶片的研发有一个热塑性的问题,还有导电性解决的问题。但是现在通过我们的合作已经基本解决了它的热塑价值和导电性的问题。这样碳纤维叶片近期内和一定时期内大规模的应用,我们认为是风电突破性的一个技术环节,我们在这一块正在做有效的工作。

三是向气象预报输入延伸,进一步提升风功率预测准确性和精度。

基于御风系统,我们正开展技术链条上游探索,开展高时空分辨率的气象数值模式研究,结合气象AI大模型,解决气象数据源不准导致的功率预测误差问题,实现精准功率预测。

现在,我们正在与一家科研单位合作,运用图像系统来解决风功率预测进一步准确的问题,利用AI图像预测来解决风向、风速的走向,包括在某种意义上通过AI系统解决全国台风的路径和强度等等,目前我们在做这方面的工作。

四是激发产业融合创新能力,引领“风电+”融合发展,创新风电技术在零碳电厂、乡村振兴、制氢(氨)、海洋牧场、绿能交通等场景中的应用,提升风电综合利用效率,探索风电与互联网商业、绿色金融、碳资产等融合发展的模式。

志合者,不以山海为远。借此机会,我向各位朋友、各位嘉宾诚挚邀请,期待大家莅临上海能科以及国家风电产业创新中心参观指导,期待与大家共建多元协同创新合作生态,推动涌现更多更大创新成果,共同引领风电产业高质量发展。

谢谢大家!

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