我国海上风电发展的主要问题及对策建议*

刘佰琼，徐敏，刘晴

(南京师范大学地理科学学院 南京 210023)



我国海上风电发展的主要问题及对策建议*

刘佰琼，徐敏，刘晴

(南京师范大学地理科学学院 南京 210023)

随着陆上风电资源的大规模开发利用，海上风电作为我国高度重视的新能源产业，已进入发展的关键时期。文章从海域使用的角度分析风电用海的基本特点，研究海上风电在用海面积、规划编制、管理制度、资源环境影响等方面存在的问题，并据此提出“完善海上风电规划、创新管理制度、规范风电场选址和风机布置、加强海上风电资源环境影响评价”的海上风电发展对策建议。分析表明：风电用海具有确权用海面积小、实际占用海域面积大的特点，且风电用海具有排他性、容易造成海洋空间的破碎化；另外，目前海上风电存在规划面积和布局不合理、挤压其他行业用海空间，风电项目预可研阶段缺乏海洋管理部门的先期介入，风电建设对海洋资源环境的影响研究甚少等问题。在此基础上，提出我国海上风电发展的对策建议，以期促进中国海上风电产业平稳可持续发展。

海上风电；用海特点；资源环境影响；海上风电规划；跨部门联动管理

1 引言

随着全球能源供应持续紧张，世界各国都将发展新能源产业作为缓解能源供需矛盾的重要手段，其中风力发电相对其他新能源而言较为成熟，引起了世界各国的重视。随着陆上风力资源的大规模开发利用，海上风电因其具有风资源持续稳定、风速高、发电量大、不占用土地资源等优点[1]，且海上风电靠近经济发达地区，距离电力负荷中心近，风电并网和消纳容易，得到了世界各国的青睐。丹麦、德国已将风电发展的中心转移到海上[2]，我国于2012 年4 月印发了《风力发电科技发展“十二五”专项规划》，规划明确指出在“十二五”期间我国潮间带和近海风电将进入快速发展、规模化开发的阶段[3]。

为促进海上风电产业健康可持续发展，不少学者对海上风电的发展进行了相关研究，主要集中于以下4个方面：① 海上风电技术研究，包括风电机组及风电场设计关键技术、风机塔架设计与基础结构选择、输电并网系统架构和风机状态监测技术、海上风能资源评估等[4-6]；② 国外风电发展的经验借鉴研究，通过分析丹麦、德国、美国、法国等海上风电强国在风电开发方面的政策和战略部署，从经济激励政策、能源发展总体规划、风电项目招标程序等方面探讨可供我国发展海上风电借鉴的经验和启示[7-10]；③ 海上风电发展现状与趋势研究，主要分析目前主要的海上风电项目、海上风机供应商、风电行业发展趋势等[11-12]；④ 海上风电发展存在的主要问题研究，着重从风电发展规划与政策、产业链成熟度、风力发电机组技术、投资成本与经济效益等方面阐述当前海上风电发展存在的问题，并提出相应的对策措施[13-15]。

综上所述，已有研究主要基于海上风电技术水平、风电发展规划与政策的视角，研究我国海上风电发展的现状、存在的问题以及相应的对策措施。而海上风电与陆上风电最大的区别在于对海洋空间资源的占用，从海域使用的角度分析海上风电发展面临的主要问题，并提出对策建议还鲜有研究。本文以海域使用为切入点，通过调查我国海上风电场建设情况，分析风电用海的基本特点和存在的主要问题，并据此提出有针对性的对策建议，旨在促进中国海上风电产业健康、快速地发展。

2 我国海上风电发展现状与主要特点

2.1 我国海上风电发展现状

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。第三次风能资源普查数据表明，我国陆上风能资源技术可开发量约 2.5×108kW，而近海离海面10 m高的风能储量约为7.5×108kW，海上风能储量是陆上风能资源的3倍左右。据中国风能协会和世界自然基金会估算，在离海岸线100 km、中心高度100 m范围内，7 m/s 以上的风力给我国带来的潜在发电能力为年均 1.1×1014kW，与欧洲北海的风电资源相当。

虽然我国有丰富的海上风能资源，但是海上风电产业的发展却比较缓慢，尚处于探索起步阶段。截至2013年年底，我国已安装海上风电机组112台，总装机容量290 MW；已建成的海上风电场共有5个，分别为渤海绥中单机示范项目(1.5 MW)、东海大桥海上风电项目(102 MW)、江苏响水潮间带示范项目(6.5 MW)、如东潮间带示范项目(30 MW)和如东150 MW海上示范风电场一期工程(150 MW)(表1)。由表1可知，我国海上风电项目从单台机组逐步发展为大中型风电场建设，单机容量为1.5～5 MW，单个海上风电场的总装机容量逐步发展为100～150 MW。

表1 中国海上风电场建设情况

2010年6月中旬，我国首批海上风电特许权招标工作正式启动，总装机容量为1 000 MW的首批4个项目全部集中在江苏盐城，其中滨海、射阳近海风电项目各300 MW，大丰、东台潮间带风电项目各200 MW，目的是进一步探索我国海上风电发展的关键技术与管理策略。然而，4个海上风电特许权招标项目却因为海洋功能区划不明、项目规划变动较大以及其他技术成本等问题迟迟未能开工，直至2013年8月，停滞了3年的海上风电项目才获得开工许可，这也从某种意义上说明了我国海上风电发展还面临着一系列亟须探讨和解决的问题。

2.2 风电用海的基本特点

2.2.1 海上风电场确权的用海面积小、实际占用的海域面积大

海上风电场建设的工程内容包括机组桩基基础、升压站、海底电缆，风电机组采用成列方式布置(单列、多列)，机组间距在600～1 200 m之间，涉及的用海包括机组桩基基础和升压站的透水构筑物用海，以及海底电缆的海底电缆管道用海。根据我国已建或拟建的海上风电项目的统计，装机容量每100 MW的平均用海面积为120～280 hm2。风机机组间需通过海底电缆连接实现电力输送，统计表明装机容量每100 MW的海底电缆总长约为50～150 km。根据海底电缆管道的相关管理要求，海底电缆管道两侧各500 m以内属于保护范围，禁止挖沙、钻探、打桩、抛锚、拖锚、底拖捕捞、张网、养殖作业，限制通航，这就造成风电场各机组之间的海域虽不确权用海，但实际具有排他性，因此风电场实际占用的海域面积应为风电机组布置的最外缘包络线，我国每100 MW占用海域的面积为12.6～24 km2，主要集中在15～17.5 km2。现有海上风电项目的统计资料表明，我国海上风电的确权用海面积仅占其实际占海面积的10%～15%。

我国海上风电项目的用海方式和面积是根据国家能源局和国家海洋局于2010年1月22日联合发布《海上风电开发建设管理暂行办法》的相关规定进行界定的，即按照单个风机机组的桩基基础占用的海域面积进行用海面积界定，并没有将风电实际占用的整个海域纳入用海面积，其目的是鼓励海上风电的发展，但这也造成了风电实际占用海域面积远大于需缴纳海域使用金的用海面积，致使海上风电项目在风电场布局设计时主要考虑工程造价和发电的经济效益，而基本不考虑海域空间资源的价值，过多占用海域的现象。

2.2.2 海上风电用海具有排他性、造成海洋空间的破碎化

因风电场各风电机组之间、风电机组与升压站之间以及升压站与登陆点之间海底电缆的敷设，除潮间带风电机组之间仍可开展局部的滩涂养殖活动以外，风电场占用海域无法继续开展捕捞、航运、军事训练等其他活动，海上风电用海具有排他性，无法兼容其他行业用海。

海洋是一个相互连通的生态系统，无论是海底地形地貌、海水运动，还是海洋生物都具有连续性，而海上风电的区块式布置，不仅破坏了其他海洋开发活动(例如捕捞、航运、旅游观光等)的连续性，更直接造成了海洋空间的破碎化。尤其值得关注的是，风电场的建设，尤其是升压站至登陆点海底电缆的敷设，割裂了海岸带地区与外海的联系，制约着海岸带未来可能的开发活动，人类继续向海洋迈进的步伐亦可能受阻。

3 我国海上风电发展面临的主要问题

3.1 海上风电规划编制先天不足

根据《风电发展“十二五”规划》，至2015年我国新增海上风电500万kW。目前上海、江苏、浙江、山东、河北、广东均编制完成了各省的海上风电场规划，并根据规划的风电场布局方案开始了海上风电场的建设。但由于缺乏对海上风电工程建设的工程实践和系统全面认识，造成规划的风电场面积过大、与其他行业规划冲突、布局方案不合理，根据规划方案先期拟建的多个海上风电招标特许权项目不同程度地存在选址不合理、用海矛盾难以协调等问题，导致项目迟迟无法开工建设。

3.1.1 海上风电规划编制的基础资料和研究不足

风能资源评价和海底地形地貌调查是发展海上风电的前提，是风电场选址、机位布局、机型选择、发电量估算和经济概算的基础，也是海上风电规划编制的主要基础资料依据。目前，我国的风资源基础资料主要来源于气象部门，海上观测覆盖区域较小，不能全面系统地反映我国的海洋风资源状况，部分通过数据推算和模型模拟的方法获得的计算结果存在不确定性，可靠性不足。大范围的海底地形地貌调查更是难以开展，目前依据的地形资料主要是20世纪80年代的海图和近期的遥感影像资料，缺乏最新的地形资料和工程地质资料。因此造成海上风电规划编制的基础资料和研究缺乏，规划原则过于简单，规划方法单一，规划的风电场布置相对比较随意。

3.1.2 规划面积过大， 挤占其他行业用海空间

海上风电场的工程实践表明，风电场区具有排他性，不能与其他活动兼容。海上风电规划仅考虑风电发展需求和风资源条件，在海上所有风能资源可能较好的海域均规划布置风电场，造成的直接后果是风电场规划面积过大，挤占其他行业用海空间。以江苏和上海为例(表2)：到2020年，上海市的海上风电规划面积为374.5 km2，占全市所辖海域总面积的10.7%，江苏省的海上风电规划面积为2 485 km2，占全省所辖海域总面积的6.6%；远期规划中，上海市的海上风电规划面积占全市所辖海域总面积的41.4%，江苏省的海上风电规划面积占全省所辖海域总面积的9.6%。上述规划的风电场面积还不包括各风电场海上升压站至登陆点的海底电缆。海上的开发活动类型繁多，随着海洋经济的迅猛发展，交通运输、油气开发、临港工业、旅游、保护区等各行业的用海需求日趋旺盛，而传统的养殖、捕捞等行业用海仍需保留保护，有限的海洋空间资源如何协调满足各行业的用海需求本身就是个难题，海上风电场规划面积过大，必将挤占其他行业的海上发展空间。例如，现有规划布局方案中，有些风电场区直接布置在规划的围填海区或港口区，影响沿海地区后续的海洋开发活动。因此，现有规划方案难以协调各行业用海需求，影响海域资源效益的发挥，甚至可能阻碍海洋经济的发展。

表2 上海市、江苏省海上风电规划规模

3.1.3 规划布局不合理，与其他行业用海存在冲突

由于仅考虑风能资源，致使风电场规划布局方案中不少区块布置在保护区、航线、航路、军事区、重要渔业水域，有些区块布置在规划的港口航道区、围填海区，与其他行业的用海存在冲突。根据该规划布局方案实施风电场建设将带来大量用海协调工作，而保护区、军事区、航路航线等均属不可协调的区域。现有规划方案需与其他行业的海上规划方案衔接协调，以求共同发展。

3.2 海上风电管理制度亟待完善和创新

经过前期的项目示范和部门协调，2010年8月和2011年7月，国家能源局与国家海洋局联合下发了《海上风电开发建设管理暂行办法》和《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》。管理暂行办法和实施细则的出台，旨在规范和完善海上风电建设管理程序，促进海上风电健康有序发展。文件明确提出，海上风电场原则上应在离岸距离不少于10 km、滩涂宽度超过10 km时海域水深不得少于10 m的海域布局。海上风电场布置的“双十”原则明确了我国海上风电的发展方向，有利于协调各行业用海需求，保障海上风电的有序健康发展。但现有海上风电场工程建设的实践过程表明，海上风电开发的兴起与管理制度研究制定之间存在脱节，缺乏实践，随着海上风电的快速发展，有关管理制度已经跟不上形势发展，管理制度亟待完善和创新。

3.2.1 海上风电项目预可阶段缺乏海洋管理部门的先期介入

我国已建、在建和拟建的海上项目都是由国家能源局先期确定的试验、示范和招标特许权项目，在海上风电项目上报海洋行政管理部门申请用海前，项目选址由国家能源局确定，而且前期都由项目业主开展了风力资源调查、地形水文测量、工程区地质钻探、海洋环境生态现状调查、工程可行性研究、接入系统以及其他的相关专题报告编制等大量前期调查研究工作。上报海洋部门时，其选址和布局方案均已确定。而海洋部门进行项目审查时，发现不少项目存在选址问题，例如江苏东台潮间带风电场20万kW风电特许权项目选址与江苏省人民政府批准的《江苏沿海滩涂围垦及开发利用规划纲要(2010-2020)》中围垦区范围，以及已报国家环保部待批的江苏盐城国家级珍禽自然保护区调整方案有重叠，需调整项目选址。项目选址调整直接导致前期工作作废，需针对调整后的选址重新开展上述前期调查和研究专题工作，不可避免地造成项目业主前期投入资金和时间的浪费，也凸显现有风电规划的随意性，并可能影响海上风电项目审批和管理的严肃性。

工可单位在设计海上风机布置方案时，主要考虑风机工程的使用寿命、发电效率和经济效益，将广阔的大海视为可随意占用且不用付出代价的无限空间资源，导致风电机组的间距较大，占用海域面积较大。目前，国外海上风电场的平均装机容量密度为1万kW/km2，即每100 MW装机容量占海面积为10 km2。我国现有海上风电场方案几经优化，平均装机容量密度大约为0.4万～0.8万kW/km2，平均为0.6万kW/km2，即每100 MW装机容量占海面积为15～17.5 km2。虽然我国海上风能资源较欧、美国家略差，但单位装机容量风机占用的海域面积仍远大于国外，海洋空间资源浪费现象明显。转变海洋空间资源可随意占用的设计观念，提高风机制造水平、完善运营管理机制是风电布置中节约利用海洋空间资源的关键。在现阶段，因提交海洋部门审批的风电布置方案均存在占用海域面积过大的问题，故审查中都需要进一步优化风机布置、压缩占海面积，这就导致了海上风电项目的设计方案、工程可行性报告、电缆路由、海洋环境影响评价、海域使用论证及相关专题研究都需几经反复，也从客观上造成了风电项目审批时间较长。

此外，为了节约海上风电场的建设成本，我国的风电场建设仍趋向选择离岸较近的潮间带和浅海布置。潮间带和浅海区域是海洋资源富集、海洋开发最密集的区域，也是用海需求和矛盾最集中的区域。这就造成了风电项目在用海矛盾的协调上困难重重，甚至可能导致项目最终难以开工建设。在“双十”原则的基础上，海洋管理部门需在海上风电项目的预可阶段先期介入，引导海上风电项目向离岸深水选址布置和集约节约用海，这也是海上风电的发展方向。

3.2.2 跨部门联动机制亟须建立

现有的海上风电场规划方案与港口交通规划、围填海规划、保护区、重要渔业水域等都存在海域空间交叉。就具体的海上风电项目而言，海上风电场内以及主风向的上下游几百米至上千米的范围内是不能建设大型建筑的；风机设施附近还必须禁止拖网渔业等捕捞活动，这就大大影响了海洋捕捞作业；海上风电建设还会对雷达信号产生强烈干扰，会影响国防安全等。因此，海上风电规划与建设不仅涉及发改委、能源部门、海洋部门，还涉及交通、海事、渔业、军事、环保等相关部门，但目前还没有一个跨部门的协调机制，导致能源部门编制的海上风电规划与其他部门不衔接、批准的项目与其他部门的要求有冲突，致使海上风电规划难以落实、风电项目推进举步维艰，一定程度上也打击了投身海上风电建设企业的热情，影响了海上风电行业的发展。亟须由发改委、能源和海洋部门为主体，建立跨部门联动机制，协调海上风电规划布局与项目选址及建设，保障海上风电产业的健康有序发展。

3.3 海上风电建设对海洋资源环境的影响研究甚少，累积性影响尚未凸显

海上风电场的开发实施以及运行对工程海域生态和水文地质条件等环境存在一定的影响，如海域密布的风机基础结构对水位、流速、纳潮量及海洋调节能力等水动力条件的影响、海上风电场对候鸟迁徙的干扰、对海洋生物的影响、对海床的影响、对雷达信号的干扰以及对附近海运航道的影响等。环境影响制约着海上风电的发展。

国外非常重视海上风电环境影响评估技术研究。丹麦对海上风电场环境评估与环境监测研究非常深入，研究了风电厂开发建设对有关特定鱼类种群、哺乳动物及鸟类的影响。德国也开展了一系列关于海上风电环境影响的拓展性研究，例如，投资建立海上风机的试验场，促进技术研究、生态研究以及加强知识交流和技术转让。美国对海上风电环境评估极其重视，美国鳍鱼呷海上风电场项目环境评估历经9年才完成，评估报告极其详尽阐述了海上风电场给当地鸟类、海洋动物、渔民和旅游业等造成的影响以及相关防范措施。

我国对海上风电项目的环境影响也十分重视，但由于海上风电在我国起步较晚，还缺乏海上风电建设对海洋环境、生态和资源影响的实证研究，尤其是风电场电磁辐射和噪声对海洋生物及鸟类的影响研究甚少，也缺乏适用于海上风电场环境影响评估的关键技术。尤其值得关注的是，单个风电场建设对环境生态的影响可接受，但随着海上风电项目的陆续建成，将造成沿海地区多个风电场的集中布置，由此产生的对海洋生态环境和资源开发的累积影响将会如何还未尝可知，对其他海洋资源开发和行业发展的影响又会如何也亟待研究。

4 我国海上风电发展对策建议

4.1 完善海上风电规划

由于海上风电规划在编制思路、基础资料、规模确定、风电场布局及规划协调等方面都存在不足，难以指导我国海上风电场建设的顺利推进，亟须对已有各省海上风电规划进行修改完善，并指导尚未完成规划编制省份的规划编制工作。

在进一步收集和补充调查、评价我国沿海风能资源和海底地形地貌的基础上，综合分析各行业的用海现状及需求，合理确定海上风电发展规模。选择最适宜发展风电的海域，按照集中区块布置的规划思路，调整海上风电布局方案，实现与其他海洋开发活动的和谐共存，共同发展。结合海上风力发电机组的设计制造、海上风电场建设工程技术(基础结构、机组排列、安装及运输、运行监控等)、并网技术的最新进展，提高海上风电场的平均装机容量密度，节约海洋空间资源；提倡海上风电场的离岸深水布置，减缓对海岸带地区的资源环境压力，减少与其他行业用海需求的冲突，有效开发我国深海空间资源，维护我国海洋权益。

4.2 创新海上风电管理制度

风电是重要的可再生清洁能源，是世界可再生能源发展的重要方向，海上风电是风电发展的趋势。尽管海上风电成本已大幅度下降，但是风电由于其间歇式、电价过高等问题，需要政府在政策上给予大力扶持和支持。为推进海上风力发电产业的发展，除了制定产业扶持政策，也需要创新管理制度，保障海上风电的顺利发展。

建立以发改委、能源和海洋部门为主体，交通、海事、渔业、军事、环保等相关部门参加的海上风电跨部门联动机制，在海上风电规划编制、风电项目选址审查等环节，负责协调不同行业的要求和需求，共同寻求和认可风电规划和建设方案，避免风电建设项目走弯路，推进项目审批和建设。在海上风电项目审批方面，实行一站式服务，为海上风电项目的开发提供方便，缩短项目审批时间，推进海上风电发展。

4.3 制定行业标准，规范风电场选址和风机布置

风电场选址不合理、风机布置方案造成海洋空间资源浪费是目前制约我国海上风电发展的直接原因。在现有海上风电工程实践和相关研究的基础上，应尽快制定海上风电场选址、机型选择、装机容量密度、风机布置要求等行业标准，规范风电场选址和风机布置，指导和规范海上风电项目的科学有序发展。

4.4 加强海上风电资源环境评价关键技术研究及应用示范

由于目前对海上风电资源环境评价技术研究甚少和实测资料的缺乏，海洋风能资源评估、风电建设对海洋资源环境与生态的影响评价是否符合实际情况也需要进一步验证，海洋资源环境影响在一定程度上制约着海上风电的发展。亟须加强海上风电资源环境评价关键技术研究及应用示范，以便真正了解和掌握我国海上风能资源特征及分布、风电场建设对海洋资源环境及生态的影响，指导我国海上风电场的布局和项目审批。

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1005-9857(2015)03-0007-06