最清洁的能源

周军

我国海上风电从无到有，从探索期、培育期进入了高速发展期。海上风电的布局也从潮间带、浅海，逐渐向深海、远海挺进。截至2021年底，我国海上风电占全球海上风电装机总量的48%，位居全球第一，为我国绿色低碳的新能源发展闯出一条新路。

全球海上风电起源于欧洲，迄今已有约30年的历史。全球风能理事会发布的《全球风能报告2022》显示，2021年，全球海上风电新增装机容量同比增长两倍，创历史最大增幅。为应对气候变化，各国都在能源结构和生产方式上寻求变革。

大海到底有何魔力，吸引各国争相将大风车树立在蔚蓝的海面上？与陆上建设风电场相比，海上风能资源丰富、储量大，可集中连片大规模开发。而且，海上的风资源禀赋好、风速大、功率密度高。更为关键的是，风电场的建设需要大量的空间场地，海洋面积广阔，没有地表障碍物限制，可不断向远海深海开拓。

在我国，发展海上风电有特别的优势。我国海上风电资源丰富，相比于陆上风电资源，其到达沿海等高能源需求地区的距离短、成本低，适合大规模开发。福建、浙江、山东、江苏、广东等用电大省，正好都是沿海地区。

我国拥有1.8万多千米的大陆海岸线，海上风资源开发潜力巨大。如今，我国新增海上风电规模已位居全球第一，成为全球最重要的海上风电市场之一。

然而，风电产业从陆地走向海洋绝非易事：首先是自然环境更为复杂。在陆地上架设风机只需考虑风载荷的影响，但在海上，风机遭遇的环境载荷来自风、浪、流的联合作用。南方沿海台风频发，渤海冬季海冰入侵，对风机和基础的强度与疲劳性能提出了更高要求。此外，高湿、高盐的环境会加剧叶片的腐蚀，不光会导致发电量的下降，严重时还会损毁风机设备。

海底地形、地质较为复杂，特别是东海、南海海域海底起伏陡峭、遍布礁石及孤石，有的裸岩坚硬如铁，对工程施工提出了严苛的要求。面对复杂的海洋环境，只有大力推进科技创新，才能实现风力资源的高效利用。

此前，我国在海洋工程上发展的漂浮式平台技术主要针对油气开采，无论是海下水深、承担载荷、安全系数以及经济指标都与海上风电的漂浮式平台有很大差别。而且国际规范的适用性不足，因此尽管欧洲等国家的漂浮式技术与建造经验相对成熟，却并不完全适用于我国的海上漂浮式风电建设。

遥远的海上风场，怎样将电送上岸？

在所有海域铺设海缆不可行。如果大规模开发、远距离输送，海缆的成本将很难负担得起，海域的建设更不允许。中国“御风人”想到一个办法：建设“海缆路由”——海上换流站，用柔性直流将电从远方送来。

在江苏如东离岸50千米的黄沙洋海域，行船远眺，高度約15层楼的海上换流站稳稳地立在大海上，向过往的船舶凸显着存在感。而在海底，一根根海缆正深埋在淤泥海床下，将海上风电场的电能汇聚于此，再通过换流站转换为损耗更低的直流电后，送至陆上。如果简单地将直流与交流相比，同样断面的线缆，直流可以多输送4倍电能，成本下降的同时还可以减少工程对海域的干扰与占用。

电网要实现稳定运行，控制好电压和频率两项指标至关重要。它们相当于一个人的血压和心率。柔性直流不仅输送电能，还能调节电压。它的应用就像人有了强健的心脏和血管，能很好地控制心率和血压。

就成套设备而言，我国海上风电现有的运维船舶更适合距离海岸较近的风电场作业，且运载能力有限。随着海上风电场离岸距离的增加，船舶的油耗成本、承载能力以及对抗恶劣天气的能力都将限制其在运维作业中的应用。因此，未来急需加速制造更多更适合我国海上风电运维的专业化船舶并投入使用。

浩瀚海洋，风起电至。中国的大风车在更广阔的海域安家落户，继续着变海风为能源的努力。