水電水規總院新能源部副處長張佳麗：細說海上風電未來發展

　　除了規模化開發，海上風電研發和裝備制造業也將迎來新的發展機遇。根據國家《風電發展“十三五”規劃》、《全國海洋經濟發展“十三五”規劃》等，加強大功率海上風電設備研制，突破離岸變電站、海底電纜輸電關鍵技術，延伸儲能裝置、智能電網等海上風電配套產業，鼓勵在深遠海建設離岸式海上風電場，調整風電并網政策，健全海上風電產業技術標準體系和用海標準等，都是“十三五”海上風電發展的重要方向。

　　（二）重點布局

　　“十三五”期間我國重點推動江蘇、浙江、福建、廣東等省的海上風電建設，在早期特許權項目的帶動作用下，江蘇沿海“十二五”即啟動大量項目前期工作，目前并網容量占全國海上風電并網總容量的80%，是全國海上風電建設速度最快的區域，也是“十三五”時期海上風電建設并網的密集區域，該區域將達到300萬千瓦并網規模和450萬千瓦的開工規模；上海東海大橋是我國乃至亞洲第一個投入商業化運營的海上風電項目，為后續海上風電開發奠定了堅實的基礎，在早期示范作用的影響下，已并網容量31萬千瓦，位居全國第二，但受到海域規劃使用、海底管線、軍事、路由等多方面因素的影響，“十三五”期間上海沿海地區新增海上風電項目規模有限；浙江普陀海上風電項目已實現首臺機組并網，并逐步推進海上風電前期工作進展，由于受到海洋功能區劃、海事交通、錢塘江景觀等因素帶來的場址調整和銜接影響，“十三五”時期以推動前期工作和開工建設為主；自“十三五”以來，福建和廣東沿海地區加快推動海上風電發展，是全國開展海上風電前期工作的重點區域，基于較好的風能資源和政策支持，該區域將成為“十三五”期間海上風電的重要建設布局，規劃2020年開工規模將達到300萬千瓦。江蘇、福建、廣東是“十三五”時期海上風電建設的三大巨頭，在重點地區集中布局、其他地區分散布局的共同作用下，預計2020年我國將順利實現《風電發展“十三五”規劃》中海上風電發展目標，隨之逐步帶動提升運行管理水平、降低海上風電成本、形成覆蓋海上風電全產業鏈的設備制造和開發建設能力等，將為我國海上風電的中長期發展奠定基礎。

　　二、深遠海海上風電陸續啟動前瞻性探索工作

　　全球深遠海風電取得突破性進展，在英國海域除了挪威石油的Hywind完成安裝準備投產外，還將有另外兩個漂浮式風電項目在今明兩年陸續投產。除此之外，愛爾蘭、葡萄牙、法國也將有三個漂浮式風電項目在2020年前后投產。歷時多年，深遠海漂浮式風電終于從概念走向應用。

　　相比較來說，我國深遠海風電發展相對滯后，但隨著我國海上風電產業的快速發展，深遠海風電開發也在逐步熱身。深遠海風電具備更加優越的開發條件，且開發限制性影響因素少，便于實現規模化發展，是未來海上風電發展的重要領域。但由于建設技術難度更大、送出并網存在難題、基礎型式復雜、建設成本更高等因素，深遠海風電開發也面臨一定困難。“十三五”期間，我國深遠海風電雖難以取得實質性建設進展，但相關前沿技術已在逐步探索。例如，三峽集團開發的江蘇大豐300MW海上風電項目，是中國離岸距離最遠的海上風電項目，對我國海上風電開發遠海化、關鍵技術國產化、施工作業體系化等方面起到推動作用；中國廣核集團歐洲能源公司位于大西洋布列塔尼地區的Groix項目，是中國企業首次進入漂浮式海上風電技術領域的有力嘗試，隨著該項目設計施工工作的逐步推進，將為國內陸續打開深遠海風電市場積累經驗；上海綠能公司在上海市發展改革委的支持作用下已啟動深遠海域風電場前期課題研究工作，相關場址選擇、漂浮式風電機組技術、漂浮式機組基礎技術、漂浮式基礎施工技術、接入系統關鍵技術等子課題已通過專家組驗收，對于填補國內深遠海技術空白和推動產學研發展具有重要的啟示作用。

　　有丹麥風能研究和咨詢機構預計，在中國海上風電項目的施工速度加快、歐洲市場進一步成熟發展的推動作用下，2017—2026年間，全球海上風電產業將穩健發展，復合平均增長率將達到16％。國際可再生能源署（IRENA）認為，更大的風電機組葉片和更復雜的漂浮式平臺使海上風電場的建設向遠海延伸，以獲得遠海地區更大風能和更高發電量。

　　“十三五”以來，國家能源主管部門陸續組織開展2035年和2050年可再生能源行業的中長期發展展望研究工作，未來將進一步鼓勵海上風電的開發進程，將海上風電集中的建設布局逐步推廣至全國各沿海地區。隨著柔性直流輸電等配套技術的逐步成熟，結合遠海風電集群化開發特點，未來我國海上風電將呈現近期近海大規模快速發展、中期遠海風電試驗示范、遠期實現近海和遠海風電全面發展的局面，海上風能資源得到充分利用。

　　近海海上風電抗臺風型機組得到充分發展和應用，單機容量以5MW及以上為主；機組基礎涵蓋單樁、導管架、漂浮式等多種形式，設計方案進一步優化；機組安裝將集自航、裝載、運輸、安裝（打樁）功能于一體，海況適應性增強。近海海上風電產業將逐步成熟、裝備運維成體系、行業標準完備、市場競爭加劇、成本降幅明顯，同時不同領域的管理和協調趨于融洽，海上風電發展達成共識，預計2025年前近海海上風電發展在技術和建設能力上將不再存在較大制約。

　　國家發展改革委、國家能源局在聯合發布的《能源技術革命創新行動計劃（2016—2030）》中明確要求風電技術發展將“深海風能”提上日程。海上風電龍頭開發企業均在積極布局深遠海域的海上風電市場，為中期深遠海域海上風電的發展奠定基礎，并提供試驗示范場址儲備。例如，三峽集團海上風電發展路線明確提出由灘涂向潮間帶、近海依次挺進，并走向深海；中國廣核集團擬開發粵東海域300萬千瓦深水海上風電場址，采用深水海上風電技術，共建工程基地及研發中心等。

　　受水下深度較深影響，深遠海風能資源的開發主要通過漂浮式風電基礎型式來實現。美國國家能源部可再生能源實驗室（NREL）的研究表明，歐洲80%以上的潛在海上風能資源位于水深大于60m的深水海域，利用漂浮式風電機組開發的風能資源可達4000GW，而美國和日本漂浮式風電可開發資源也分別達到2450GW和500GW。可見，開發適用于更深海域的漂浮式海上風電是未來的必然趨勢。漂浮式海上風電基礎主要包括四種類型，分別為：駁船式、半潛式、單柱式和張力腿式。目前技術發展相對成熟的漂浮式基礎主要為半潛式和單柱式，未來隨著深遠海域海上風電逐步推進，張力腿式和駁船式也將日趨成熟，出現四種漂浮式技術同場競技的場景（圖2）。

　　但還應該認識到，我國沿海海域的大陸架綿延距離長，近岸水深變化小，我國達到60m水深的海域，相應離岸距離相當可觀，增加了電力輸送的投資和成本，也不利于運維。因此，除基礎技術因素外，遠距離輸電也是制約我國深遠海上風電發展的關鍵因素。

　　目前陸上風電場的柔性直流技術業內基本掌握，并有部分項目開展工程示范。因此，大型海上風電基礎技術和柔性直流技術的不斷成熟、海上風電機組向大型化發展且發電效率的進一步提升，以及海島電網的不斷強大都將為我國深遠海風電的遠距離輸電提供必要支撐。按照柔性直流的技術特點，深遠海風電具有集群化開發的特征，預計2025—2035年在壯大近海海上風電市場的基礎上，中期優先選擇合適的場址進行小規模遠海風電示范，掌握吸收技術及管理方面的經驗，可為日后大規模開發奠定基礎。

　　隨著深遠海風電示范項目的開展，基礎施工技術、遠距離電力輸送等技術因素將逐步突破，遠期若要實現深遠海風電規模化發展仍需進一步實現成本的降低。

　　對于固定式風電，機組、基礎建造、打樁、吊裝等成本費用在量級上相對固定，優化空間有限；而漂浮式風電最大的特點在于成本的可優化性，在保證性能的前提下，漂浮式風電機組方案可以做到整體安裝、整體拖航，不用樁錨，可降低建造、安裝環節的費用。

　　隨著近年陸上風電和海上風電成本不斷下降，也將引導漂浮式海上風電成本下行。得益于在更遠更深海域漂浮式海上風電技術的利用，未來海上風電可獲得更加優越的風能資源條件，以及應用更大容量的風電機組優化建設安裝費用，深遠海海上風電的總成本也將大幅下降。同時，隨著海上風電行業的發展，漂浮式海上風電的設備、施工、運維、拆除等各項成本及風險也將隨之降低。根據國際能源署（IEA）等機構預測結果，到2050年海上漂浮式風電的開發建設成本將降低50%左右（圖3）。

　　隨著海上風電由近海到遠海、由淺水到深水、由小規模示范到大規模集中開發，風電機組和關鍵部件設計制造技術不斷取得突破，遠期大型化海上風電機組以10MW以上為主，風電機組捕獲風能的能力更強，風電設備性能和可靠性達到國際先進水平；設備及裝備對遠海環境的適應性更高，柔性直流技術在遠海得到廣泛應用，集中的路由規劃和送出以及遠海豐富的風能資源使得海上風電更具經濟性；海上公站的統籌規劃理念逐步貫徹，深遠海風電將得到大規模開發，海島基地及海上運維體系化，與海洋、海事等部門的協調監測等工作進一步解決；在風電機組基礎方面，漂浮式基礎的技術問題得到解決，成本得到進一步控制；利用風功率滾動預測結果和省區間調峰資源互濟，充分發揮互聯電網的資源配置優勢，有效解決海上風電消納問題。在機組逐步大型化、近岸資源逐步緊缺的大趨勢下，技術逐漸成熟和成本逐步優化下降的深遠海風電將是海上風電未來發展的重點方向，預計2035—2050年我國將逐步實現遠海海上風電規模化發展。

　　結語

　　我國海上風電經歷了十余年的發展歷程，開發建設經驗不斷積累，裝備及工程技術實現突破，產業服務體系不斷健全，政策措施不斷完善，海上風電產業正在從試點學習、示范探索走向快速發展階段。

　　海上風電作為未來可再生能源發展的前沿方向，隨著我國海上風電發展規劃進一步明晰，規劃協調進一步統籌暢通，中長期海上風電前景可期。我國作為全球最大潛在海上風電市場，將不斷增強自主研發能力，提升風能發電效率，提高海上風電抗風險能力和競爭性，降低海上風電開發的成本，逐步推動海上風電從近海走向深遠海域，并隨著“一帶一路”倡議走出去，實現引領全球海上風電發展的宏偉目標。