摘要：风力发电作为一种可持续无污染的能源，不仅为人们的生活带来了一定的便利，也进一步推动了社会的发展。由于含有无穷的能量，海上风力发电日益受到人们的广泛关注。基于此，文章从风电场开始谈起，接着就当前的海上风力发电现状进行了全面的分析，最后结合实际发展情况，对海上风力发展趋势进行了一定的展望，希望能对海上风力发电的相关研究带来一定的帮助。
关键词：风电场；海上风力发电；现状；发展趋势
前言：随着当前污染问题的加剧以及各种环境问题的困扰，新能源逐渐成为人们关注的热点，风能作为一种无污染、可再生的能源，近年来一直受到人们的重点关注。风力发电场作为当下环境污染小、可缓解国际石化危机的重要能源，逐渐得到世界各国的认可。海上风力发电场身为风力发电的主要构成，现阶段在很多国家都得到了应用，且发展比例在逐渐扩大，下文我们将做出相关的重点讨论。
1海上风电场
海上风电场是近年来才建立起来的一种发电厂，虽然没有很久的发展历史，但是其自发展建设以来就一直受到世界各国的广泛关注，截至目前为止，在全世界很多国家与地区都得到了相应的认可，特别是在一些较为发达的国家和地域，对它的使用已经从最初的试验阶段跨越到当下的规模化商业生产，所以说海上风电场的发展建设值得引起更多国家的重视。
1.1概念
海上风电场主要是借助海上的风能完成风力发电的，当然完成风力发电这一过程还需要建立相应的风电站。这种借助风能进行发电的技术并没有很长的发展历史，但是它却为人类社会的发展带来了很大的帮助，同时也为很多国家企业带来了很大的经济效益。但是在实际的技术应用中，由于受到水域与很多因素的限制致使该项技术并不具备很强的操作性能。截止到目前为止，将这项技术应用到实际发电工程的国家仍然只停留在一些综合实力较强的发达国家。
1.2优势
同不同的发电方式相比，海上风电的主要优势为：一，同其它的陆地风力发电相比，海上风力发电有着天然的风力资源优势，且速度较为稳定、对实际环境造成的影响也比较小；二，海上风电机操作，更多的是在远离人们日常生活的区域，因此不会对人们的日常生活带来一定影响；三，海上发电机组的容量比陆地发电机组高很多，利用效率也相对更高；四，海上风电站主要是建立在距离区域经济发展较好的地段，因此和电力负荷中心距离较近，很容易实现风力电网同其他电网的对接，并且不会影响城市土地资源占用，从而还能进一步促进城市经济发展，进而为城市发展建设提供更加稳定的社会能源。
2海上风力发电现状
2.1国外海上风力发电现状
国外开展海上风力发电的区域主要集中的欧美洲地区，且主要云集在一些经济较为发达的国家。由于这些发达国家经济实力较为雄厚，技术较为先进，因此对于海上发电厂的研究存在较为明显的优势。同时经过相关的研究，海上风力发电场的建立同样需要这种与发达国家对等的经济技术实力，因此，在发达国家建立海上发电场是形式所趋，再加上海上发电场所带来的各种好处，使得越来越多的发达国家将其作为重要的发电建设。当前，针对国外海上风力发电厂利用研究的区域主要有：
2.1.1欧洲
欧洲作为目前建立最多海上风力发电场以及海上风力发电场发展建设速度最快的地区，对于海上风力发电场的研究与利用也是首屈一指的。当前，建立海上风力发电场的主要欧洲国家为丹麦、瑞典、英国、荷兰等国家。在这里要说的是，丹麦作为世界上第一个建立海上风力发电场的国家，为海上风力发电场的发展奠定了很好的基础。自上世纪初到如今，丹麦一直对海上风力发电场予以高度重视，且仍在不断探索研究中，可以说截止至今，丹麦对海上风力发电场的研究已经超过了二十年，技术应该是非常成熟，现今丹麦的海上风力发电场数量已超过7座，也是目前海上风力发电场建设的最佳先驱。
此外，当前英国的海上风电项目也在不断发展，由于英国在自身海域中的风力资源优势较为明显，再加上英国政府十分重视当前的海上风力发电项目，因此其海上风力发展前景也非常可观。据相关数据显示，到目前为止，英国政府已经制定了超过15%的风能能源政策，已经成为世界公认的海上风力发电市场。
2.1.2美洲
美洲的海上风力发电场主要集中在美国。近些年，在美国对于风力发电场的相关研究进展十分迅速。特别是随着全球可再生能源研究趋势的增加，美国政府为了进一步加快国家经济建设，制定了很多关于海上风电站的建设机制，促进了海上风电场建设的进一步发展。近些年，美国的海上风力发电总量已经达到了500wm，而且为了进一步拓展海上市场，美国已经制定出从浅海向深海开发的发展计划，进一步向深海进行海上发电市场建设。
2.2国内海上风力发电现状
国内的海上风力发电场起步相对较晚，到目前为止发展历史还没有十年，和一些世界大国相比还有很大的差距。但是由于我国拥有超过300万平方公里的海域面积与1.8万公里的海岸线长度，所以具备十分丰富的海上资源，因此相信在未来，中国的海上发展实力也不容忽视。自2010年国家在上海建立的海上发电场至今，我国又相继自射阳、滨海等地区建立了海上发电场，预估当前的海上风力发电场实际年收益在800亿以上。随着当前国家社会经济的不断发展，科学技术的不断进步，相信在未来的几年，中国海上风力发电事业会取得更好的成绩。
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2.3海上风电开发技术可行
虽然在海上进行资源开发存在很多条件限制，比如由于盐雾问题而引发的防腐问题，由于地质问题而导致的施工困难等，但是通过对当前海上风电场及其相关设备的研究发现引发海上风电设备故障的概率相对较小。其原因主要为：关于陆地风机研究已经有长达20年的经验，这位海上风电事业的发展提供了很好的技术支持；设备供应商通过近几年的研究与改进，在考虑海上风电建设需求的基础之上陆地风电运行经验，提出了新的设备运行技术与维护方案；各设备供应商在对海上风电事业进行长期的实验后，积累了很多相关的行业发展经验。所以，装备问题已经不能成为海上风电事业发展的阻碍。
2.4制约海上风电开发的因素
投资大、成本较高作为制约海上风电开发的重要因素，在实际海上风电事业发展中会对风电场建设发展产生较大影响。发电成本作为影响海上风电事业发展的重要因素，具相关研究显示，结合当前的技术与长达20年的设计时间来计算，海上风电的实际发电成本约为0.42元每千瓦时。这主要是因为海上风电建设的初期需要较高的投资费用，其中一些特殊的结构建设与并网连接就会占据很大的金额比例，其实际占比大概超过总成本的一半；单机容量与风电场装机数量也势必海上风电成本的重要构成，对于基础相同的设备安装容量较大的风电机相对而言会更加经济，将海上风电场的装机总容量控制在大于10万千瓦经济性会更好；海上风电场的维护与运行费用相对来说也比较高。为了进一步减少实际设备维修次数，在海上天气较差的时期，往往会减少对设备的使用；为了进一步增强风电机组在海上的适应性，要对其进行干燥、防腐、气密等特别处理；为了便于风电机组维修而进行的特殊安装设计，也需要消耗一定的发电成本。
3海上风力发展趋势分析
3.1风电技术快速发展，成本不断下降
海上风电场的投资成本相比于陆地风电场建设要高很多，其中安装、基础与电网接入等方面的成本远高于陆地上。虽然实际建设成本比较高，但是海上风场因其具有一定的资源优势，再加上并不占据实际陆路面积等突出优势，因此使得它的价值正在被社会广泛认可。与此同时，随着海上风电场风机尺寸、电机安装容量的不断增加、风机建设规模的日益扩大、安装运输技术的逐渐成熟，也使得海上风电成本在逐渐下降，这些都有助于海上风电事业的进一步发展。
此外，国外一些机构也纷纷加入研究降低海上风电成本的队伍当中，并提出了以下几点应对措施：提升海上风机设备的可靠性，尽可能的延长设备的实际使用期限，减少维修费用；合理地进行大规模开发，有效安排施工时间；利用海洋与气象资料，减少实际开发初期的资金投入；全面降低实际工程造价，例如，降低塔架高度与噪声等。
3.2政府支持
政府支持对海上风电事业的发展具有重要的意义。海上风电借助海上风能，开展相应的发电建设。风能作为一种无污染、可再生的自然资源，和传统的燃料发电相比，海上风力发电不需要借助外部能源，也不会消耗一定的能源，对大气生活环境造成严重的污染，是很理想的一种自然资源。也正是因为其特有的资源优势，使得风力发电逐渐成为很多国家可持续发展项目中的重要部分。
虽然近年来风电成本逐渐呈现下降趋势，在一定的环境条件下，其能够同煤电与油电相提并论，但是风电建设由于自身的间歇式技术问题，十分需要政府部门的大力支持，如此才能充分发挥电网企业参与的积极性，解决实际风电上网问题，最终确保风电事业的稳定发展。在一些发达国家，他们会将可再生能源作为应对各项能源问题与经济发展的重要措施，制定出相应的政府机制，推动可再生能源的进一步发展。
3.3海上风电技术发展
3.3.1资源评估技术
为了更好的利用海上的风能，首要做的就是弄清楚实际的海上风特征及其变化规律，主要方法为：借助沿岸地区的气象观测数据、气压数据以及海面上的风场数值进行模拟。在这里利用陆地上的气象观测数据是比较常用的一种方法。将获得的实际海上气象资料同陆地获取的气象观测数据进行对比，就可以推测出这一还去的实际风路特征。为了解决海上观测信息短缺与陆地气象观测数据断续的问题，可以建立一定的风场数值模型，来对实际环境进行模拟，然后推算出这一区域的实际风能情况。在实际环境模拟中要注意考虑逆温、海陆风等的影响。
3.3.2海上风电机组
由于海上风电机的运行使用成本相对较高，因此需要加大单机发电功率、减少实际单机数量，如此才能推动风机朝着更远的方向前进。当前为了加强风电机的抗逆性，在实际风电建设中已经将风电机组投入使用。风电机组按其结构主要分为重力式、单桩结构、悬浮式、桶形结构。单桩结构由于安装方便、结构简单，因此在实际风电场中应用的比较多。悬浮式结构主要是用于海下的深水结构当中，因其能够克服海下的深水限制，因此多用于海下风机组结构当中。桶形结构作为当下新型的海洋工程基础结构，因其安装于材料成本比单桩结构还低，一直深受海上风力发电行业的喜爱，而且还能帮助发那个带您企业节省材料与施工时间，运输相对较为容易，所以具有很好的市场发展前景。
结语：综上所述，海上风能作为一种可持续的清洁能源，喜爱更新在各国政府部门的支持下，海上风力发电技术会不断提高，实际风力发电成本会逐渐下降，海上风能会得到全面有效的开发。
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论文作者:赵朝志
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/8
标签：海上论文; 风力发电论文; 风电论文; 风能论文; 成本论文; 风电场论文; 技术论文; 《建筑模拟》2018年第1期论文;