摘要：近年来，全球能源供应持续紧张，各国都在积极发展新能源产业。海上风电具有风资源持续稳定、风速高、可利用率高、发电量大、不占用土地资源、距离电力负荷中心近、风电并网和消纳容易等优点，逐渐成为世界各国重视的产业方向。我国具有丰富的海上风能资源，东部沿海水深2～15m，沿海岛屿有效风能密度在300W/m2以上，可利用的风能资源约为陆上的3倍，达到700GW，具备发展海上风电的优秀自然条件。无论从治理雾霾的现实需求出发，还是从能源结构调整的长远需要来看，大力发展海上风电都日益成为我国发展可再生能源的重要选择。
关键词：海上风电；现状；发展趋势
引言
相比陆上风电，海上风电具备风电机组发电量高、单机装机容量大、机组运行稳定以及不占用土地，不消耗水资源，适合大规模开发等优势。同时，海上风电一般靠近电力负荷中心，全球风电场建设已呈现从陆地向近海发展的趋势。目前，从度电成本、经济效益上分析，海上风电略高于海上石油。但随着技术不断革新、规模快速增大、政策导向明确，预计2023年将低于0.756-0.78元/KWh的海上石油度电成本，海上风电开发前景广阔。
1海上风电发展现状及解决措施
1.1海上风场选址不尽完善
由于海上风电对海域地理条件有极高的要求，在海洋规划、海域管理、气象条件以及环境保护等方面有这严格的要求，涉及诸如海洋局、环保局、气象局等多个部门。我国海上风电有着较为超前的风场规划，然而随着社会的发展，之前的规划理念与现今的发展需要有了很大的差异，之前的考虑事项不尽完善，因此，我国需要建立高效的与海上风电有关的管理协调机制，加强海洋局、环保局、气象局等多个部门之间的沟通联系，就海域面积、环境状况以及使用功能进行及时协调，合理规划海上风电选址，合力推动海上风电建设。
1.2海上风电装备技术研发相对滞后
由于我国海上风电建设及运营经验的不足，对海上风电装备的设计、运营管理经验不足，加之前期使用的海上风电装备多为国外设备，因此在海上风电装备研发过程中仍存在一些不足，需要不断加大技术研发投入。我国应加快海上风电装备相关技术及设备的系统研发，将设计、施工、并网技术等都纳入系统研发进程之内，进而推动海上风电产业整体的快速发展。同时国家应当加大对海上风电发展的重视程度，从政策、资金、技术等各方面为海上风电的发展保驾护航。
1.3海上风电项目投资成本问题
目前，世界上近30个海上风电项目，大部分集中在欧洲包括比利时、丹麦、芬兰、德国、爱尔兰、意大利、荷兰、瑞典和英国等国家，亚洲地区如日本和中国近年来也开始建设海上风电项目。为减少建造和维护费用，绝大多数项目安装在浅水中，深度低于20米，离岸线距离不远于2万米。表1描述了几个欧洲典型海上风电场的建设国家、日期、风机单机容量和总投资。从表中可以看出欧洲海上风电的造价较高，以近2年投产的3个项目的平均建设成本来看，单位千瓦造价在2300欧元左右，相比欧洲陆上风电1300欧元的单位千瓦造价水平要高出约80%。
由图1可见，与陆上风电场投资成本相比，海上风电场投资成本增加最多的是支撑结构，其次是电网连接和安装成本方面。
英国哈桑公司（Garrad Hassan）利用其GH成本分析模型，也为一个具有代表性的500兆瓦海上风电项目导出了海上风电资金成本构成（见图2）。GH成本分析模型中各项成本的高低取决于距海岸的距离、水深和安装市场。
目前已建成或正在建设的海上风电场主要分布在西北欧，从表1可见：西北欧主要海上风电场的建设成本平均在1700欧元/千瓦左右。由于丹麦海上风电场建设起步较早，技术和安装设备方面也相对比较成熟，所以他们的建设成本略低于平均水平，平均单位千瓦成本控制在1500欧元左右。英国的Robin Rigg风电场平均单位千瓦成本高达2722欧元。
2海上风电的发展趋势
2.1技术方向发生了两次转换
2005年发生第一次变换，海上发动机的控制系统的专利申请量开始提升，并逐渐超过主体机构改进跃居首位，说明随着风机主体结构的日趋完善，企业对于风机的控制系统提出了更高的要求，越来越重视通过控制系统的改进提高，提升海上风电的质量和效率。2008年发生第二次变换，海上风电与其他能源的配合应用的年度申请量超过主体机构排在第二位，相比于传统发电，风力发电的稳定性、持续性较差，国外特别是欧美等地区海上风电技术起步早，且已有多个海上风场投入运营使用，为提高海上风电效率及其发电质量，欧美日益重视海上风电跨领域的结合应用，例如与太阳能、潮汐能结合以及应用海水淡化处理等。同时，海上风电与其他能源的配合使用或其他应用需要投入大量的硬件基础设施，也是发达国家重点投入研发力量的技术方向，相比而言，国内还存在一定差距。
2.2海上风电研发方向不断扩展
随着越来越多的海上风场建设和运营，海上风机的基础安装施工、运营维护、功率输送等相关技术的研发也日益成为海上技术发展的重要方向，相关专利申请量不断增加，并且在每年的海上风电技术专利申请的总量中所占比例越来越大，2016年至今，风机及测风塔基础形式方向的年度专利申请量逐渐跃居首位。
2.3我国海上风电设备实现国产化
经专家现场见证，特变电工衡阳变压器有限公司（以下简称“衡变公司”）自主研制的SFZ-180000/220海上风电升压站主变压器一次性通过出厂试验、型式试验和特殊试验，各项性能指标均达到国际领先水平。此前，国内海上风电设备集成供货基本被外资企业瓜分，价格高昂。未来几年，我国将有大量海上风电项目陆续开工建设，市场前景广阔。为打破海上风电领域电力设备长期被国外合资厂商垄断的局面，“衡变公司”从“十二五”期间就开始着手推动海上风电设备国产化工作。2017年，该公司成功中标三峡新能源江苏大丰海上风电项目220kV主变及附属设备、252kVGIS及附属设备、40.5kVSF6气体绝缘开关柜、接地变兼站用变压器、接地变等设备。海上升压站平台位于海洋环境，对于设备的安全可靠性、运维的便捷性提出苛刻要求，其组配件要求特别注重防腐，抗震抗倾斜、抗振动的能力高，而且必须按无人值守设计。为此，“衡变公司”成立专项研发小组，邀请行业专家及主要电力设备厂家、电力设计院参加，围绕海上风电设备的高可靠性免维护、设备小型化、抗盐雾腐蚀、抗震抗颠覆等技术进行了深入研究。设备制造过程中，“衡变公司”严格贯彻落实“严上加严、细上加细、慎之又慎、精益求精”的质量管控方针，精心策划，系统推进，并将核电产品和特高压项目成熟的质量管控措施和经验移植到海上风电生产上，确保产品“一次制造成功、一次试验成功、一次投运成功、长期安全运行”。该项目的成功研制，为推动海上风电项目的国产化进程及占领行业制高点打下了坚实基础。
结语
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。因此，海上风电的发展应从我国国情出发，结合海域的特性，从国家层面加大勘测、技术研发、财政、政策等方面的投入，为我国海上风电的发展保驾护航。
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.
论文作者:郭增宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
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