中国海上风力发电发展近况以及趋势

中国海上风力发电发展近况以及趋势2021/6/271摘要：由于具有资源丰富，对人们的生产生活影响小，以及不占用耕地等优势，近几年，我国的海上风力发电得到越来越多的关注。本文就我国近海风电的行业背景、海上风电市场区域分析、国家政策、社会效益、技术支持、发展瓶颈及建议、以及未来发展趋势等几个方面进行论述。2021/6/272前言：相对于我国陆地风能，海上风能以其资源丰富，风速稳定，对环境负面影响小，装机容量大，且不占用耕地等优势得到了众多风电开发商的青睐。经过连续多年的高速增长，我国风电装机容量已居世界第1位。目前我国正在大力推动海上风电发展，将从以陆上风电开发为主向陆上和海上风电全面开发转变，目标是成为海上风电大国。近年来，政府相关部门多次出台技术和管理政策，大力推动我国海上风电开发进程。2021/6/273行业背景：我国近海风能资源丰富。拥有18,000多公里长的大陆海岸线，可利用海域面积多达300多万平方公里，是世界上海上风能资源最丰富的国家之一。据统计，我国可开发利用的风能资源初步估算约为10亿kW，其中，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW。目前我国已经成功并网发电的海上风电项目有：东海大桥海上风电示范项目，响水潮间带实验项目，龙源如东潮间带风电场项目，华能荣成海上风电项目等。另外有南港海上风电项目，江苏大丰200MW海上风电项目等44个项目拟建或者在建。随着海上风能的高速发展，也带动着风能产业链的高速发展。2021/6/274风电市场区域分析：未来我国进行海上开发的重点省份将是江苏、山东、河北、上海、浙江、福建等沿海区域，其中江苏与山东将是中国海上风电未来最大的潜在市场。从已经公布的数据中，到2015年，上海、江苏、浙江、山东和福建的海上风电装机总容量将分别达到700MW,4.6GW,1.5GW,3GW和400MW;到2020年上述省市的海上风电装机容量将分别达到1.55GW,9.45GW,3.7GW,7GW和1.1GW，从这些省市的规划来看，江苏与山东将是中国海上风电未来最大的潜在增长点。2021/6/275国家政策：鉴于我国海上风电还处于起步阶段，各种机制都还不完善，海上风电的发展在很大程度上还要凭借着“政策东风”，才能更快更好的发展。而国家为了满足海上风电的发展需求，也陆续出台了一系列发展海上风电的举措和配套法律法规。2021/6/276国家政策：2011年7月国家能源局和国家海洋局联合发布的《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》，该《细则》明确了海上风电项目建设管理的程序和内容，力求解决用海管理部门间的不协调问题，避免用海矛盾。该细则在一定程度上缓解了海上风电规划不统筹等问题。2014年8月,国家能源局召开全国海上风电推进会,公布了《全国海上风电开发建设方案(2014—2016)》,涉及44个海上风电项目,共计1052.77万千瓦的装机容量。其中包括已核准项目9个,容量175万千瓦,正在开展前期工作的项目35个,容量853万千瓦。而在此之前,国家发改委公布了海上风电上网电价,2017年之前投运的海上风电项目，潮间带为0.75元/千瓦时,近海为0.85元/千瓦时,使得海上风电项目的成本收益情况更加明确,其中近海和潮间带的内部收益率分别可以保证在12%和10%以上。我国海上风电价格体系的确定，缓解了业内对电价不清晰的忧虑，在很大程度上刺激了我国海上风电的发展。2021/6/277社会效益：我国海岸线长，海域面积辽阔，具备开发建设海上风电的良好条件。东部沿海地区经济发达，而化石能源资源短缺，海上风能是当地重要的资源优势，开发利用海上风能资源对于增加这些地区的电力供应、促进经济社会发展意义重大。1、风能是清洁的可再生能源，无污染，可持续，资源丰富，故而，大力发展海上风能，可为国家电网提供可再生的发电量，从而为国家节省大量的化石能源，同时也减少了大量有害物质以及二氧化碳的的排放，减少了环境污染以及温室效应。2、大力发展海上风能，可促进我国能源结构调整，减少环境污染，为我国可持续发展战略贡献力量。3、由于海上风电的复杂性，故而发展海上风电，可以促进我国风能产业链升级，调整我国产业结构。进一步刺激我国材料、机械、电气等方面的研究。2021/6/278社会效益：4、海上风电以其丰富的资源，可以为我国创造了极大的经济效益，缓解了我国沿海地区的用电紧张，创造了大量的工作岗位。5、可以实现风电、水电互补。我们都知道，在我国，夏秋多水少风，而冬春多风少水，故而，可以实现一年四季的水风电互补，为社会创造更大的经济效益。6、刺激教育的发展。大力开发海上风电的利用，对于相关教育有一定的的促进。因此评估海上风电项目对于教育等社会效益影响具有很重要的意义。2021/6/279技术支持：我国海上风电的发展虽然有陆地风电的技术基础，然而作为在特殊条件下运行风电机组，也向它提出来更多更高的要求。1、风电机组基础：为了承受海上强风载荷、海水腐蚀和波浪冲击，海上风电的基础，远比陆地的结构复杂、技术要求高、建设成本高。目前，我国海上风电机组基础主要有五大类：分别是重力式基础、单桩式基础、导管架式和三支柱式基础、沉箱式基础以及悬浮式基础。其中，重力式基础和单桩式基础，在海上风电场中得到了广泛的应用。2、电力传输技术：由于海底自然环境恶劣及不可预见性，海上风电用海底电缆是设计技术、制造技术难度较大的电缆品种。海底电缆不仅要求防水、耐腐蚀、抗机械牵拉及外力碰撞等特殊性能，还要求较高的电气绝缘性能和很高的安全可靠性。然而，在前几年，行业内研制了一种海底光电复合缆，该光电复合缆在很大程度上满足了海上风电的对电力传输的要求。2021/6/2710技术支持：3、由于海上风电处于强腐蚀性的海洋环境，其腐蚀防护问题尤为重要。对于水下基础，目前，常见的钢筋混凝土结构基础的防腐蚀方法为涂料防护，阴极保护或添加缓蚀剂技术等。对于塔筒，现在常使用预留腐蚀裕量法、热喷涂金属保护法、涂层保护法、而对于机舱和轮毂的防护，则是采取了总体防护与关键零部件重点防护的思路。2021/6/2711面临的问题以及建议：我国海上风电虽然发展迅速，国家支持力度也很大，然而，作为新兴产业，而且还是刚刚起步的新兴产业，它所面临的问题也很多。跑马圈海，缺乏规划海上风电的兴起，引起了各风能公司的大规模申报，从而形成了海上风力发电的热潮。这时候，统筹发展就显得尤为重要。然而，由于我国现在缺少国家级海上风电发展专项规划，导致我国海上风能面临着行业内部的不协调以及政府部门的不协调。各个公司，各个地区各行其是，国家部门间也缺乏沟通统筹，从而使得海上风电发展困难重重。2021/6/2712产能过剩，质量不高在2005年，政府规定，风电设备国产化率要达到百分之七十以上，从而导致我国风电设备厂呈井喷式的发展。然而，由于缺乏核心先进技术，反复引进国外落后技术等原因，导致国产部件寿命短，质量不过关，从而使得现存的海上风机的可靠性堪忧。成本过高，效益过低目前，我国陆地风电项目造价平均在8000元/千瓦，海上风电项目造价在2万元/千瓦。过高的成本压制了海上风电的盈利空间。另外，在海上风电项目特许权招标过程中，企业间的竞相压价大大压缩了最后中标企业的获利空间，这也导致了一些中标企业迟迟未能进行海上风电场建设。2021/6/2713技术支撑薄弱，核心技术较少海上风电技术是当今风电技术发展的最前沿，相对于陆地风电，海上风电机组需要克服更加复杂、更加严峻的自然环境条件约束，在风电设备设计、研发、制造的各个环节，都要充分考虑海洋自然环境要素(如海洋水文条件、海床构造、海水腐蚀等)的影响，因此海上风电发展的技术要求比陆地风电要复杂很多。在海上风电设备制造虽然已基本形成生产体系，但产品仍有不少技术缺陷，在风场建设方面，我国海上风电场建设缺乏适应多种建设条件的施工设备，对海上风电技术的设计、施工技术装备、事故诊断及运行维护能力不足，在海上风电运营部分，离岸的变电站和海底电缆输电技术水平较低。同时，我国海上风电建设尚未形成相应的标准体系，在海上风电工程建设中的勘查、施工、运维等技术环节缺少有效指导，缺乏对海上风电技术和经济风险的有效管理，在海上风电全过程的建设中，技术标准和管理办法还不完善，在设备检测认证、信息跟踪等服务体系建设方面还不健全，同时在管理上也存在经验严重缺乏等问题。2021/6/2714没有成熟的产业链众所周知，产业链的成熟度与产业健康发展程度密切相关。我国和国际风电产业强国在海上风电产业链建设方面还存在不小的差距，打造中国海上风电产业的完整链条，形成海上风电产业的整体竞争力是我们需要统筹考虑的问题。并网比例低。由于风能的自身特性，导致风电的波动性、间歇性和不规则性，并网之后会对电网产生冲击，不利于电网的稳定，使风电对电网的贡献率低于百分之十。据分析，我国风电贡献率在百分之三左右对电网没有影响;在百分之五左右时可通过适当的技术措施减少影响;在百分之十时将给电网运行带来隐患。由于海上风电场施工难度和集中输变电、建设费用高等经济性问题，难以像陆上那样建成分布式风电场，必须大规模开发，而大规模海上风电场的开发，所发电能有可能让电网难以承受。目前，我国陆上风电因并网、限电等问题造成经营困难的不在少数，这也对大规模开发海上风电提出了警示。

2021/6/2715面临的问题以及建议：建议：政府扶持产业发展。从国外经验来看，成功发展海上风电产业的一个前提是得到政府的大力支持。尽管我国出台了一系列法律法规，但还需进一步细化海上风能开发的有关规定，完善政策体系，统筹产业发展，推进政策具体落实。同时，应设立专门提供一站式服务的管理机构或建立部门间综合协调机制，为海上风电发展创造良好的体制环境。提升核心技术含量。目前国产化率高的海上风电产品，多集中在技术含量较低的设备上，因此需要加大自主创新的研发力度，努力提升核心技术含量。在学习国外先进技术的同时，还要加以吸收和转化，产品开发方式，逐步从“技术引进”转向“联合设计”，进而到“自主研发”，设计适应我国海洋环境、具有自主知识产权的产品。2021/6/2716加快专业人才培养。我国海上风电起步较晚，人才储备很不够。因此，一方面需要建立海上风电人才培养和储备计划，确定急需紧缺人才的领域和规模。另一方面，在更多的院校设置风能相关专业或方向，开设专业课程培养本科生和研究生;在科研机构里设立更多的海上风电研究课题，突破关键技术瓶颈;风电企业建立激励机制，创造良好环境，从实践中建立起一支高素质的专业技术队伍。充分利用市场机制，发掘市场潜力。在社会主义市场经济下，我国发展海上风电产业不仅需要国家扶持和引导，还需要充分发挥市场作用。通过鼓励更多的投资者进人市场，扩大市场潜力，挖掘市场机会，带动上下游产业发展，加快产业集聚与资源整合，促进风电设备制造企业的优胜劣汰，打造多个拥有尖端技术的企业巨头，从而吸引更多项目开发投资，形成产业发展的良性循环。同时，构建海上风电产品认证检测体系，引人第三方认证机构负责设备质量的评定，鼓励国内风电设备制造企业之间合法正当竞争，进而提高国产风机质量，逐步使国产风机符合国际标准，应对大规模化发展所面临的挑战。

2021/6/2717未来发展趋势：风电技术发展迅速，成本持续下降。海上风电场总投资成本一般比陆上风电场总投资成本高出2倍左右，其中基础、安装及电网接入成本远远大于陆上。虽然建设成本相对较高，但海上风电场拥有优越的风资源，不占用陆地面积等显著优点，它的经济价值和社会价值正得到越来越多的认可。同时海上风电场安装容量的增加、风机尺寸和风机布置规模的扩大、大功率风机的研制开发和安装运输技术的成熟，海上风电成本及运营成本也在逐步下降，海上风电将得到进一步的发展。政府支持仍然是海上风电发展的主要因素。海上风电是当前提倡的低碳经济发展项目之一，政策的积极支持是海上风电产业发展的主要因素。海上风电利用海上风能资源，是一种清洁的可再生能源，与传统的燃煤发电相比，海上风电不依赖外部能源，没有碳排放等环境成本，不会造成大气污染和产生任何有害物质，是理想的绿色能源。正是因为有这些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展的重要组成部分。在未来，政府的支持必将依然主导着海上风电的发展。2021/6/2718向大型化大型化、深海化方向发展。1990年，海上风电在刚开始发展时，单机功率只有200千瓦，而现在，已经出现了6MW、10MW、12MW的海上风力发电机。从这些数据可以得知，世界上的海上风机都在朝着大型化发展。而离岸距离也在不断发展着。1990年瑞典的Nogersund风电场离岸距离也只有250米，到2008年时，比利时的ThomtonBank风电场的离岸距离就达到了30千米。由上可以得知，随着技术的发展、能源的需求，海上风力机的离岸距离将会越来越远，吃水深度将会越来越深。风机也会越来越大型化。海上风电场的大型化、深海化之路必将势不可挡。直驱式风机不断增加。海上风机由于其特殊的环境，导致了海上风机的巡检以及维修费用极为昂贵。而直驱式风机，结构简单，零部件比较少且不用安装齿轮箱，能有效的减少由于齿轮箱问题而造成的机械故障。可以有效的提高系统的运