海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

朱景遠(yuǎn)

摘要：風(fēng)力發(fā)電是一種無污染、可持續(xù)供應(yīng)的綠色能源，方便了人們的生產(chǎn)生活，在電力社會的文明建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。世代變得越來越重要，他們的價(jià)值得到世界各國的認(rèn)可。本文從海上風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀入手，考察我國海上風(fēng)力發(fā)電面臨的問題、解決方案和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電;基礎(chǔ)結(jié)構(gòu);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

一、海上風(fēng)電的發(fā)展現(xiàn)狀

風(fēng)電技術(shù)可以細(xì)分為利用海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電和近海風(fēng)電三種發(fā)電技術(shù)?？傮w而言，海上風(fēng)能較大，但對于那些人口密度高、地價(jià)高、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、陸上風(fēng)電實(shí)際應(yīng)用存在較大局限性的沿海重點(diǎn)城市來說，海上風(fēng)電無疑仍然是不錯(cuò)的產(chǎn)業(yè)選擇。同時(shí)，沿海重點(diǎn)城市附近的幾座海上大型風(fēng)力發(fā)電站也可以有效避免由于長距離風(fēng)力輸電過程造成的巨大電力資源浪費(fèi)。與其他傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電運(yùn)營方式不同相比，海上遠(yuǎn)洋風(fēng)電方式具有傳統(tǒng)煤電和大型燃?xì)饷喊l(fā)電無可比擬的生態(tài)環(huán)境資源優(yōu)勢。所有點(diǎn)都滿足了可再生能源占總能源消耗 20% 的現(xiàn)有目標(biāo)。

二、海上風(fēng)電發(fā)展面臨的問題及解決措施

1.海上風(fēng)場選址不盡完善

由于海上風(fēng)電在海清對地理?xiàng)l件要求非常高，對海上規(guī)劃、海域管理、天氣條件和環(huán)境保護(hù)等方面都有嚴(yán)格的要求，海事廳、環(huán)保廳、氣象局等部門都參與其中。海上風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)電場規(guī)劃比較先進(jìn)，但根據(jù)社會發(fā)展，現(xiàn)有的規(guī)劃理念與目前的發(fā)展要求有很大差異，之前的考慮并不完善，因此必須制定高效的風(fēng)力發(fā)電計(jì)劃。通過海上風(fēng)力發(fā)電相關(guān)管理協(xié)調(diào)機(jī)制與海事局、環(huán)保局、氣象局等部門的聯(lián)系，及時(shí)協(xié)調(diào)、合理規(guī)劃海域、環(huán)境條件和利用職能。共同部署海上風(fēng)電，推進(jìn)海上風(fēng)電建設(shè)。

2.海上風(fēng)電裝備技術(shù)研發(fā)相對滯后

由于我國缺乏海上風(fēng)電建設(shè)和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，也沒有海上風(fēng)電設(shè)施的設(shè)計(jì)、運(yùn)營和管理經(jīng)驗(yàn)，因此早期機(jī)械使用的海上風(fēng)電設(shè)施大部分是國外設(shè)施。因此，海上風(fēng)電設(shè)備的發(fā)展還存在一些不足，還在不斷加大！我國應(yīng)加快海上風(fēng)電設(shè)施相關(guān)技術(shù)裝備的系統(tǒng)研發(fā)，將設(shè)計(jì)、施工、并網(wǎng)技術(shù)融入系統(tǒng)研發(fā)過程，推動海上風(fēng)電快速發(fā)展。同時(shí)，國家要進(jìn)一步重視海上風(fēng)電，在政策、資金、技術(shù)等方面大力推進(jìn)海上風(fēng)電。

3.缺乏先進(jìn)的管理方法和信息技術(shù)手段

風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)典型的裝備產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代管理模式和信息技術(shù)環(huán)境下的裝備產(chǎn)業(yè)如先進(jìn)制造裝備業(yè)一般都具有類似于企業(yè)資源管理（ERP）的運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)，而國內(nèi)外風(fēng)電產(chǎn)業(yè)尚沒有這樣的系統(tǒng)投入運(yùn)行。因此，要援救和探討風(fēng)電場運(yùn)行和維護(hù)的企業(yè)資源管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)階段的精細(xì)化管理。

4.存在重視風(fēng)電場建設(shè)而輕視運(yùn)行管理的現(xiàn)象

在風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初級階段，為了快速占據(jù)有利的產(chǎn)業(yè)市場地位和份額，無論是風(fēng)電機(jī)組制造商還是風(fēng)電運(yùn)營商無一例外地對風(fēng)電主機(jī)生產(chǎn)和風(fēng)電工程建設(shè)高度重視，而對后期運(yùn)行維護(hù)的精細(xì)化管理缺乏重視。因此，要實(shí)現(xiàn)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈上的知識共享和業(yè)務(wù)協(xié)作。

三、海上風(fēng)電近、中、遠(yuǎn)期展望

1.近期近海風(fēng)電實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高速發(fā)展（2025年前）

海上風(fēng)電一號臺風(fēng)式風(fēng)力機(jī)組已全面完成開發(fā)投入應(yīng)用，單機(jī)開發(fā)容量以5mw以上機(jī)型為主，機(jī)組主體底座結(jié)構(gòu)涵蓋臺式單樁、導(dǎo)管架、浮式等多種結(jié)構(gòu)造型，設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步完善優(yōu)化。海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)趨于成熟，各領(lǐng)域協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)，設(shè)備運(yùn)維體系完善，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完善，市場競爭加劇，成本節(jié)約顯著。預(yù)計(jì)到2025年發(fā)展，不再有在技術(shù)和建設(shè)能力上成為制約發(fā)展的主要因素。

2.中期深遠(yuǎn)海風(fēng)電小規(guī)模示范（2025-2035年）

在深海的影響下，深海發(fā)電風(fēng)能和水資源的綜合開發(fā)主要通過漂浮式深海風(fēng)電的基本技術(shù)類型分析來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。美國能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室（nrel）的一項(xiàng)最新研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，歐洲80%以上的潛在中國海上海洋風(fēng)能發(fā)電資源主要位于60m以上的深水灣地區(qū)，風(fēng)能資源是由漂浮的風(fēng)能開發(fā)的。渦輪機(jī)可達(dá)4000GW，美國和日本分別擁有2450GW和500GW的浮動風(fēng)電資源?？梢?，發(fā)展適合深海的浮式海上風(fēng)電是未來的必然趨勢。然而，同樣重要的是要認(rèn)識到，我國沿海水域的大陸架延伸距離很長，近海水域的水深幾乎沒有變化。因此，遠(yuǎn)距離輸電是制約我國遠(yuǎn)距離海上風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵因素，也是基礎(chǔ)技術(shù)因素。

目前，陸上大型風(fēng)電場所的柔性直流發(fā)電技術(shù)已基本被國內(nèi)業(yè)界成熟掌握，并已在部分重點(diǎn)項(xiàng)目上成功進(jìn)行了相關(guān)工程設(shè)計(jì)論證。因此，大規(guī)模應(yīng)用海上大型風(fēng)力發(fā)電相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)和大型柔性直流發(fā)電技術(shù)的不斷成熟，海上大型風(fēng)力發(fā)電特大機(jī)組高壓發(fā)電和直流發(fā)電運(yùn)行效率的進(jìn)一步提高，以及島電網(wǎng)的不斷加強(qiáng)，都將提供必要的條件。根據(jù)柔性直流的技術(shù)特點(diǎn)，海風(fēng)電具有集群發(fā)展的特點(diǎn)，2025-2035年，基于海上風(fēng)電市場的擴(kuò)大，適合小規(guī)模海上風(fēng)電示范的場所，獲得吸收技術(shù)和管理未來大規(guī)模開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)可以為未來的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3.遠(yuǎn)期深遠(yuǎn)海風(fēng)電規(guī)?；?035—2050年）

隨著深海風(fēng)電示范工程的開展，基礎(chǔ)建設(shè)技術(shù)、遠(yuǎn)距離輸電等技術(shù)要素將逐步突破。持續(xù)時(shí)間，仍然需要額外的成本節(jié)約。在風(fēng)電固定的情況下，機(jī)組、基礎(chǔ)建設(shè)、打樁、打撈等成本相對恒定，優(yōu)化空間有限，而浮式風(fēng)電最大的特點(diǎn)是成本優(yōu)化。風(fēng)力渦輪機(jī)解決方案可以完全安裝和牽引，無需樁錨，從而降低建設(shè)和安裝成本。

隨著近年來陸上、海上風(fēng)電成本持續(xù)下降，浮式海上風(fēng)電成本也將向下調(diào)整。由于在更遠(yuǎn)更深的陸上海域需要使用漂浮式大型海上風(fēng)電開發(fā)技術(shù)，未來的中國海上風(fēng)電將相比擁有許多更好的海上風(fēng)能和水資源利用條件，更大裝機(jī)容量海上風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的廣泛應(yīng)用將幫助優(yōu)化項(xiàng)目建設(shè)和快速安裝降低成本。深海風(fēng)和海上風(fēng)電也將大幅度的下降。根據(jù)目前國際聯(lián)合能源署（iea）等相關(guān)機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)預(yù)測，到2050年，海上一座漂浮式大型風(fēng)力發(fā)電廠的建設(shè)開發(fā)以及建設(shè)運(yùn)營成本規(guī)模預(yù)計(jì)將逐年下降50%左右。

結(jié)束語

海上風(fēng)電在我國乃至整個(gè)世界上都具有廣闊的發(fā)展前景，對現(xiàn)代人類經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力和生活發(fā)展產(chǎn)生積極性的影響。當(dāng)前，我國海上利用風(fēng)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化快速發(fā)展的新階段，研究、技術(shù)研發(fā)、資金、政策等一系列現(xiàn)實(shí)問題嚴(yán)重阻礙了我國海上利用風(fēng)電相關(guān)技術(shù)的健康發(fā)展。因此，發(fā)展我國海上綜合風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)應(yīng)充分結(jié)合本國實(shí)際國情和不同海域環(huán)境特點(diǎn)，通過加大國家勘察、技術(shù)聯(lián)合開發(fā)、財(cái)政政策等方面的投入，為我國的發(fā)展保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱榮華，李少清，張美陽.珠海桂山200MW海上示范風(fēng)場風(fēng)電機(jī)組導(dǎo)管架基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)[J].風(fēng)能，2013，（9）.94-98.

[2]賀廣零，仲政.風(fēng)浪聯(lián)合作用下的海上單樁基礎(chǔ)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動力響應(yīng)分析[J].電力建設(shè)，2012，（5）.1-7.