張宗旭

摘要：簡(jiǎn)要介紹了世界各國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量和風(fēng)電場(chǎng)的選址方式，海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。詳細(xì)分析了世界主要風(fēng)電國(guó)家的海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)情況和發(fā)展現(xiàn)狀， 并就未來(lái)海上風(fēng)力發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。對(duì)于我國(guó)海上風(fēng)力發(fā)電的研究開(kāi)發(fā)具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電;風(fēng)電機(jī)組;風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)

一、海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)

海上風(fēng)力資源豐富， 比陸地風(fēng)力發(fā)電量大。通常，離岸10公里的海上風(fēng)速要比沿岸陸 上高約 25%;受環(huán)境影響小。海上風(fēng)力發(fā)電受 噪聲、鳥(niǎo)類(lèi)影響及電磁波干擾等問(wèn)題的限制 較少，不占用陸上土地資源，不涉及土地征用等問(wèn)題[1];海上風(fēng)切度小。海上風(fēng)速隨高度的 變化較小，因此，不需要很高的支撐塔架，從而可以降低海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的成本;海上湍流強(qiáng)度低，海平面摩擦力較小，作用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上的疲勞載荷減少，延長(zhǎng)了風(fēng)電機(jī)組的使用壽命。

二、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀分析

我國(guó)海上風(fēng)電起步晚、發(fā)展快，面臨著成本更低的陸上風(fēng)電和光伏發(fā)電等其他新能源的激烈競(jìng)爭(zhēng)。在海上風(fēng)電峰會(huì)上，專(zhuān)家表示，在我國(guó)海上風(fēng)電的下一階段發(fā)展中，須通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)?；_(kāi)發(fā)，盡快擺脫補(bǔ)貼依賴(lài)，通過(guò)市場(chǎng)化方式實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展

2.1 單機(jī)容量小，浪費(fèi)大量的建設(shè)資源

眾所周知，風(fēng)力是電力發(fā)電的重要組成部分，其發(fā)電效率直接影響到發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，因此，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)結(jié)合市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)以 及人們的用電需求等進(jìn)行及時(shí)的改進(jìn)。然而，就現(xiàn)階段風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來(lái)看，在人們生活水平不斷提高的情況下，人們對(duì)生活用電的需求也在不斷的增加，風(fēng)力發(fā)電作為發(fā)電技術(shù)的重要組成部分，為了滿(mǎn)足 人們的用電需求，很多地區(qū)會(huì)增設(shè)多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，而在這種情況 下就會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，尤其是土地資源的浪費(fèi)，將會(huì)造成國(guó)家 土地資源吃緊的問(wèn)題，影響到風(fēng)力發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 ?陸地風(fēng)力發(fā)電建設(shè)過(guò)于集中

隨著人們生活水平的不斷提升，用電量以及用電負(fù)荷在不斷增加，也將給發(fā)電行業(yè)帶來(lái)一定的負(fù)擔(dān)，為了滿(mǎn)足人們用電需求，在陸地建 設(shè)了更多的風(fēng)力發(fā)電廠，其中也有很多風(fēng)力發(fā)電廠是建立在城市周邊的，而受到城市建筑的影響，這些風(fēng)力發(fā)電廠的發(fā)展也將受到極大的 影響，從而制約了風(fēng)力發(fā)電廠的發(fā)展。

2.3 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性不足

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)來(lái)說(shuō)，主要走的是節(jié)能路線，而從風(fēng)力發(fā)電技 術(shù)的實(shí)際運(yùn)行調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在實(shí)施的過(guò)程中，缺乏一定 的經(jīng)濟(jì)性，會(huì)增加風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的實(shí)施成本，從而影響到風(fēng)力發(fā)電技 術(shù)的實(shí)施效果，也將違背風(fēng)力發(fā)電技術(shù)實(shí)施的本質(zhì)，不利于風(fēng)力發(fā)電 技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

三、海上風(fēng)電的發(fā)展前景展望

“十四五”期間，我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展趨勢(shì)將呈現(xiàn)出電價(jià)補(bǔ)貼退坡、深遠(yuǎn)海開(kāi)發(fā)、海洋綜合利用三大特點(diǎn)。

3.1深遠(yuǎn)海域開(kāi)發(fā)是趨勢(shì)

《海上風(fēng)電場(chǎng)工程風(fēng)能資源測(cè)量及海洋水文觀測(cè)規(guī)范》： 遠(yuǎn)海/近海風(fēng)電場(chǎng)：場(chǎng)區(qū)距離海纜路由登陸點(diǎn)所在海岸線最近距離大于/丌大于65km的風(fēng)電場(chǎng)。 深海/淺海風(fēng)電場(chǎng)：場(chǎng)區(qū)水深在理論最低潮位以下超過(guò)/丌超過(guò)50m的風(fēng)電場(chǎng)。

與近海相比，深海環(huán)境更加惡劣，對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、海底電纜、海上平臺(tái)集成等技術(shù)提出了更嚴(yán)苛的要求。即便如此，海上風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)逐步走向深遠(yuǎn)海是必然趨勢(shì)已是業(yè)界共識(shí)。

在發(fā)展深海風(fēng)電方面，歐洲走在了世界前列，世界上首個(gè)著床式深海風(fēng)電場(chǎng)和首個(gè)漂浮式深海風(fēng)電場(chǎng)分別在蘇格蘭和挪威建成運(yùn)行。目前，國(guó)外最深的漂浮式試驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)Kincardine水深已達(dá)到77米;2018年，歐洲在建海上風(fēng)場(chǎng)平均離岸距離33公里，最遠(yuǎn)離岸距離103公里;德國(guó)Sandbank和DanTysk海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的HelWin Beta高壓直流換流站，最大輸送容量69萬(wàn)千瓦，離岸160公里。

3.2海洋綜合能源開(kāi)發(fā)是趨勢(shì)

“十四五”期間“海上風(fēng)電+海洋牧場(chǎng)”這種創(chuàng)新模式將實(shí)現(xiàn)新能源產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的跨界融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)雙贏升級(jí)。

以德國(guó)、荷蘭、比利時(shí)、挪威等為代表的歐洲國(guó)家早在2000年就實(shí)施了海上風(fēng)電和海水養(yǎng)殖結(jié)合的試點(diǎn)研究，其原理是將魚(yú)類(lèi)養(yǎng)殖網(wǎng)箱、貝藻養(yǎng)殖筏架固定在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)之上，以達(dá)到集約用海的目的。而我國(guó)尚未有海洋牧場(chǎng)與海上風(fēng)電融合發(fā)展的成熟案例，目前只有山東省提出“探索海洋牧場(chǎng)與海上風(fēng)電融合發(fā)展”試點(diǎn)方案。

“利用海上風(fēng)機(jī)的穩(wěn)固性，將牧場(chǎng)平臺(tái)、休閑垂釣、海上救助平臺(tái)、智能化網(wǎng)箱、貝類(lèi)筏架、海珍品礁、集魚(yú)礁、產(chǎn)卵礁等與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)融合，不僅可以降低牧場(chǎng)運(yùn)維成本、還可提高生物養(yǎng)殖容量，從而實(shí)現(xiàn)‘海上糧倉(cāng)+藍(lán)色能源’的綜合海洋開(kāi)發(fā)模式?！敝袊?guó)科學(xué)院海洋研究所副所長(zhǎng)楊紅生也認(rèn)為，打造“海上風(fēng)電功能圈”的融合發(fā)展新模式可拉長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)多元化拓展。

未來(lái)亟需圍繞海洋牧場(chǎng)與海上風(fēng)機(jī)融合布局設(shè)計(jì)、環(huán)境友好型海上風(fēng)機(jī)研發(fā)與應(yīng)用、海上風(fēng)電對(duì)海洋牧場(chǎng)資源環(huán)境影響觀測(cè)與綜合評(píng)價(jià)等開(kāi)展研究。

3.3直驅(qū)式風(fēng)機(jī)不斷增加

海上風(fēng)機(jī)由于其特殊的環(huán)境，導(dǎo)致了海上風(fēng)機(jī)的巡檢以及維修費(fèi)用極為昂貴。而直驅(qū)式風(fēng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零部件比較少且不用安裝齒輪箱，能有效的減少由于齒輪箱問(wèn)題而造成的機(jī)械故障?？梢杂行У奶岣呦到y(tǒng)的運(yùn)行可靠性和使用壽命，減少維護(hù)成本。

3.4控制技術(shù)日趨智能

在未來(lái)海上風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，智能化將是海上風(fēng)機(jī)一個(gè)重要發(fā)展方向。鑒于風(fēng)電機(jī)組的極限載荷和疲勞載荷是影響風(fēng)電機(jī)組及部件可靠性和壽命的主要因素之一。

三、總結(jié)

海上風(fēng)電技術(shù)經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展已經(jīng)得到了較大提高。但海上風(fēng)能開(kāi)發(fā)的主要問(wèn)題在于成本過(guò)高和安裝運(yùn)輸不便。隨著海上風(fēng)電技術(shù)的成熟，海上風(fēng)力發(fā)電的成本也將不斷下降。海上風(fēng)電機(jī)組呈現(xiàn)大型化和深海化的發(fā)展趨勢(shì)。

海上風(fēng)能資源作為一種清潔的可持續(xù)能源，在各國(guó)政策的積極支持下，海上風(fēng)電技術(shù)的提高和風(fēng)電開(kāi)發(fā)成本的下降促使海上風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展，海上風(fēng)能將得到更深入、更大范圍的開(kāi)發(fā)和利用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉細(xì)平 ， 林鶴云 . 風(fēng)力發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)綜 述 [J]. 大電機(jī)技術(shù) ，2007，（03）：17-19.

[2]李軍軍 ， 吳政球 ， 譚勛瓊 ， 陳波 . 風(fēng)力發(fā)電及其技術(shù) 發(fā)展綜述 [J]. 電力建設(shè) ，2011，（08）：70-71.

[3]王志新，張華強(qiáng) . 風(fēng)力發(fā)電及其控制技術(shù)新進(jìn)展 [J]. 低壓電器，2009，（ 19）：2-3.