編者按
戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)代表新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的方向，是國家培育發(fā)展新動能、贏得未來競爭新優(yōu)勢的關(guān)鍵領(lǐng)域。2023年5月24日，國資委召開的中央企業(yè)加快發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)部署會指出，深刻認(rèn)識新時(shí)代新征程國資央企使命任務(wù)，以高度的政治責(zé)任感和歷史使命感，全力以赴發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。近年來，中央企業(yè)持續(xù)加大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投入力度，國有經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略支撐作用不斷增強(qiáng)。《國資報(bào)告》雜志特推出戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)系列報(bào)道，呈現(xiàn)央企在發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)方面的成績、經(jīng)驗(yàn)與擔(dān)當(dāng)。今天，我們?yōu)槟窒硐盗袌?bào)道第五篇《共創(chuàng)海上大風(fēng)機(jī)》——
文· 本刊記者 粟靈
《國資報(bào)告》雜志2024年第1期2023年
10月28日，美國加利福尼亞州州長紐森造訪了位于江蘇鹽城的金風(fēng)科技大豐臨港工廠。此前四個(gè)月，金風(fēng)科技與中國三峽集團(tuán)聯(lián)合研制的首臺16兆瓦海上風(fēng)機(jī)在福建海域完成吊裝，成為目前全球已投運(yùn)的單機(jī)容量最大海上風(fēng)機(jī)。紐森站在工廠生產(chǎn)線前，饒有興致地詢問著該型號機(jī)組在不同深度海域的應(yīng)用情況，以及在加州落地應(yīng)用的可能性。
加州被譽(yù)為現(xiàn)代風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的誕生地。20世紀(jì)80年代中葉起，加州沃土培育出的歐美風(fēng)機(jī)巨頭們紛紛向中國輸出，啟蒙了中國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。作為早期風(fēng)機(jī)產(chǎn)品與技術(shù)引進(jìn)國，中國在大力發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的過程中一直將技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化擺在突出位置。如今，中國在單機(jī)容量等指標(biāo)上已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，并具備了參與國際競爭的實(shí)力。
自2019年國家調(diào)整海上風(fēng)電補(bǔ)貼政策以來，尤其是“雙碳”目標(biāo)提出后，大兆瓦級海上風(fēng)機(jī)研制進(jìn)程提速。除上述16兆瓦海上風(fēng)機(jī)外，中國船舶旗下中船海裝、東方電氣與中國華能創(chuàng)新聯(lián)合體先后下線18兆瓦海上風(fēng)機(jī)，將全球海上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量紀(jì)錄推上新高度。
創(chuàng)新聯(lián)合體在大兆瓦浪潮中的重要作用日益凸顯。2023年9月，國務(wù)院國資委黨委書記、主任張玉卓在《人民日報(bào)》發(fā)表署名文章提出：“充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，圍繞基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究、‘卡脖子’關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)、前沿性顛覆性原創(chuàng)技術(shù)研究，不斷加大研發(fā)投入，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)共同參與，打造創(chuàng)新聯(lián)合體升級版，大力推進(jìn)科技攻關(guān)，努力掌握更多擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心技術(shù)?！?/p>
過去近20年，由國資央企主導(dǎo)的創(chuàng)新聯(lián)合體引領(lǐng)中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)從弱到強(qiáng)的跨越，也成為中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)區(qū)別于其他國家的鮮明特色。
大風(fēng)機(jī)的誕生
2023年11月10日，由東方電氣與中國華能聯(lián)合研制的18兆瓦海上風(fēng)機(jī)在福建福清東方電氣風(fēng)電（福建）有限公司生產(chǎn)基地下線。這是目前已下線的全球單機(jī)容量最大的直驅(qū)海上風(fēng)機(jī)。這款風(fēng)機(jī)葉輪直徑達(dá)260米；機(jī)組輪轂中心高度160米，相當(dāng)于53層居民樓的高度；風(fēng)輪掃風(fēng)面積53000余平方米，相當(dāng)于7.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場。經(jīng)過測算，在年平均每秒10米的風(fēng)速下，一臺風(fēng)機(jī)每年可輸出7200萬度清潔電能，滿足4萬戶普通家庭一年的生活用電，同時(shí)減少二氧化碳排放5.5萬余噸，對統(tǒng)籌“雙碳”目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型與能源安全具有重要意義。
2023年11月10日，由東方電氣和中國華能聯(lián)合研制的18兆瓦直驅(qū)海上風(fēng)機(jī)在福建下線。
風(fēng)機(jī)主流技術(shù)路線包括雙饋型、直驅(qū)型、半直驅(qū)型三類。三者的主要區(qū)別在于齒輪箱這一基礎(chǔ)傳動裝置的應(yīng)用，而齒輪箱至今仍是國產(chǎn)化薄弱環(huán)節(jié)。雙饋風(fēng)機(jī)配備增速齒輪箱；直驅(qū)風(fēng)機(jī)取消增速齒輪箱，風(fēng)力直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)，因而對發(fā)電機(jī)的要求較高；半直驅(qū)風(fēng)機(jī)則將二者相結(jié)合。
這款18兆瓦海上風(fēng)機(jī)既然是全球單機(jī)容量最大的直驅(qū)海上風(fēng)機(jī)，就意味著其發(fā)電機(jī)達(dá)到行業(yè)頂尖水平。
東方電氣旗下的東方風(fēng)電風(fēng)電研究設(shè)計(jì)院副院長曾志告訴《國資報(bào)告》記者，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備與水力發(fā)電設(shè)備具有技術(shù)上的相似性?？偛课挥谒姶笫∷拇ǖ臇|方電氣在水電領(lǐng)域基礎(chǔ)雄厚，白鶴灘水電站左岸安裝的8臺全球單機(jī)容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組就是由東方電氣自主研制。經(jīng)過百萬千瓦級的歷練，技術(shù)團(tuán)隊(duì)在風(fēng)電領(lǐng)域進(jìn)一步拓展，研制出配套18兆瓦（1.8萬千瓦）的超高功率密度發(fā)電機(jī)和126米葉片。“作為國家隊(duì)成員之一，我們一直貫徹著關(guān)鍵核心技術(shù)要牢牢掌握在自己手里的理念。對于直驅(qū)風(fēng)機(jī)來說，發(fā)電機(jī)和葉片就是最核心的部件，這兩個(gè)一旦研制成功，就基本具備了成功的基礎(chǔ)?！彼f。
盡管如此，這款風(fēng)機(jī)的技術(shù)攻堅(jiān)也并不輕松?！捌渲凶畲箅y點(diǎn)之一就是行業(yè)首創(chuàng)全國產(chǎn)化集成式雙驅(qū)變槳系統(tǒng)?！睎|方風(fēng)電風(fēng)電研究設(shè)計(jì)院高級工程師甄紅亮介紹，為了解決兩個(gè)電動機(jī)的匹配性問題，研發(fā)人員花了將近兩個(gè)月，對自主編寫的同步算法反復(fù)修正，最后把偏差值控制在一個(gè)牛米以內(nèi)。
正當(dāng)這款18兆瓦海上風(fēng)機(jī)等待吊裝之時(shí)，中國三峽集團(tuán)與金風(fēng)科技聯(lián)合研制的16兆瓦海上風(fēng)機(jī)已經(jīng)投運(yùn)半年。三峽能源副總經(jīng)理、黨委委員呂鵬遠(yuǎn)介紹，風(fēng)機(jī)目前已連續(xù)運(yùn)行超1800小時(shí)，并成功應(yīng)對了“卡努”“杜蘇芮”等多個(gè)臺風(fēng)考驗(yàn)，機(jī)組監(jiān)測各項(xiàng)振動等指標(biāo)數(shù)據(jù)平穩(wěn)。2023年12月21日實(shí)現(xiàn)單日發(fā)電量38.72萬千瓦時(shí)，創(chuàng)全球風(fēng)電單機(jī)單日發(fā)電量新紀(jì)錄。
這臺16兆瓦海上風(fēng)機(jī)突出亮點(diǎn)在于其國產(chǎn)化主軸軸承。主軸軸承是風(fēng)機(jī)的核心“關(guān)節(jié)”，一組主軸軸承就要支撐起整個(gè)系統(tǒng)的全部（百噸級）重量和葉輪的氣動載荷，同時(shí)傳遞扭矩。但主軸軸承一直是中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上為數(shù)不多的國產(chǎn)化薄弱環(huán)節(jié)。
“這次主軸軸承研制最早是以國際知名軸承為主，用戶只是給洛軸一次同步研發(fā)機(jī)會，但并不看好?！甭遢S副總經(jīng)理鄭紅威說。洛軸是洛陽市屬國企，也是中國“一五”期間156項(xiàng)重點(diǎn)工程之一。
鄭紅威介紹，洛軸對這個(gè)項(xiàng)目志在必得，技術(shù)團(tuán)隊(duì)每天工作時(shí)間超過10個(gè)小時(shí)，周末也不休息。在項(xiàng)目晚起步的情況下，硬是用短短六個(gè)月時(shí)間將近百個(gè)技術(shù)難題一一突破。在項(xiàng)目還有兩個(gè)月需要交付時(shí)，用戶主選的那家國際知名企業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)問題，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。于是用戶將所有希望寄托在洛軸身上。最終，洛軸圓滿完成了研制任務(wù)，產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)全部優(yōu)于設(shè)計(jì)要求，因而最終勝出。“這款產(chǎn)品的研發(fā)成功裝機(jī)使用，結(jié)束了我國不能研發(fā)制造此類高端產(chǎn)品的歷史，成為我國大功率風(fēng)機(jī)主軸軸承從跟跑到并跑的轉(zhuǎn)折點(diǎn)?！?/p>
2023北京國際風(fēng)能大會暨展覽會上，往年相對低調(diào)的洛軸展臺擠滿了圍觀人群。外徑3.2米的配套于16兆瓦海上風(fēng)機(jī)的主軸軸承，成為此次展會最大亮點(diǎn)之一。
創(chuàng)新聯(lián)合體
不同行業(yè)適合不同的技術(shù)創(chuàng)新模式。“創(chuàng)新聯(lián)合體”概念雖提出較晚，但中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)組成的實(shí)質(zhì)上的創(chuàng)新聯(lián)合體，對于風(fēng)機(jī)行業(yè)先后解決“有沒有”“全不全”“強(qiáng)不強(qiáng)”的問題、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展功不可沒。
東方電氣研制的配套18兆瓦海上風(fēng)機(jī)的首支葉片下線
2005年以前，中國風(fēng)機(jī)市場基本被國際巨頭壟斷，國家發(fā)展改革委出面主持中國華能與華銳風(fēng)電、龍?jiān)措娏εc金風(fēng)科技兩組開發(fā)企業(yè)與風(fēng)機(jī)制造企業(yè)的結(jié)對合作，取得了一系列零的突破。2009年前后，龍?jiān)措娏τ譅款^組建創(chuàng)新聯(lián)合體，實(shí)現(xiàn)“上山、下海、低風(fēng)速”的全覆蓋。創(chuàng)新聯(lián)合體推動中國成長為全球風(fēng)電第一大國；國家能源集團(tuán)旗下龍?jiān)措娏ψ?015年起穩(wěn)居全球最大風(fēng)電開發(fā)商之位；2022年全球十大風(fēng)機(jī)商里中國占據(jù)六席，其中金風(fēng)科技位列榜首。
如今，中國風(fēng)機(jī)行業(yè)已步入“強(qiáng)不強(qiáng)”的發(fā)展階段。而10兆瓦級海上風(fēng)機(jī)的研制則是衡量強(qiáng)不強(qiáng)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
“2021年華能牽頭申報(bào)一個(gè)關(guān)于大兆瓦風(fēng)機(jī)的國家級重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)時(shí)，就選定東方電氣作為合作方之一。當(dāng)年我們聯(lián)合研制出國產(chǎn)化率達(dá)到96.2%的7兆瓦海上風(fēng)機(jī)。在此基礎(chǔ)上，雙方開始了18兆瓦海上風(fēng)機(jī)的聯(lián)合研制。”華能清能院海上風(fēng)電部主任劉鑫對《國資報(bào)告》記者說。
他介紹，在18兆瓦海上風(fēng)機(jī)研制過程中，中國華能作為開發(fā)企業(yè)，負(fù)責(zé)項(xiàng)目總體協(xié)調(diào)以及提供海上風(fēng)電場環(huán)境信息數(shù)據(jù)、開展整機(jī)仿真計(jì)算、新型國產(chǎn)變流器開發(fā)、組織機(jī)組示范等；東方電氣作為風(fēng)機(jī)制造企業(yè)，負(fù)責(zé)風(fēng)電整機(jī)研制以及發(fā)電機(jī)、葉片等核心部件研制等。
“創(chuàng)新聯(lián)合體對于新機(jī)組的研發(fā)是非常有必要的。如果產(chǎn)業(yè)鏈上每一環(huán)節(jié)都單打獨(dú)斗，可能只會關(guān)注自己的問題，對整體的把握就相對欠缺。創(chuàng)新聯(lián)合體卻能讓大家都從整體角度出發(fā)一起設(shè)計(jì)一個(gè)最優(yōu)的產(chǎn)品?！眲Ⅵ握f。
而站在風(fēng)機(jī)制造企業(yè)角度，創(chuàng)新聯(lián)合體還有更為實(shí)際的作用。幾年前東方電氣曾懷揣中國首臺10兆瓦海上風(fēng)機(jī)參與某家開發(fā)企業(yè)招標(biāo)，對方出于對國產(chǎn)大兆瓦風(fēng)機(jī)的不信任，寧可選擇與國際巨頭有深度合作的風(fēng)機(jī)商最高價(jià)中標(biāo)，最終還是創(chuàng)新聯(lián)合體成員中國三峽集團(tuán)為其提供了第一筆訂單。關(guān)于這款18兆瓦海上風(fēng)機(jī)，中國華能和東方電氣均向《國資報(bào)告》透露，預(yù)計(jì)將于2024年在浙江的華能玉環(huán)2號海上風(fēng)電場吊裝6臺。
首臺16兆瓦海上風(fēng)機(jī)的創(chuàng)新聯(lián)合體更具廣泛性。
牽頭單位中國三峽集團(tuán)是目前中國最大的海上風(fēng)電開發(fā)企業(yè)。該公司在福建打造了三峽海上風(fēng)電國際產(chǎn)業(yè)園，引進(jìn)海上風(fēng)電龍頭企業(yè)，形成風(fēng)機(jī)、電機(jī)、葉片、鋼結(jié)構(gòu)件等完整產(chǎn)業(yè)鏈。近兩年產(chǎn)業(yè)園相繼下線了13兆瓦、16兆瓦、18兆瓦海上風(fēng)機(jī)，推動我國海上風(fēng)電從“跟跑”到“并跑”再到“領(lǐng)跑”的歷史性跨越。“作為開發(fā)企業(yè)，我們其實(shí)可以選擇引進(jìn)國外設(shè)備，但這種方式會讓我們受制于人，也不利于中國海上風(fēng)電發(fā)展。于是我們決心把上中下游產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合起來一起創(chuàng)新，外國人能做到的，我們一定也可以。”呂鵬遠(yuǎn)說。
2023年6月28日，全球首臺16兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組在三峽集團(tuán)福建海上風(fēng)電場完成吊裝
金風(fēng)科技研發(fā)代表高亞州介紹，在16兆瓦風(fēng)機(jī)研制過程中，該公司與中國三峽集團(tuán)一起針對國產(chǎn)化控制器開展科技攻關(guān)，軟硬件均實(shí)現(xiàn)了100%自主知識產(chǎn)權(quán)，解決了“卡脖子”問題。同時(shí)，該公司還與洛軸成立聯(lián)合科研攻關(guān)小組，金風(fēng)科技為洛軸分享了大量國內(nèi)外技術(shù)資料，洛軸則結(jié)合以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)造性開發(fā)出一套全新工藝，雙方共同推動16兆瓦主軸軸承誕生。
“中材葉片與中國三峽集團(tuán)、金風(fēng)科技三方強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，共同研發(fā)創(chuàng)新?！敝胁娜~片黨委書記、董事長莊琴霞說，中材葉片為中國建材下屬企業(yè)，2023年6月收購中復(fù)連眾100%股權(quán)后，已成為全球風(fēng)電葉片行業(yè)規(guī)模最大的企業(yè)。16兆瓦海上風(fēng)機(jī)研制過程中，該公司結(jié)合中國三峽集團(tuán)提供的重要參數(shù)，有策略地制定了材料和工藝的選擇方案，三家公司聯(lián)合開發(fā)。一直以來，中材葉片與金風(fēng)科技攜手攻克了諸多技術(shù)難題。
跨越的背后
近幾年中國海上風(fēng)機(jī)大兆瓦化浪潮有其特殊的時(shí)代背景。
“雙碳”目標(biāo)為海上風(fēng)機(jī)大兆瓦化定下基調(diào)。國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動方案》在“加快先進(jìn)適用技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用”一節(jié)明確提及“大容量風(fēng)電”。
大兆瓦訴求首先源于自然條件。2017年以前，中國絕大部分海上風(fēng)機(jī)都安裝在江蘇海域，當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)資源條件決定了國內(nèi)主流海上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量長期停留在5兆瓦以下。2016年11月，國家能源局發(fā)布《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，提出“重點(diǎn)推動江蘇、浙江、福建、廣東等省的海上風(fēng)電建設(shè)”。福建、浙南、粵東海域位于臺灣海峽及鄰近區(qū)域，海上風(fēng)資源稟賦全國最優(yōu)，因而對大兆瓦風(fēng)機(jī)的訴求也更為強(qiáng)烈。
大兆瓦風(fēng)機(jī)還被視為制造強(qiáng)國的重要注腳。2016年6月，國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《中國制造2025－能源裝備實(shí)施方案》，將10兆瓦級海上大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為重點(diǎn)列入。
更迫切的壓力則來自補(bǔ)貼退坡后的降本需求。2019年5月，國家發(fā)展改革委首次下調(diào)海上風(fēng)電電價(jià)；2020年1月，財(cái)政部宣布2021年之后將取消海上風(fēng)電國家補(bǔ)貼?！帮L(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量越大，功率就越大，每個(gè)機(jī)位的效益就會越高，能有效節(jié)省海域資源，降低海上支撐結(jié)構(gòu)、電纜、施工等方面的分?jǐn)偝杀荆瑴p少海上風(fēng)電項(xiàng)目度電成本，進(jìn)一步為新技術(shù)、新產(chǎn)品預(yù)留成本空間，提供實(shí)證平臺?！比龒{能源總經(jīng)理、黨委副書記張龍說。
面對重壓，國資國企承擔(dān)起建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系、加快發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的歷史使命。2023年5月，國務(wù)院國資委召開中央企業(yè)加快發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)部署會，提出“全力以赴發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”。在國務(wù)院國資委的統(tǒng)籌推進(jìn)下，中國三峽集團(tuán)、中國華能等6個(gè)海上風(fēng)電主力開發(fā)企業(yè)入選29家創(chuàng)建世界一流示范企業(yè)大名單；直接參與大兆瓦風(fēng)機(jī)研制的多家央企子公司和地方國企入選創(chuàng)建世界一流專業(yè)領(lǐng)軍示范企業(yè)名單及“雙百企業(yè)”“科改企業(yè)”。
基于以上多重原因，中國風(fēng)機(jī)大兆瓦化自2019年起跑出加速度。2019年，東方電氣與中國三峽集團(tuán)聯(lián)合研制出中國首臺10兆瓦海上風(fēng)機(jī)，將中國風(fēng)電帶入“兩位數(shù)”時(shí)代；2022年2月，東方電氣研制出中國首臺13兆瓦海上風(fēng)機(jī)；2022年11月，金風(fēng)科技與中國三峽集團(tuán)聯(lián)合研制出全球首臺16兆瓦海上風(fēng)機(jī)；2022年12月，中船海裝研制出全球首臺18兆瓦海上風(fēng)機(jī)；2023年11月，東方電氣與中國華能聯(lián)合研制出全球首臺18兆瓦直驅(qū)海上風(fēng)機(jī)。
如此飛快的迭代速度引起部分業(yè)內(nèi)人士擔(dān)憂?！按蠹业馁|(zhì)疑主要在于可靠性能否保障。技術(shù)迭代需要時(shí)間去沉淀，但這幾年形勢不等人。東方電氣在研發(fā)中注意規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，而且之前的10兆瓦、13兆瓦風(fēng)機(jī)運(yùn)營數(shù)據(jù)也不錯，目前來看我們對18兆瓦比較有信心?！痹菊f。
東方風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和市場開發(fā)中心副主任彭遠(yuǎn)章給出一組數(shù)據(jù)，該公司10兆瓦海上風(fēng)機(jī)目前已投運(yùn)40臺左右，三年多來年均可利用率超過98.5%?！鞍l(fā)電量遠(yuǎn)超當(dāng)時(shí)的科研設(shè)計(jì)值，目前來看經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性都不錯?！?/p>
多位受訪人員也表示，在研發(fā)過程中注意將安全性擺在突出位置。
業(yè)界對海上風(fēng)電行業(yè)另一重?fù)?dān)憂在于非理性低價(jià)競爭。大兆瓦提速還不足以對沖補(bǔ)貼退坡的影響，一些風(fēng)機(jī)商打響價(jià)格戰(zhàn)，上游零部件企業(yè)也受到波及?！靶袠I(yè)要有持續(xù)的競爭力，沒有安全和質(zhì)量保障的低成本競爭策略是要命的?！痹谇f琴霞看來，低價(jià)競爭在某種程度上也帶來了安全隱患。
對于未來發(fā)展趨勢，曾志表示，東方電氣在大兆瓦風(fēng)機(jī)方面會在繼續(xù)深入探索的同時(shí)控制好節(jié)奏，將把更多精力放在收集測試和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)、不斷優(yōu)化和完善現(xiàn)有機(jī)組上?！拔覀兿Ｍ?8兆瓦直驅(qū)海上風(fēng)機(jī)推向世界?！?/p>
