全球速讯：我国海上风电产业持续创新，融合立体开发已成大趋势

近年来，随着我国海上风电产业的发展，国内大型风电场装机容量快速增长，已成为推动海洋经济和新能源产业快速发展的重要支撑。2021年我国海上风电新增装机容量达16.90GW，位居全球首位,约占全球海上新增装机容量的80%。2022年上半年，全球海上风电装机容量新增6.8GW，其中中国占5.1GW。有数据指出，截至2022年末，全球海上风电并网装机规模达到6850万千瓦，同比增长26%，其中我国海上风电累计并网装机容量预计将达到3250万千瓦，占到全球近一半左右。

我国海上风电发展经历了三个阶段：⑴在2007年，由于我国经济水平的不断提高和环保政策的实施，国内主要风能资源区出现了风电开发热潮；⑵国家能源局和国家海洋局联合下发了《海上风电开发建设管理办法》，我国海上风电建设进入了高速发展阶段；⑶在2015年，随着国际社会对能源消耗问题的关注和全球气候变化的影响的增加，世界范围内对可再生能源开发力度不断加大，我国海上风电发展进入快车道。

业界普遍认为，海上风电在加快推动能源结构调整优化过程中的作用已愈加凸显。据中国海油集团能源经济研究院近期发布的《中国海洋能源发展报告2022》数据，截至2022年末，海上风电装机约占全球可再生能源发电装机总量的2%，未来这一比例将稳步提升。其中，我国海上风电产业呈现出集聚发展特点，初步形成了环渤海、长三角、珠三角等产业集群，海上风能在沿海省份的发电量占比更是有望从目前的2%提升至2050年的近20%。

(资料图片仅供参考)

向海争风，持续创新让成本更低

2022年初，由我国自主研制拥有完全自主知识产权的13MW抗台风型海上风电机组在福建三峡海上风电国际产业园顺利下线，这是当前我国下线的亚洲地区单机容量最大，叶轮直径最大的风电机组，可以抵御17级以上的超强台风，适用于我国98%的海域。13MW海上风电机组下线是我国大机型的又一个重要的里程碑，也标志着我们海上风电技术走在了世界的前列。

从2007年到2022年，15年的时间，中国海上风机单机容量从1.5兆瓦跃升到下半年的15MW以上，15年我们的风机的单机容量翻了10倍。每年以一个兆瓦的速度在增加。吕鹏远表示，这说起来容易，但做起来其实非常难，有时可能容量增加一点点，在设计制造上难度却是数量级的增加。这都是设计人员、建设人员、制造人员等，全体风电人戮力同心，共同努力，有时候不眠不休才能取得这样一个成果。

中国“十四五”可再生能源规划指出，要开展深远海海上风电规划，推动近海规模化开发和深远海示范化开发，争取在广东、广西、福建、山东、江苏、浙江、上海等资源和建设条件好的区域，结合基地项目建设，推动一批百万千瓦级深远海海上风电示范工程开工建设。然而海上风电建设本来就技术难度大，从近海走向深远海，难度系数更是成倍增加，就需要通过技术创新推动风电场走向深海。

首先是输电问题，风电场离岸距离越来越远，电如何实现最少损耗的输送过来？柔性直流可以最大限度的减少损耗，但该技术应用在当时无论是国内还是国际，都没有项目先列和经验。三峡新能源集团通过多方协调，通力合作，最终建成了国内首个正负400千伏的柔性直流海缆输电海上风电场。三峡如东海上风电场在当时创下了多个记录：一是输电距离国内最长，达108公里；二是电压等级国内最大，正负400千伏；三是海上换流站世界最大，重2.2万吨。

基础方面，传统的海上风电基础施工是直接将基座插入海底，随着从施工水域越来越深，传统施工方式成本很高，对施工船机的要求也提出了很高的要求，漂浮式海上风电机组成为迈步深远海必不可少关键技术之一。

我国沿海多省份出台的能源“十四五”规划中，都将海上风电作为未来的重要发展方向。2022年起，海上风电国家财政补贴全面退出，平价上网已成为海上风电未来发展的必然趋势，以广东为例，以前海上风电电价是0.85元/度，平价之后，就是0.453元/度，甚至更低，我国海上风电如何在平价时代实现自力更生，走出一条让绿色能源更加普惠的道路。

中国三峡新能源集团副总经理、党委委员吕鹏远吕鹏远指出，首先，要规模化开发海上风电，这样可以有效摊薄成本；广东阳江一二三四五期是中国当前第一个百万千瓦级的风电场，可以为海上风电场平价开发起到一个示范作用；第二是坚持风电机组大型化，以一个100万千瓦的海上风电场为例，13兆瓦与10兆瓦相比，能减少23台机位，意味着少做23个基础，包括海缆、输电线路等等，相同的容量可以减少约5亿元投资；第三是持续推动设备的国产化，随着国产化装备技术的不断升级迭代，使用成本也在不断降低；第四就是提升施工单位、开发单位等项目参与方的管理水平；最后就是降低一些非技术性的成本。

海上风电的技术难度有多大？

漂浮式海上风电和传统海上风电最大的不同就是一个字“漂”，它浮于水面，浮体和海底用锚系连接固定，风机像不倒翁一样，不倒不沉，不走不破，风机目前漂浮在广东阳江海上风电场，运行状态非常好。风电机的一部分是漂浮在海面上的，“头重脚轻”的它看起来似乎摇摇欲坠。尤其是一旦遭遇台风，在发电之前，风电机先倒下了怎么办？

实际上风电机不仅抗风，能抗的甚至是17级的台风，这样的成就，放眼全球都是第一例。它究竟是怎么做到的？人们最开始制造海上风电机的时候，也完全是按照地面上的思路去造的。最广为人知的第一种方法就是“打桩”，简单来说就是在海床上开一个“洞”，把海上工程的“腿”插在里面，使用天然水压和沙土的力量稳固工程的根基。

只不过打桩这种方法需要受到一些限制条件，比如水不能超过一定的深度，以及海床的地面不能过于“松软”，否则都容易导致打桩的工程失败。除此之外，海上打桩需要用到一种叫深层水泥搅拌船（DCM船）的装备，加上造船的成本，用来建造海上机场那种四平八稳的工程倒是很好用，用来做风电机这种竖直的、高耸的工程，可就不太合适了。

而第二种方法，就是打造一个巨大的、沉重的重力基础，用它的自重将它稳固在水中。这种方法最著名的运用其实是三峡大坝，能抗的水压大家也都有目共睹，同理，抗个海风自然也是不成问题的。

但重力基础和打桩面对着同样的顾虑，那就是它更适合那种“大块头”，而非“高个子”的工程，而且水越深，重力基础所需要的材料越多，稳固性也越差，除此之外，它还需要对海床的要求还很高，不是平整的地面就很难建设，十分麻烦。

这两种方法，虽然能在大型海工中大放异彩，但用于海上风电机就显得有点鸡肋了，人们急需一种更适应海洋环境、成本更低、泛用性更广的“地基”。直到2007年，世界上才第一次出现了漂浮式基础。漂浮式基础主要有三种，分别是单柱式、半潜浮式和张力腿式。

⒈单柱式平台

“漂浮”和“基础”两个词，看似是矛盾的，实则不然。因为风电机看似是整个地浮在水上，其实海面下还藏有几十米、甚至是上百米的杆体，在水面交界处，还专门设置有一个浮台。与此同时，水底下还有好几个“秤砣”，这些秤砣每一个都重达几千吨，以一种平衡的方式固定在水中，用牵引绳扯住风电机的“腰部”，将其牢牢固定住，不会在海面上飘远。

由于海上风机的柱子并不粗壮，所以浮水平台也很小，在多方的牵制下，虽然会小范围浮动，却因此不会被刮倒了。它利用了阿基米德的浮力原理：完全或部分浸入水中的物体会经历垂直向上的推力，算是某种意义上的“以柔克刚”。

⒉半潜浮式平台

这种方式的设计思路是：最大限度地减少暴露在水中的表面积，改而增加体积，从而为风电机提供大量浮力。可惜，如果要达到这个目的，最好的选择是制造一个球体，但球体的实际使用效果并不佳，因此退而求其次采用了圆柱体。

这些圆柱体垂直分布，组成了一个三角或四角形的平台，彼此之间的距离都大有讲究，决定了最终的稳定性。而风电机就放在其中的一个圆柱上，显得不太对称，但正是这种不对称的结构，决定了它在经受风力攻击的时候，可以自行旋转，调整压载重量，从而维持住在海面上的平衡。

我国的这台漂浮式海上风电机组就是使用的半潜浮式平台，它的最大抗风能力达到了17级台风，也是全球第一台抗台风级的漂浮式海上风电机，完全演绎了什么叫不动如山、大国重器。

⒊张力腿平台

这是一种风险和利润并存的方式，它的平台是三、四或五臂构成的星型几何形状，通过特殊的结构产生远大于自重的浮力，即使不需要安装风力涡轮机，也可以达成平衡。这种方式虽然已经有理念，但主要是用在海洋油气开发工程之上，尚未在海上风电领域有具体的运用。

在海上风电中，漂浮式风机无疑是最先进的，因为它可以安装在固定式风电机到不了的深度，因为后者需要海床作为基础，所以只能在最多30米的水深下进行安装。而漂浮式就不一样了，水越深，它越高兴，可安装的范围达到了60～300米之间，这造就了它超乎寻常的泛用性。

除此之外，固定式风电场的安装需要使用大量的基础船只，如之前提到过的DCM船，同样建在海底下的“地基”也是一笔不菲的成本；而漂浮式风电场的大多数工序，如制造、组装等工作，都可以在港口完成，之后只需要使用拖船和电缆敷设船将它运到指定位置即可，节省了一大笔成本，在工艺成熟之后，工人数量和建造时间也可以大幅度缩减。

截至2022年底，中国海装、金风科技、明阳智能等国内主流风电整机厂商都已开始了漂浮式风电产品的研制和布局，为海上风电挺进深远海做足了准备。值得一提的是，今年9月，明阳智能旗发布的16.6MW双转子漂浮式海上风电平台“OceanX”就开创了当时全球双转子抗台风漂浮式风机容量纪录之最，“V”字型排列的漂浮式风机可应用于水深35米及以上海域，并计划在2023年下水安装。这也是明阳智能继去年和三峡集团合作投运全球首台抗台风5.5MW漂浮式风机之后，在深耕深远海漂浮式风机领域的又一大动作。

融合立体开发成为大趋势

2022年11月底，明阳智能宣布东方CZ9海上风电场示范项目正式动工，将建设成“海上风电+海洋牧场+海水制氢”创新开发示范项目，成为了海南首个海洋能源立体化融合开发示范项目。而在今年1月，明阳已经在广东阳江沙扒深海渔业养殖实验区完成了首次收鱼，全国首次成功实践了“海上风电+海洋牧场”的立体融合开发。

实际上，放眼全球，“海上风电+”模式的应用已十分广泛，相对更早开始海上风电商业化发展的欧洲国家早在数年前就开始了海上风电融合储能、制氢、制氨等领域的尝试，但业界普遍认为，即使在全球范围内，海上风电融合其他产业的新兴模式目前仍面临着高昂成本、基础设施不足等发展瓶颈，如何从这一新兴赛道上脱颖而出，成为了目前能源企业关注的一大重点。

从目前国内企业布局来看，风电企业“跨界”制氢已然成为了一股风潮。在业界看来，风电企业参与制氢有望通过产业链一体化推动氢能规模化发展，进而推动绿氢进入平价时代。不久前，上海电气旗下制氢装备公司正式揭牌，同时下线包括单体产氢量1500N?/h碱性电解装备在内的两款制氢装备，氢能业务布局渐渐显露。今年10月，明阳智能更是在广东下线了全球最大单体碱性水电解制氢装备，与同等级设备相比，产氢能损更低，在大规模制氢项目的应用中，单位产能设备投资可以减少30%。

明阳智能指出，依托领先于行业的风电、光伏、储能技术一体化融合发展优势和“三超”碱性水电解制氢装备，该款设备的问世可以解决大规模氢能应用的氢源问题，将在推动绿氢大规模应用、促进“电氢融合”快速迭代发展方面起到重要作用。

关键词： 海上风电