水電水規(guī)總院新能源部副處長(zhǎng)張佳麗：細(xì)說(shuō)海上風(fēng)電未來(lái)發(fā)展

　　除了規(guī)模化開(kāi)發(fā)，海上風(fēng)電研發(fā)和裝備制造業(yè)也將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)國(guó)家《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《全國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等，加強(qiáng)大功率海上風(fēng)電設(shè)備研制，突破離岸變電站、海底電纜輸電關(guān)鍵技術(shù)，延伸儲(chǔ)能裝置、智能電網(wǎng)等海上風(fēng)電配套產(chǎn)業(yè)，鼓勵(lì)在深遠(yuǎn)海建設(shè)離岸式海上風(fēng)電場(chǎng)，調(diào)整風(fēng)電并網(wǎng)政策，健全海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和用海標(biāo)準(zhǔn)等，都是“十三五”海上風(fēng)電發(fā)展的重要方向。

　　（二）重點(diǎn)布局

　　“十三五”期間我國(guó)重點(diǎn)推動(dòng)江蘇、浙江、福建、廣東等省的海上風(fēng)電建設(shè)，在早期特許權(quán)項(xiàng)目的帶動(dòng)作用下，江蘇沿海“十二五”即啟動(dòng)大量項(xiàng)目前期工作，目前并網(wǎng)容量占全國(guó)海上風(fēng)電并網(wǎng)總?cè)萘康?0%，是全國(guó)海上風(fēng)電建設(shè)速度最快的區(qū)域，也是“十三五”時(shí)期海上風(fēng)電建設(shè)并網(wǎng)的密集區(qū)域，該區(qū)域?qū)⑦_(dá)到300萬(wàn)千瓦并網(wǎng)規(guī)模和450萬(wàn)千瓦的開(kāi)工規(guī)模；上海東海大橋是我國(guó)乃至亞洲第一個(gè)投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的海上風(fēng)電項(xiàng)目，為后續(xù)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在早期示范作用的影響下，已并網(wǎng)容量31萬(wàn)千瓦，位居全國(guó)第二，但受到海域規(guī)劃使用、海底管線(xiàn)、軍事、路由等多方面因素的影響，“十三五”期間上海沿海地區(qū)新增海上風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)模有限；浙江普陀海上風(fēng)電項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)首臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)，并逐步推進(jìn)海上風(fēng)電前期工作進(jìn)展，由于受到海洋功能區(qū)劃、海事交通、錢(qián)塘江景觀等因素帶來(lái)的場(chǎng)址調(diào)整和銜接影響，“十三五”時(shí)期以推動(dòng)前期工作和開(kāi)工建設(shè)為主；自“十三五”以來(lái)，福建和廣東沿海地區(qū)加快推動(dòng)海上風(fēng)電發(fā)展，是全國(guó)開(kāi)展海上風(fēng)電前期工作的重點(diǎn)區(qū)域，基于較好的風(fēng)能資源和政策支持，該區(qū)域?qū)⒊蔀?ldquo;十三五”期間海上風(fēng)電的重要建設(shè)布局，規(guī)劃2020年開(kāi)工規(guī)模將達(dá)到300萬(wàn)千瓦。江蘇、福建、廣東是“十三五”時(shí)期海上風(fēng)電建設(shè)的三大巨頭，在重點(diǎn)地區(qū)集中布局、其他地區(qū)分散布局的共同作用下，預(yù)計(jì)2020年我國(guó)將順利實(shí)現(xiàn)《風(fēng)電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中海上風(fēng)電發(fā)展目標(biāo)，隨之逐步帶動(dòng)提升運(yùn)行管理水平、降低海上風(fēng)電成本、形成覆蓋海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)備制造和開(kāi)發(fā)建設(shè)能力等，將為我國(guó)海上風(fēng)電的中長(zhǎng)期發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

　　二、深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電陸續(xù)啟動(dòng)前瞻性探索工作

　　全球深遠(yuǎn)海風(fēng)電取得突破性進(jìn)展，在英國(guó)海域除了挪威石油的Hywind完成安裝準(zhǔn)備投產(chǎn)外，還將有另外兩個(gè)漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目在今明兩年陸續(xù)投產(chǎn)。除此之外，愛(ài)爾蘭、葡萄牙、法國(guó)也將有三個(gè)漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目在2020年前后投產(chǎn)。歷時(shí)多年，深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)電終于從概念走向應(yīng)用。

　　相比較來(lái)說(shuō)，我國(guó)深遠(yuǎn)海風(fēng)電發(fā)展相對(duì)滯后，但隨著我國(guó)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，深遠(yuǎn)海風(fēng)電開(kāi)發(fā)也在逐步熱身。深遠(yuǎn)海風(fēng)電具備更加優(yōu)越的開(kāi)發(fā)條件，且開(kāi)發(fā)限制性影響因素少，便于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展，是未來(lái)海上風(fēng)電發(fā)展的重要領(lǐng)域。但由于建設(shè)技術(shù)難度更大、送出并網(wǎng)存在難題、基礎(chǔ)型式復(fù)雜、建設(shè)成本更高等因素，深遠(yuǎn)海風(fēng)電開(kāi)發(fā)也面臨一定困難。“十三五”期間，我國(guó)深遠(yuǎn)海風(fēng)電雖難以取得實(shí)質(zhì)性建設(shè)進(jìn)展，但相關(guān)前沿技術(shù)已在逐步探索。例如，三峽集團(tuán)開(kāi)發(fā)的江蘇大豐300MW海上風(fēng)電項(xiàng)目，是中國(guó)離岸距離最遠(yuǎn)的海上風(fēng)電項(xiàng)目，對(duì)我國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)海化、關(guān)鍵技術(shù)國(guó)產(chǎn)化、施工作業(yè)體系化等方面起到推動(dòng)作用；中國(guó)廣核集團(tuán)歐洲能源公司位于大西洋布列塔尼地區(qū)的Groix項(xiàng)目，是中國(guó)企業(yè)首次進(jìn)入漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域的有力嘗試，隨著該項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工工作的逐步推進(jìn)，將為國(guó)內(nèi)陸續(xù)打開(kāi)深遠(yuǎn)海風(fēng)電市場(chǎng)積累經(jīng)驗(yàn)；上海綠能公司在上海市發(fā)展改革委的支持作用下已啟動(dòng)深遠(yuǎn)海域風(fēng)電場(chǎng)前期課題研究工作，相關(guān)場(chǎng)址選擇、漂浮式風(fēng)電機(jī)組技術(shù)、漂浮式機(jī)組基礎(chǔ)技術(shù)、漂浮式基礎(chǔ)施工技術(shù)、接入系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)等子課題已通過(guò)專(zhuān)家組驗(yàn)收，對(duì)于填補(bǔ)國(guó)內(nèi)深遠(yuǎn)海技術(shù)空白和推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研發(fā)展具有重要的啟示作用。

　　有丹麥風(fēng)能研究和咨詢(xún)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，在中國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目的施工速度加快、歐洲市場(chǎng)進(jìn)一步成熟發(fā)展的推動(dòng)作用下，2017—2026年間，全球海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將穩(wěn)健發(fā)展，復(fù)合平均增長(zhǎng)率將達(dá)到16％。國(guó)際可再生能源署（IRENA）認(rèn)為，更大的風(fēng)電機(jī)組葉片和更復(fù)雜的漂浮式平臺(tái)使海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)向遠(yuǎn)海延伸，以獲得遠(yuǎn)海地區(qū)更大風(fēng)能和更高發(fā)電量。

　　“十三五”以來(lái)，國(guó)家能源主管部門(mén)陸續(xù)組織開(kāi)展2035年和2050年可再生能源行業(yè)的中長(zhǎng)期發(fā)展展望研究工作，未來(lái)將進(jìn)一步鼓勵(lì)海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，將海上風(fēng)電集中的建設(shè)布局逐步推廣至全國(guó)各沿海地區(qū)。隨著柔性直流輸電等配套技術(shù)的逐步成熟，結(jié)合遠(yuǎn)海風(fēng)電集群化開(kāi)發(fā)特點(diǎn)，未來(lái)我國(guó)海上風(fēng)電將呈現(xiàn)近期近海大規(guī)模快速發(fā)展、中期遠(yuǎn)海風(fēng)電試驗(yàn)示范、遠(yuǎn)期實(shí)現(xiàn)近海和遠(yuǎn)海風(fēng)電全面發(fā)展的局面，海上風(fēng)能資源得到充分利用。

　　近海海上風(fēng)電抗臺(tái)風(fēng)型機(jī)組得到充分發(fā)展和應(yīng)用，單機(jī)容量以5MW及以上為主；機(jī)組基礎(chǔ)涵蓋單樁、導(dǎo)管架、漂浮式等多種形式，設(shè)計(jì)方案進(jìn)一步優(yōu)化；機(jī)組安裝將集自航、裝載、運(yùn)輸、安裝（打樁）功能于一體，海況適應(yīng)性增強(qiáng)。近海海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將逐步成熟、裝備運(yùn)維成體系、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)完備、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇、成本降幅明顯，同時(shí)不同領(lǐng)域的管理和協(xié)調(diào)趨于融洽，海上風(fēng)電發(fā)展達(dá)成共識(shí)，預(yù)計(jì)2025年前近海海上風(fēng)電發(fā)展在技術(shù)和建設(shè)能力上將不再存在較大制約。

　　國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局在聯(lián)合發(fā)布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016—2030）》中明確要求風(fēng)電技術(shù)發(fā)展將“深海風(fēng)能”提上日程。海上風(fēng)電龍頭開(kāi)發(fā)企業(yè)均在積極布局深遠(yuǎn)海域的海上風(fēng)電市場(chǎng)，為中期深遠(yuǎn)海域海上風(fēng)電的發(fā)展奠定基礎(chǔ)，并提供試驗(yàn)示范場(chǎng)址儲(chǔ)備。例如，三峽集團(tuán)海上風(fēng)電發(fā)展路線(xiàn)明確提出由灘涂向潮間帶、近海依次挺進(jìn)，并走向深海；中國(guó)廣核集團(tuán)擬開(kāi)發(fā)粵東海域300萬(wàn)千瓦深水海上風(fēng)電場(chǎng)址，采用深水海上風(fēng)電技術(shù)，共建工程基地及研發(fā)中心等。

　　受水下深度較深影響，深遠(yuǎn)海風(fēng)能資源的開(kāi)發(fā)主要通過(guò)漂浮式風(fēng)電基礎(chǔ)型式來(lái)實(shí)現(xiàn)。美國(guó)國(guó)家能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的研究表明，歐洲80%以上的潛在海上風(fēng)能資源位于水深大于60m的深水海域，利用漂浮式風(fēng)電機(jī)組開(kāi)發(fā)的風(fēng)能資源可達(dá)4000GW，而美國(guó)和日本漂浮式風(fēng)電可開(kāi)發(fā)資源也分別達(dá)到2450GW和500GW。可見(jiàn)，開(kāi)發(fā)適用于更深海域的漂浮式海上風(fēng)電是未來(lái)的必然趨勢(shì)。漂浮式海上風(fēng)電基礎(chǔ)主要包括四種類(lèi)型，分別為：駁船式、半潛式、單柱式和張力腿式。目前技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟的漂浮式基礎(chǔ)主要為半潛式和單柱式，未來(lái)隨著深遠(yuǎn)海域海上風(fēng)電逐步推進(jìn)，張力腿式和駁船式也將日趨成熟，出現(xiàn)四種漂浮式技術(shù)同場(chǎng)競(jìng)技的場(chǎng)景（圖2）。

　　但還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，我國(guó)沿海海域的大陸架綿延距離長(zhǎng)，近岸水深變化小，我國(guó)達(dá)到60m水深的海域，相應(yīng)離岸距離相當(dāng)可觀，增加了電力輸送的投資和成本，也不利于運(yùn)維。因此，除基礎(chǔ)技術(shù)因素外，遠(yuǎn)距離輸電也是制約我國(guó)深遠(yuǎn)海上風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵因素。

　　目前陸上風(fēng)電場(chǎng)的柔性直流技術(shù)業(yè)內(nèi)基本掌握，并有部分項(xiàng)目開(kāi)展工程示范。因此，大型海上風(fēng)電基礎(chǔ)技術(shù)和柔性直流技術(shù)的不斷成熟、海上風(fēng)電機(jī)組向大型化發(fā)展且發(fā)電效率的進(jìn)一步提升，以及海島電網(wǎng)的不斷強(qiáng)大都將為我國(guó)深遠(yuǎn)海風(fēng)電的遠(yuǎn)距離輸電提供必要支撐。按照柔性直流的技術(shù)特點(diǎn)，深遠(yuǎn)海風(fēng)電具有集群化開(kāi)發(fā)的特征，預(yù)計(jì)2025—2035年在壯大近海海上風(fēng)電市場(chǎng)的基礎(chǔ)上，中期優(yōu)先選擇合適的場(chǎng)址進(jìn)行小規(guī)模遠(yuǎn)海風(fēng)電示范，掌握吸收技術(shù)及管理方面的經(jīng)驗(yàn)，可為日后大規(guī)模開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。

　　隨著深遠(yuǎn)海風(fēng)電示范項(xiàng)目的開(kāi)展，基礎(chǔ)施工技術(shù)、遠(yuǎn)距離電力輸送等技術(shù)因素將逐步突破，遠(yuǎn)期若要實(shí)現(xiàn)深遠(yuǎn)海風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展仍需進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)成本的降低。

　　對(duì)于固定式風(fēng)電，機(jī)組、基礎(chǔ)建造、打樁、吊裝等成本費(fèi)用在量級(jí)上相對(duì)固定，優(yōu)化空間有限；而漂浮式風(fēng)電最大的特點(diǎn)在于成本的可優(yōu)化性，在保證性能的前提下，漂浮式風(fēng)電機(jī)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(huán)節(jié)的費(fèi)用。

　　隨著近年陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電成本不斷下降，也將引導(dǎo)漂浮式海上風(fēng)電成本下行。得益于在更遠(yuǎn)更深海域漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)的利用，未來(lái)海上風(fēng)電可獲得更加優(yōu)越的風(fēng)能資源條件，以及應(yīng)用更大容量的風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化建設(shè)安裝費(fèi)用，深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電的總成本也將大幅下降。同時(shí)，隨著海上風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展，漂浮式海上風(fēng)電的設(shè)備、施工、運(yùn)維、拆除等各項(xiàng)成本及風(fēng)險(xiǎn)也將隨之降低。根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）等機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果，到2050年海上漂浮式風(fēng)電的開(kāi)發(fā)建設(shè)成本將降低50%左右（圖3）。

　　隨著海上風(fēng)電由近海到遠(yuǎn)海、由淺水到深水、由小規(guī)模示范到大規(guī)模集中開(kāi)發(fā)，風(fēng)電機(jī)組和關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)制造技術(shù)不斷取得突破，遠(yuǎn)期大型化海上風(fēng)電機(jī)組以10MW以上為主，風(fēng)電機(jī)組捕獲風(fēng)能的能力更強(qiáng)，風(fēng)電設(shè)備性能和可靠性達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；設(shè)備及裝備對(duì)遠(yuǎn)海環(huán)境的適應(yīng)性更高，柔性直流技術(shù)在遠(yuǎn)海得到廣泛應(yīng)用，集中的路由規(guī)劃和送出以及遠(yuǎn)海豐富的風(fēng)能資源使得海上風(fēng)電更具經(jīng)濟(jì)性；海上公站的統(tǒng)籌規(guī)劃理念逐步貫徹，深遠(yuǎn)海風(fēng)電將得到大規(guī)模開(kāi)發(fā)，海島基地及海上運(yùn)維體系化，與海洋、海事等部門(mén)的協(xié)調(diào)監(jiān)測(cè)等工作進(jìn)一步解決；在風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)方面，漂浮式基礎(chǔ)的技術(shù)問(wèn)題得到解決，成本得到進(jìn)一步控制；利用風(fēng)功率滾動(dòng)預(yù)測(cè)結(jié)果和省區(qū)間調(diào)峰資源互濟(jì)，充分發(fā)揮互聯(lián)電網(wǎng)的資源配置優(yōu)勢(shì)，有效解決海上風(fēng)電消納問(wèn)題。在機(jī)組逐步大型化、近岸資源逐步緊缺的大趨勢(shì)下，技術(shù)逐漸成熟和成本逐步優(yōu)化下降的深遠(yuǎn)海風(fēng)電將是海上風(fēng)電未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向，預(yù)計(jì)2035—2050年我國(guó)將逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海海上風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展。

　　結(jié)語(yǔ)

　　我國(guó)海上風(fēng)電經(jīng)歷了十余年的發(fā)展歷程，開(kāi)發(fā)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不斷積累，裝備及工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系不斷健全，政策措施不斷完善，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正在從試點(diǎn)學(xué)習(xí)、示范探索走向快速發(fā)展階段。

　　海上風(fēng)電作為未來(lái)可再生能源發(fā)展的前沿方向，隨著我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃進(jìn)一步明晰，規(guī)劃協(xié)調(diào)進(jìn)一步統(tǒng)籌暢通，中長(zhǎng)期海上風(fēng)電前景可期。我國(guó)作為全球最大潛在海上風(fēng)電市場(chǎng)，將不斷增強(qiáng)自主研發(fā)能力，提升風(fēng)能發(fā)電效率，提高海上風(fēng)電抗風(fēng)險(xiǎn)能力和競(jìng)爭(zhēng)性，降低海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)的成本，逐步推動(dòng)海上風(fēng)電從近海走向深遠(yuǎn)海域，并隨著“一帶一路”倡議走出去，實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)全球海上風(fēng)電發(fā)展的宏偉目標(biāo)。