我国东南沿海海上风电发展分析与展望

王翘楚

(山东师范大学附属中学，山东济南 250014)

1 我国及世界海上风力发电现状

我国是目前全球第四大海上风电国，占全球海上风电8.4%的市场份额。我国海上风能发展前景广阔，优势明显，但目前实际完成的海上风电装机容量只有约160万kW，不到我国海上风能资源储备的1%。

而放眼全球，全球其他主要风电国发展速度明显快于我国。欧洲作为海上风电主要发展与研究地区，2017年其海上发电的市场占有率达到20%左右。据预测，到2023年，全球海上风电装机容量将达到54000MW左右。

2 我国沿海风电发展优势

我国作为主要风电发展国之一，发展优势显著。

2.1 资源优势

我国海岸线绵长，领海面积广大，近海风能资源丰富，据我国近海风能可利用资源分析，中国5～25m水深、50m高度海上风能技术开发量约2亿kW，25～50m水深、70m高度海上风能技术开发量约5亿kW，远高于世界其他国家。

2.2 市场优势

由于我国经济发展特点，我国经济发达地区主要分布在东南沿海，电力需求巨大。数据显示，去年11个沿海省份用电量占全社会用电量的53%。而我国传统矿产资源又主要集中在内陆，新清洁能源发电由于自身发电条件因素限制大部分分布也在中国内陆，如水力发电分布在长江黄河上游地区，传统风电主要分布在西藏、新疆等风力资源丰富的山区，从而导致我国沿海电力负荷中心电力供应不足，而且需要远距离输电。据统计，2013年全国跨地区输电线路总计送端电量2907.2亿千瓦时，受端电量2006.2亿千瓦时，损失电量91亿千瓦时，平均输电损耗率4.34%，直接损失高达千亿元。随着我国经济不断发展，我国平均输电损耗率也呈逐年增长趋势，再加之在我国陆上风电行业中，一向存在西部地区产能过剩，而剩余电力难以顺利向东部地区传输而被浪费的问题，能源跨区运输调控前景不容乐观。

这便突出了海上风电的地域优势，与陆上风电不同，海上风电由于紧邻我国电力负荷中心，消纳前景非常广阔。不但免去了长距离输电带来的电能损耗，还省去了输送设备的搭建和维护成本，为海上风电自身带来了巨大优势。

2.3 技术优势

我国作为传统风电国，风电装机容量已占全球总量的1/4，基础技术构架完整，为我国发展海上风电提供了坚实基础，而海洋方面由于对于石油钻井平台等方面的研究，对其发展也有所帮助。我国对于海上风力发电并不陌生，并已对其进行了实践。

2.4 海上风力发电优势

传统陆上风力发电由于风电自身原因，不可避免地产生噪声较大、占地面积较大等问题。而相较陆上风电而言，海上风电具有对环境和居民的负面影响较少、风速更为稳定、空间广阔、允许风机机组更为大型化等优势。

风力发电作为国际上主要清洁能源发电方式之一，其技术已经非常成熟，而作为以风能为原始能量来源的发电方式，其原动力必然是关注的焦点。但陆上风电场因为其自身原因，必然会有诸多发展限制，就此问题，国际上海上风力发电这一发展方向越来受越重视。

3 我国海上风电发展方向

海上风机的支撑技术主要有底部固定式支撑和漂浮式支撑两类，底部固定式支撑主要适用于近海25m以内的海域使用，而悬浮式支撑主要适用于水深75～500m的范围。

随着我国海上风电的发展，我国近海风能资源越来越少，海上风电只能向远海扩展，而且与近海相比，远海对过往船只和陆地居民生活的影响更小。这必然导致处于深水区的中远海将是未来开发的重点区域，而对于此漂浮式风电是开发这些海域的关键手段之一。

对于漂浮风电场的研究，全球各主要海上风电也都在加大研究力度，2017年10月18日，全球首座漂浮式风电场Hywind在苏格兰东海岸正式投产运行，该风电场由挪威国家石油公司和Masdar公司联合投资建设，离岸距离25km，总装机30MW。截至2018年1月底，风场已正常运行3个月，其表现大大超出外界的预期，为我国悬浮式风电发展提供了样本。

4 海上风电技术未来结合波浪能发展展望

海上风电作为未来风电发展的趋势，其发展必然具有多方向性。发展海上风电技术的同时可结合如波浪能发电装置或潮汐涡轮机共同发电，进一步节约成本，提高发电效率。

4.1 波浪能发电

海洋波浪蕴藏着巨大的能量，以正弦波浪为例，每米波峰宽度的功率P≈HTkW/m。式中，H为波峰高度，T为波周期。通过波浪能发电机可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、汽轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。全球有经济价值的波浪能开采量估计为1亿～10亿kW。中国波浪能的理论储量为7000万kW左右。

与悬浮式风电机相同，我国研制的“鹰式一号”波浪能发电机同样采用悬浮式发电技术，这就为风电和波浪能发电结合提供了可能。

4.2 潮汐涡轮机

与波浪能利用相同，潮汐单体涡轮机也是结合的一个方向，与利用波浪能不同，潮汐涡轮机利用潮汐能转换为动能发电。与国内普遍建造潮汐发电站不同，单转子潮汐涡轮机不需要耗巨资建立电站，单个电机便可发电，这为与风电机结合发展提供了基础。

无论是与波浪式发电机还是与潮汐式电机结合，都是利用风力发电塔这一基础平台，其好处主要有以下几个方面。

(1)成本问题。海上风电因为其自身建造难度系数大，海底电缆搭建复杂，建造成本一直居高不下，而使其与发电机结合，可以在搭建一套海底运输电网的条件下实现多方向，降低成本的同时提高发电效率。

(2)自身重力问题。无论海上风机建构采用的支撑技术是底部固定式支撑还是漂浮式支撑，其重力沉箱一直是必需构件，而发电机的结合利用在发电的同时，便起到了固定作用，无论是上述哪种发电方式，涡轮机自身重量都可以起到固定作用。