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        山東省海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展對策研究

        2022-04-01 23:07:26馬哲黨安濤李彬等
        海洋開發(fā)與管理 2022年2期
        關(guān)鍵詞:海上風(fēng)電新興產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

        馬哲 黨安濤 李彬等

        關(guān)鍵詞:海上風(fēng)電;海洋可再生能源;新興產(chǎn)業(yè);產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃;高質(zhì)量發(fā)展

        中圖分類號:P74;TK89 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1005-9857(2022)02-0077-05

        0引言

        海上風(fēng)電是目前風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的研究熱點,全球各沿海國家均把海上風(fēng)電作為可再生能源發(fā)展的重要方向,我國也將其納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。截至2019年年底,我國已投入運行項目(所有風(fēng)機全部投運)的裝機總量達6.4GW,在全球居第三位;在建項目(風(fēng)機未全部投運,但至少安裝1臺風(fēng)機基礎(chǔ))的裝機總量達4.6GW,在全球領(lǐng)先[1]。山東省憑借海岸線長、海域面積廣、海上風(fēng)能資源條件好和臺風(fēng)侵擾少等優(yōu)勢,具有得天獨厚的海上風(fēng)電開發(fā)前景[2]。然而到目前為止,山東省已規(guī)劃的6個百萬千瓦級海上風(fēng)電場均未開工建設(shè),已公開完成起草的《山東省海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃(2019—2035)》也未見發(fā)布。本研究選取海上風(fēng)電創(chuàng)新要素包括“政產(chǎn)學(xué)研金服用”在內(nèi)的14個單位,于2020年5月采取實地走訪和發(fā)放問卷相結(jié)合的方式進行調(diào)研(表1),旨在探明山東省海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀,深入剖析其中存在的問題,并有的放矢地提出促進海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的對策建議,同時可為其他地區(qū)提供參考。

        1山東省海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

        1.1海上風(fēng)能資源豐富

        依據(jù)《關(guān)于進一步規(guī)范海上風(fēng)電用海管理的意見》(以下簡稱《意見》)中“單個海上風(fēng)電場外緣邊線包絡(luò)海域面積原則上每10萬千瓦控制在16km2左右”和“海上風(fēng)電場原則上應(yīng)在離岸距離不少于10km、灘涂寬度超過10km時海域水深不得少于10m的海域布局”的要求,同時規(guī)避山東省核心經(jīng)濟區(qū)、環(huán)境整治區(qū)和生態(tài)保護區(qū)等不適合開發(fā)海上風(fēng)電的區(qū)域,預(yù)估山東省海平面以上90m高度的海上風(fēng)電開發(fā)潛力(表2)。

        從區(qū)域角度考量,山東省擁有滿足《意見》要求的海上風(fēng)電場建設(shè)海域;從資源角度考量,山東省滿足《意見》要求的海上風(fēng)能資源量可觀,裝機總量達3億kW[2](截至2019年年底,我國可再生能源發(fā)電裝機總量為7.94億kW)。

        1.2產(chǎn)業(yè)發(fā)展初顯成效

        山東省海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展已初顯成效。①積極籌劃電場建設(shè)。目前4個待建電場已確定中標(biāo)企業(yè)并正式開展預(yù)可研工作,按規(guī)劃將于2022年年底建成。②設(shè)計研發(fā)經(jīng)驗豐富。依托高校院所和企業(yè)建立山東省海上風(fēng)電并網(wǎng)聯(lián)合實驗室,承接國家和省部級項目,在海上風(fēng)機基礎(chǔ)、抗冰設(shè)計和海上升壓站等方面開展專題研究[3]。③裝備加工制造能力提升較快。涌現(xiàn)以蓬萊大金重工和威海光威集團等為代表的海上風(fēng)電裝備加工制造企業(yè),風(fēng)塔和樁基等產(chǎn)品先后獲得德國TUV 三體系和歐盟CE認證等國際“通行證”,相關(guān)企業(yè)成為Gold Wind、Vestas和Gamesa等海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)巨頭的供貨商,相關(guān)產(chǎn)品的全球市場占有率超過60%,2018年產(chǎn)值最高超過8億元。④產(chǎn)業(yè)技術(shù)平臺建設(shè)已啟動。政府和企業(yè)在威海市和東營市等地合作搭建多功能平臺,同時具備海上風(fēng)電研發(fā)檢測、裝備制造、運營維護和產(chǎn)業(yè)培訓(xùn)等功能。其中,已建成的山東(河口)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園全部投產(chǎn)將具備年產(chǎn)1000套定子、600臺整機和機艙葉輪等裝備的能力。

        2存在的問題

        山東省海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖已取得階段性成果,但與國內(nèi)外優(yōu)勢地區(qū)相比仍存在明顯差距,截至目前沒有已開工建設(shè)的電場,同時在產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等方面存在明顯“短板”。

        2.1產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃不足

        海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃對產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到指導(dǎo)性作用。目前海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展較好的丹麥和我國廣東省均有完備和翔實的產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,內(nèi)容涉及風(fēng)能資源分布、海底地形地貌、電場用海面積、規(guī)劃容量、具體位置(詳細經(jīng)緯度)、電力輸出、環(huán)境影響評價、海洋功能區(qū)劃對接以及保障措施等方面。

        目前山東省已出臺的涉及海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃包括:①《山東省新能源和可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃(2016—2030年)》(魯發(fā)改能源〔2017〕418號)提出2030年前建成魯北、萊州灣和長島3個百萬千瓦級海上風(fēng)電場,啟動渤中、半島北和半島南的海上風(fēng)電場建設(shè);② 《山東省電力“十三五”規(guī)劃》(魯發(fā)改能源〔2017〕509 號)提出2020年前規(guī)劃6個百萬千瓦級海上風(fēng)電場,裝機總量為1275萬kW,推動智能電網(wǎng)建設(shè),提高全省可再生能源電力消納能力;③《山東新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程實施規(guī)劃》(魯政發(fā)〔2018〕7號)就重點研究方向、平臺建設(shè)和裝備生產(chǎn)等方面提出實施意見;④《山東省海洋強省建設(shè)行動方案》(魯發(fā)〔2018〕21號)聚焦海上風(fēng)電應(yīng)用技術(shù)“瓶頸”和海島示范推廣,提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線;⑤《山東省新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2018—2028年)》(魯政字〔2018〕204號)明確10年內(nèi)山東省海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展須重點突破的關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù);⑥《大力拓展消費市場加快塑造內(nèi)需驅(qū)動型經(jīng)濟新優(yōu)勢重點任務(wù)細化落實分工方案》(魯政字〔2019〕143號)提出2022年年底前打造海上風(fēng)電、沿海核電和沿海LNG進口三大基地,啟動首批海上風(fēng)電融合發(fā)展試點示范項目。

        上述海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃雖明確目標(biāo)任務(wù),但僅簡單描述待建電場的大致位置,而未明確風(fēng)能資源分布、符合海洋功能區(qū)劃要求的具體建設(shè)位置、海底地形地貌和電力輸出等內(nèi)容,導(dǎo)致海上風(fēng)電項目建設(shè)面臨選址不合理和用海矛盾難以協(xié)調(diào)等一系列問題,最終影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

        2.2科技支撐能力不足

        一方面,大功率海上風(fēng)機整機設(shè)計和風(fēng)機控制系統(tǒng)等核心技術(shù)、海上風(fēng)電場對生態(tài)環(huán)境和通航安全的影響以及集約節(jié)約用海等關(guān)鍵問題屬于海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“卡脖子”技術(shù)問題,山東省在上述領(lǐng)域的研究較少且進展緩慢;另一方面,山東省的風(fēng)塔、樁基和碳纖維材料等優(yōu)勢和支柱產(chǎn)品屬于勞動密集型和高污染型,在風(fēng)電機組設(shè)計生產(chǎn)和海底光電復(fù)合纜生產(chǎn)等技術(shù)含量高和附加值高的環(huán)節(jié)話語權(quán)較低[3],且對標(biāo)全國無明顯技術(shù)優(yōu)勢。gzslib202204012318

        2.3電力消納能力不足

        由于海上風(fēng)電場的電力輸出功率具有波動性大的特性,要求電網(wǎng)須有靈活的調(diào)度能力和充足的調(diào)峰措施。根據(jù)《2019年度全國可再生能源電力發(fā)展監(jiān)測評價報告》[4],2019年山東省可再生能源電力消納比重僅為11.6%,低于全國平均值16.3個百分數(shù)且為全國最低(表3)。電力消納比重過低表明山東省電網(wǎng)對可再生能源電力的消納能力不足,大規(guī)模開發(fā)海上風(fēng)電將導(dǎo)致裝備閑置即“棄風(fēng)”現(xiàn)象發(fā)生。

        2.4配套服務(wù)產(chǎn)業(yè)不足

        海上風(fēng)電配套服務(wù)產(chǎn)業(yè)包括檢測、認證、試運行調(diào)試和監(jiān)測等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果,目前山東省海上風(fēng)電配套服務(wù)產(chǎn)業(yè)仍未成體系。一方面,在裝備研發(fā)階段缺乏中試和海試所需的場所、設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)等;另一方面,在裝備檢測、認證、試運行調(diào)試和監(jiān)測階段缺乏體系和行之有效的評估方法。目前山東省待建的萊州灣海上風(fēng)機測試場仍處于規(guī)劃階段,威海淺海測試場僅可用于小型海洋光學(xué)和聲學(xué)檢測設(shè)備試驗,缺乏應(yīng)用于海上風(fēng)電開發(fā)的公共試驗平臺和與之相適應(yīng)的應(yīng)用機制[3]。

        2.5企業(yè)投資和生產(chǎn)意愿不足

        一方面,國家為推動可再生能源電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展推行可再生能源保障性收購、消納和投資預(yù)警等一系列政策措施,但山東省尚未出臺相應(yīng)的政策措施,發(fā)電成本較高和現(xiàn)有技術(shù)不成熟等問題導(dǎo)致相關(guān)企業(yè)的投資和生產(chǎn)意愿不強;另一方面,自“十三五”以來,山東省海上風(fēng)電創(chuàng)新融合開發(fā)(作為海島開發(fā)、海水養(yǎng)殖、海水淡化和海洋油氣開采等工程的補給能源)示范項目均未獲立項,導(dǎo)致有意愿的企業(yè)望而卻步。

        3對策建議

        為保障山東省海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,建議遵循“統(tǒng)籌布局、創(chuàng)新技術(shù)、拓展方式、搭建平臺、計劃+示范”的發(fā)展思路,穩(wěn)步推進海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程。

        3.1統(tǒng)籌布局,做實做細產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

        完善山東省海上風(fēng)能資源和海底地形地貌基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并確保數(shù)據(jù)的時效性和準(zhǔn)確性。堅持高起點規(guī)劃和全面性布局,統(tǒng)籌安排海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的時序和區(qū)域,產(chǎn)業(yè)布局應(yīng)避免對國防安全、海上交通運輸、臨海臨港工業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)等造成嚴(yán)重影響,同時避開自然保護區(qū)和生態(tài)文明試驗區(qū)等獨具保護價值的海域。在細化海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的同時,將海上風(fēng)電變電站選擇、電力負荷預(yù)測、海底電纜布局、接入系統(tǒng)電壓等級和回路數(shù)以及備選接入點等內(nèi)容體現(xiàn)在中長期電力和電網(wǎng)規(guī)劃中。由省發(fā)改委牽頭成立有關(guān)部門參與的工作專班,負責(zé)協(xié)調(diào)不同行業(yè)的發(fā)展需求,共同編制和審核海上風(fēng)電規(guī)劃和建設(shè)方案。

        3.2創(chuàng)新技術(shù),提升海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)層次

        堅持“有所為有所不為”的原則,加大核心技術(shù)儲備,推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。在科技創(chuàng)新領(lǐng)域,以重大科技創(chuàng)新工程和重大基礎(chǔ)研究項目為紐帶,重點突破大功率機組的整機設(shè)計研發(fā)、高效運維和智能電網(wǎng)等關(guān)鍵和核心技術(shù)。在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)域,一方面,支持有基礎(chǔ)的海上風(fēng)電企業(yè)成立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)共同體,促進“政產(chǎn)學(xué)研金服用”創(chuàng)新要素的有效集聚和優(yōu)化配置,引導(dǎo)企業(yè)向附加值高的領(lǐng)域轉(zhuǎn)型;另一方面,吸引國內(nèi)外海上風(fēng)電裝備加工制造領(lǐng)域的“龍頭”企業(yè)落戶,鼓勵省內(nèi)已有的配套服務(wù)企業(yè)融入產(chǎn)業(yè)鏈條,加強關(guān)鍵和核心技術(shù)的獨立創(chuàng)新和聯(lián)合創(chuàng)新[5]。

        3.3拓展方式,提高電力消納能力

        通過提高電網(wǎng)調(diào)度能力和改善電源結(jié)構(gòu)等多種方式提高可再生能源電力消納量,為未來大規(guī)模開發(fā)海上風(fēng)電提供充分的準(zhǔn)備。①從技術(shù)角度不斷提高海上風(fēng)電供給側(cè)和電力需求側(cè)的電量預(yù)測精度,充分考慮多種波動性電源的發(fā)電特征,統(tǒng)一制定海上風(fēng)電和火電的發(fā)電計劃。②為滿足海上風(fēng)電運行中的調(diào)峰填谷需求,因地制宜地配套設(shè)計相當(dāng)容量的調(diào)峰電源;考慮山東省自然資源分布和調(diào)峰電源的特點,首選啟動迅速、運行靈活以及兼顧調(diào)峰填谷的抽水蓄能電站,次選出力調(diào)節(jié)速度快、調(diào)節(jié)范圍大和污染小的燃機發(fā)電機組替代常規(guī)火電機組[6]。③擴大資源配置范圍,借助已建成的特高壓電網(wǎng),在臨近省份范圍內(nèi)設(shè)計調(diào)峰填谷方案,利用省外電網(wǎng)消納部分海上風(fēng)電[6]。

        3.4搭建平臺,做好保障服務(wù)

        海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先進經(jīng)驗表明,以海上風(fēng)電測試場為代表的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)平臺已成為產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)[3]。①整合已有技術(shù)人才力量,構(gòu)建符合海區(qū)特征且國際認可的海上風(fēng)電開發(fā)、測試和評估技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),使裝備的商業(yè)化開發(fā)有據(jù)可依。②建設(shè)包含海上風(fēng)電測試功能的海洋可再生能源測試平臺,形成服務(wù)產(chǎn)業(yè)化需求和標(biāo)準(zhǔn)化的獨立第三方認證機構(gòu)。鑒于目前我國尚無標(biāo)準(zhǔn)化海上風(fēng)電測試場,可將測試評估服務(wù)作為“山東特色產(chǎn)業(yè)”予以推廣。

        3.5計劃+示范,繁榮海上風(fēng)電市場

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