海上风电现状及发展趋势研究

海上风电现状及发展趋势研究

白雪峰

辽宁大唐国际新能源有限公司辽宁沈阳110166

摘要：风力是可再生、无污染、能量大和利用前景广的一种清洁新能源，大力发展风力发电已成为世界各国的战略选择。我国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力十分巨大。近十年来我国风电产业发展迅猛，风电场建设已遍布全国各省市自治区。受到现有技术水平的限制，已建成的风电场几乎都位于内陆地区。国家能源局印发的《风电发展“十二五”规划》提出，我国除了要加快内陆资源丰富区风能资源的开发，还要积极开拓海上风电开发建设，促进海上风电规模化发展。

关键词：海上风电；现状；发展趋势

根据最新数据显示，风能发电仅次于水力发电占到全球可再生资源发电量的16%。在全球高度关注发展低碳经济的语境下，海上风电有成为改变游戏规则的可再生能源电力的潜质。在人口密集的沿海地区，可以快速地建立起吉瓦级的海上风电场，这也使得海上风电可以成为通过经济有效的方式来减少能源生产环节碳排放的重要技术之一。

1我国海上风电产业发展现状

1.1海上风电装机规模逐年递增，但规模相对较小

我国海上风电产业发展起步相对较晚，但近年来呈现发展迅速的趋势。根据中国风能协会的统计，2015年我国海上风电新增装机容量36.05万千瓦，累计装机容量由2009年的1.55万千瓦增至2015年的101.47万千瓦。截至2013年底，我国共建设完成海上风电项目17个，其中已投入运营的项目有7个，主要分布在江苏省和上海市。全国海上风电项目累计核准规模为222万千瓦，另有1053万千瓦的44个海上风电项目作为2014～2016年的核准计划。但我国海上风电产业规模依然相对较小。从装机容量看，2015年累计装机容量仅占全国风电累计装机容量的0.7%，占世界海上风电累计装机容量的8.4%。2015年，新增装机容量仅占全国风电新增装机容量的1.2%，占世界海上风电新增装机容量的10.6%。

1.2海上风电场布局相对集中

受我国海上风能资源分布不均衡、开发成本较高和技术水平偏低等因素制约，我国海上风电空间布局相对集中。从已建成的海上风电场看，潮间带累计风电装机容量达61.2万千瓦，占海上装机容量的60.31%；近海风电装机容量40.27万千瓦，占39.69%。目前，我国海上风电新增装机容量主要集中于江苏、福建和广东三省，2015年江苏省新增海上风电装机容量29.7万千瓦，占全国新增海上风电装机容量的82.4%；福建省和广东省分别新增海上风电装机容量6.2万千瓦和0.15万千瓦，共占全国新增海上风电装机容量的17.6%。

1.3风电机组制造企业积极拓展海上风电市场

近年来，我国常规风电机组生产呈“白热化”竞争态势，导致风电设备制造业盈利水平显著下降，因而风力发电机组制造企业竞相发展海上风电设备、拓展海上风电市场，将海上风电作为企业发展的突破口，从而为海上风电产业发展提供了设备和技术条件。根据中国风能协会的统计，截至2015年底，我国海上风电机组供应商共10家，其中上海电气、华锐风电、远景能源、金风科技四家机组制造商的海上风电机组累计装机容量均达100兆瓦以上，装机总量已超过我国海上风电装机总量的86%。

2海上风电项目发展趋势

2.1叶片制造技术以及传动系统性能的持续改善

这使得可以应用更大型的叶片，相应地提高了单机容量。目前主流在役机组的单机容量为6MW，风轮直径达到150m。运用更大型的机组，可能并不一定会在现有设计的基础上进一步降低单位兆瓦的资本成本，但却可以通过提高可靠性以及降低单位兆瓦的基座制造和吊装成本，来降低度电成本。预计到2020年左右，单机容量为10MW的海上风电机组将会投入商业化应用，而到2030年左右，单机容量为15MW的机组将可以进入市场。

2.2输电环节的创新

输电环节也存在诸多可以创新的方面，其中就包括减少海上高压交流基础设施。在输送离岸较远的风电场所发电力时，高压直流方式要优于高压交流方式，因为高压直流方式可以减少线损以及电缆成本。高压直流输电基础设施成本的下降，将可以为其打开新的应用市场，并将进一步提高海上风电的竞争力。

2.3电量损失计算

（1）输送容量匹配不足导致弃风电量损失。根据风电机组出力特性曲线可知，风电机组在3m/s以上启动发电，在12m/s达到满发，切出风速为25m/s。根据风机出力特性与该区域风力资源情况得知，风速分布主要集中在4.0m/s～11.0m/s风速段；风机满发时，占全年有效发电时间的10%。风电场全年有10%的有效发电时间处于满发状态，大约876小时，110kV海底电缆输送容量为104MVA，按装机容量120MW，取功率因数cosΦ=1进行电量损失估算。则电缆输送容量与装机容量匹配不足将导致全年弃风电量损失约1401.6万kWh。

（2）110kV主设备检修期间电量损失。根据《DLT596-2005电力设备预防性试验规程》规定变压器、GIS开关等电气主设备检修周期为1~3年。假设升压站110kV主设备按每年进行一次预防性试验、检修，由于预防性试验、检修所需要时间无相关具体规定，借鉴国内容量10万千瓦陆上风电场年度预防性试验及检修时间大约在5-10天，假设海上风电场110kV主设备预防性试验、检修时间按7天来进行电量损失估算。则由于升压站110kV主设备预防性试验、检修期间将导致全年电量损失约529万kWh。

（3）110kV海底电缆故障时电量损失。单回海缆因故障或检修退出运行，以海缆检修时间三个月来计算弃风电量。在海缆维修期间内无法送出电量，海缆故障时间带有不确定性，假设按月平均发电量计算，装机容量120MW，按风电场年等效满发小时数为2300h来估算电量损失。则由于110kV海缆故障或受损修复导致电量损失6900万kWh。

2.4漂浮式基座的发展

漂浮式机组是另外一个将会对海上风电成本下降产生重要影响的创新环节，并有望在2020年实现商业化。应用该类型的基座，可以使海上风电开发进入到风能资源更好，水深超过50m的海域。在中等水深（30m—50m）的海域，相比于固定式基座，漂浮式基座无疑更具成本优势，因为其可以使基座设计标准化，并能够最大限度地减少海上作业。此外，安装这种基座时还可以使用造价更低的安装船。

2.5由浅海向深海发展，发电机的单机容量扩大

一方面，发展海域逐渐由浅海向深海发展。以美国为例，其浅海海域风能资源相对匮乏，其浅海风电场的建设早已不能满足风能发电的要求，因而逐步转向了深海海域。这一发展趋势是由较为匮乏的浅海海域资源造成的。另一方面，海上风电发电机的单机容量也在不断扩大。目前新型大功率电力发电机正逐步取代小型发电机，容量的不断扩大更有利于海上风电建设。

3结束语

海上风电在我国乃至世界有着广阔的发展前景，它对于人类的生产生活具有积极的作用。目前，我国的海上风电产业正在大规模的开发之中，一系列的诸如勘测、技术研发、财政、政策等问题阻碍着海上风电技术的发展。

参考文献

[1]许莉，李锋，彭洪兵.中国海上风电发展与环境问题研究[J].中国人口·资源与环境，2015（S1）：135-138.

[2]刘林，葛旭波，张义斌，尹明，李利.我国海上风电发展现状及分析[J].能源技术经济，2012（03）：66-72.