第二章海上风电场的选址

1、第二章 海上风电场的选址 2.1 概述 近海风电场一般都是在水深1020m、距岸线1015km左右的近海，从空间上看，地域大，选址余地大。实际上海上风电场的建设受到诸多因素的影响和制约。按制约因素的性质可为以下几方面： 硬性制约（比如军事区、航道等）、软性制约（如：渔民的利益、规划上的冲突）、技术制约（如：风资源、海床条件、不利因素等）、环境制约（如：生态因素、噪声等）、经济制约。 根据各国的海上风电场经验，综合各种影响因素，得出风电场选址的几项基本原则： （1）考虑风资源的类型、频率和周期 （2）考虑海床的地质结构、海底深度和最高波浪级别 （3）考虑地震类型及活跃程度及雷电等其它天气情况 （

2、4）考虑城市海洋功能区的规划要求 （5）场址规划与城市建设规划、岸线和滩涂开发利用规划相协调 （6）符合环境和生态保护的要求，尽量减少对鸟类、渔业的影响。 （7）避开航道，尽量减少对船舶航行及紧急避风的影响。 （8）避开通信、电力和油气等海底管线的保护范围。 （9）尽量避开军事设施及周围 （10）考虑基础施工条件和施工设备要求及经济性，场址区域水深一般控制在515m。 2.2 选址考虑的各种因素 2.2.1 风资源因素 1. 风资源：风资源是风电场选址的首要因素，一个良好的风资源是必备条件。一般对风资源的评价如下： 平均风速（m/s） 基于欧洲的经验 67国际电工委员会（低风速，项目经济上不好

3、 IEC）对发的机组的分类 78中等风速，投资回报周期长 89高风速，中等投资回收期，利润合理 910最佳风能资源，投资回收期短，高回报 风电场选址，在风资源上要求年平均风速大于6m/s，50m风功率密度大于200W/m2 。我国最佳风资源区在台湾海峡，平均风速达到8m/s以上，功率密度达到700w/m2 ，其次就是广东、再次就是上海江浙一带，然后就是山东、河北等地。 然后再进行区域风资源首先要从宏观上确定区域，在从风资源方面选址上，测试评估。 2. 风资源上的不利因素：台风 海上风电场在风资源上的不利因素首先就是台风，强台风不仅仅损害叶片、机舱，还包括结构部件，如塔筒和基础，对发电设备影响很

4、大。 发的机组类型 国家地方 轮毂高度年平均风速 （）m/s国家无线电管理办公室 各地方无线电管理局 50年一遇3秒阵风（m/s） 1 10 70 2 国家8.5 国家广播电视电影局 59.5 3 地方 7.5 各地方广播电视电影局 国家和地方自然保护区管理部门52.5 “桑美台风2006年登陆浙江，最大风速78米/秒，导致浙江苍南风电场28”如果没有科学、扎实的研究，海上风场台，整个风场几乎报废。20台风机倒了将难以避免苍南的灾难。“目前运营的国产风机质量问题，可能在未来两到三年后集中爆发。” 2.2.2 海床的地质结构、海底深度和最高波浪级别 1. 海上风电风塔基础是造成海上风电成本的重要

5、因素之一，选择地质条件好的海域建设风电场不仅利于施工，而且还能减少成本，并防治地质灾害。因此，海上风电场对地址条件的要求非常严格。在环境评估中要对所选海域进行地质勘探，且要布点合理，以全面掌握场址海床的地质构造情况。 海底表层沉积物有有机的、无机的，无机的有细沙、泥沙、岩石碎裂的固体碎片等多种情况。一般而言，细沙覆盖的海床条件比颗粒较大的沉积物的海床更适合风电场的建设。 2. 海底深度（水深） 水深也是影响项目总成本的重要因素之一，原因如下： 1）发电机组基础，标准单桩基础在深水及松软的地质条件下不适合，需要更复杂的基础方案。 2）施工安装，过深的水给施工带来难度。超过40m的水深，千斤顶驳船

6、就不能胜任了，需要锚式起重船，但它受海况条件影响比较大。 3）海底电缆的铺设 一般在530m的范围内（10-20m）。 水深和离岸距离 根据欧洲海域已建成或规划中的海上风电项目水深、离岸距离和装机容量的信息统计得知： 欧洲海上风电场开发趋于更大、更深、离岸更远。 基于现在的风电技术和资金结构，40m是海上风电开发现实可行的最大水深。欧洲海域至今建设的海上风电场最深的是Beatrice 商业示范项目，大约位于40m水深范围。 极少数风电场在不到5m的水深处建造。 大多数海上风电场项目离岸小于50km。 德国第一个海上风电试验项目12台机组总计60兆瓦的Alpha Ventus从1999年正式立项

7、，到2010年4月才得以并网发电，历时近12载，比原定计划晚了一年半。 为了保护海岸线和近海潮汐，以及不影响进港航道，德国联邦海洋和水道测量局要求海上风电场建在远离陆地的地方。德国的公众也不愿意看到海上风机出现在近海的自然景观里，认为是一种破坏。妥协的结果是，Alpha Ventus选址在了北海离岸45公里远的地方，水深达30米。 根据德国海上风电官方网站提供的信息，其他申请的项目也多在离岸30公里之外，水深在20米至35米之间。而英国、丹麦等国家的海上风电场离岸要近得多，那里的公众也不介意大型风机出现在视线里。 3. 海浪：波浪包含大量的动能和压力，对结构产生较大的重复荷载，对结构的寿命和动

8、态行为有严重的影响。 1）增加发电机组基础和结构的水平荷载 2）在风电场运行期间影响安全进入或工作，增加了运营成本。 3）大浪妨碍建设施工，增加施工成本。 海浪：渤、黄、东、南海的波高以南海最大，东海次之，渤、黄海较小。米，渤海、北黄海和北1.5 1.5 米，东海及南黄海为1.0年均波高南海为20米以上）（波高2 频率都在部湾仅0.51.0 米。年中波高以冬季最大，大浪 以上。从济州岛经中国台湾以东海面至东沙、南沙群岛的连线为大浪带，。据现有记录，南海、东海的最大50大浪频率在40以上，中心区可达 米。10 米多，南黄海为8.5 波高为 波高最小的季节，黄海出现于夏季，东海和南海出现于春季。

9、潮汐流4. 运营和维护构成泥沙的冲刷对海上风电场的建造、潮汐流造成的水平荷载、 了严重的挑战。其影响在于 增加水平荷载? 增加冲刷，对基础的侵蚀加大? 使安装、维修更具挑战性，增加了施工维护的成本? 潮汐流的侵蚀能力与流速的立方成正比。中国海域潮汐流对海上风力发电场开放最具挑战性的地方位于浙江北部和 江苏中部之间，杭州湾是世界上涌潮之地。 重要性cm/s潮汐流峰值（） 050 很少或没有问题50100 较轻的挑战100150 相对富有挑战性的工作环境150200 挑战性的工作环境200 不适合的位置5. 潮差 位于低水位和高水位之间的基础部分遭受的腐蚀最严重，且容易生成生物淤泥。 潮差大也给施

10、工、维护带来不便。 潮汐范围 重要性 04m 很小或者没有问题 48m 一些小的挑战 8m 适度工作挑战 米，但钱塘江口的涌潮，历史上最大潮5 4中国苏、浙、闽沿岸，一般为差可达9 米，其壮观景象，举世闻名。渤海沿岸潮差也只13 米 6. 海冰 每年12月到3月，渤海湾特别是辽宁湾有海冰和浮冰，浮冰块对桩基有冲撞作用，而且浮冰块阻塞效应也会使船舶抵达发电机组很困难。 2.2.3 地震与构造风险 在中国沿海存在一些轻微的构造断层，沿断层板块运动引起的地震会对海上风电场的生存造成很大的危害。 作为选址的一部分，需要详细了解地质断层适当的间隔距离，感兴趣的海域的地震活动风险信息，这些信息应应用于选址

11、的设计中。 福建省海上位于横向地质板块边界，台湾岛区域为地震高发带，地震活动频繁，对风电机组的设计是个挑战，需要有足够的信息、工程技术和财务决策。 江苏北部有最低程度的地质灾害，构造活动基本发生在江苏南部和中部。江苏省在近代历史上规模最大的地震为1668年里氏8.5 。 在设计中如果没有考虑地震因素，并加以适当保护，遇到强地震会造成重大损失。 2.2.4 海域利用上的冲突问题 选址过程中不能忽略海域使用上的限制和制约，有时会和其他的行业、其他的用途等情况产生冲突。 1. 石油天然气 渤海和东海有丰富的油气储量，随着对石油天然气需求的不断增长，海上石油和天然气的勘探和开采活动将日益增多，这样会限

12、制海上风电的开发。 2. 航运航道 约90%的世界贸易是由海上运输业来完成的。我国沿海各个区域都有重要的航道，风电场不能占据航道，特别是繁忙的航道和锚定站点、避风港区，在一些不繁忙的航道上也要考虑风电机组的分布，风电机组的分布要为行船留出足够的距离，避免船舶与风电机组的碰撞，造成船舶和风电机组的损坏。 而且风电机组应安装警示标志，如照明和雾角等，另外应到海事部门进行登记注册，以便在航海指南中作出标示。 3. 军事设施 1）军事管制区 2）用于军事目的的海域：如军事飞行的低空区域，海里的导弹试验区域等。 3）海底弹药库或海底弹药倾倒区，要摸清弹药地点位置，密分布度等情况。 从中国海事图获得的弹药

13、倾倒区和雷区可能在连云港以北海域的两个地方，这两个区域严重制约了该地区的风电场的开发。 4. 航空和雷达 风电机组在雷达监测视线范围内会对雷达造成干扰，旋转的风电机组叶片会给雷达造成假信号，在雷达监测系统中显示错误的追踪信号。 通常在海上风电场开发规划阶段，经常与航空和安全部门存在冲突，甚至导致项目审批无法通过。 一般民用机场的位置是公开的，军用雷达及航空雷达的地点需要通过其他途径获得。 渔业和捕捞5. 鱼类和海鲜是中国沿海的食物和收入的重要来源。现代水产养殖技术支持浅水区（小于10m）和较遮蔽的地方养殖。水产和海上风电场的选址之间有相当的重叠。 其主要影响就是施工过程中破坏环境造成鱼类和海洋

14、生物死亡。 有些专家认为从长远看不会渔业有影响，而且由于桩基的建设形成类似渔礁可改变环境可促进鱼类的种群复苏，但渔业界不认同这种看法。总之短期是会给渔业或捕捞业造成影响。 2.2.5 环境制约 1. 湿地和浅水区是涉水、近水鸟类的主要活动区域，这些区域开发会对动植物的生态圈产生不良影响。 ? 旋转的风轮叶片会对鸟类造成伤害 ? 剥夺了候鸟的捕食区 ? 剥夺了候鸟的繁殖区 ? 施工期间对周边的生态产生不良影响 如： 盐城沿海滩涂珍禽国家级自然保护区位于江苏省盐城市的射阳、大丰、滨海、响水、东台五县（市）的沿海地区，面积45.3万公顷，1984年建立省级自然保护区，1992年加入联合国教科文组织国

15、际“人与生物圈”保护网，1996年又纳入“东北亚鹤类保护网络”。主要保护对象为滩涂湿地生态保护系统和以丹顶鹤为代表的多种珍禽。 2. 视觉影响 3.噪声影响 4.海洋考古学的影响：如文化遗产等 2.2.6 港口 港口在海上风电场开发的初级阶段扮演着重要的角色，因为所有的风电场的零部件、配套设备都会存放在此，并有此运送出海。港口设施应在风电场开始施工之前全部到位。一般港口应有深水泊位，以便大型深水船舶运作，还应有足够的空间以便存储风电机组塔筒和叶片等各种零部件，并拥有相当的吞吐量和可调配的船舶，有运送大量货物的基础设施。 在制造、建造、安装、运营和维护各阶段都离不开港口。 典型港口（处理100台

16、风电机组/年）的规格： 2280000m? 。 的最小面积，若在气候不好的地区，额外需要增加30000m? 港口周围应有200300m长的运输通道，并且要有能承受高负载的能力。 ? 不受潮汐或其它进入性制约的航道，并能容纳长140m、宽45m、吃水深度6m大型船舶 ? 净空高度不低于100m，以保证塔架等零部件安全通航。 ? 能运送300T重量的起重机。 一旦风电场开始运作，维护工作通常有最近的码头来进行，这些码头需配备维护人员、船舶、仓库和维修的装备。风电场的规模越来越大，并且离岸越来越远，直升机和海上居住条件也是考虑的范围。 风电场距港口的距离 海上风电场开发建设的项目成本随着场址距海岸线

17、和港口的距离增加而增 加。如：海上航行的时间长将导致整个项目建造时间长，尤其是当运送风电机的地基和机组期间。 恶劣和多变的海上环境会对风电场的维护带来困难。 以江苏为例：共有11个港口，其中7个主要港口：连云港、滨海港、射阳港、大丰港、洋口港、南通港和吕四港，大多数都在扩建之中。 连云港：江苏省最大的码头，最深的泊位8.51m，航道深9m。有足够能力完成海上风电场零部件的出海任务。 滨海港：正在开发中，竣工后有3000t的水上平台，有4个分港口，其中2个适合做海上风电场港口 射阳港：正在建设2个5000t的水上平台。 吕四港：包括大唐电力港和正在兴建的吕四港。 大丰港、南通港目前还不适合做海上

18、风电场使用的码头。 (2009年前的资料) 2.2.7 电网 海上风电场的年发电量和上网电价等因素也是需要考虑的。考虑到搭建输电设备的经济和技术等因素，选择离电网接入点近的区域并网是一种普遍认同的方案。 2.3 制约图制作 对每个制约信息进行处理，然后分别制作制约图。 2.4 咨询与核准 1. 咨询的好处 根据欧洲可再生能源项目开发所取得的经验证明，尽早在开发阶段有效识别和接触其他用户（利益相关者）是非常有效和必要的。 作为开发过程中的一部分，潜在的风电场开发商必须咨询主要利益团体及国家和当地部门，目的是进一步确认制约图中确认的潜在开发区可利用性。 咨询会确保开发的信息得以传达，可与有关部门展开对话，开发商能够获得可减少或避免开发商陷入各方的反对中，如果有意义的对话早日展开，相关资料。能减少项目的延误和无用的费用和开支。 比如：国家或军事设施某些信息是保密的通过公开渠道无法获得。 通过咨询：