我国海上风电建设发展现状

中国农机工业协会风能设备分会 ■ 沈德昌

我国海上风电建设发展现状

中国农机工业协会风能设备分会 ■ 沈德昌

1　我国海上风电建设处于起步阶段

海上风电是风电技术的前沿领域，也是近年来国际风电产业发展的重点领域。目前，欧洲国家海上风电已进入规模化发展阶段。而我国海上风电尚处于起步阶段，沿海各省级能源主管部门都高度重视海上风电发展，把积极建设海上风电作为当前新能源发展的重要工作。江苏、福建、广东等省市认真梳理了纳入海上风电开发建设项目的进展情况，系统分析建设方案落实中遇到的困难和问题，提出了切实可行的解决措施和进度计划，正在加快推动我国海上风电建设的健康发展。

我国制定的海上风电上网电价为：潮间带风电场0.75元/kWh，近海风电场0.85元/kWh。沿海各省市正在酝酿出台配套支持政策。海上风电所处的沿海地区经济较为发达，具有支持海上风电发展的条件，国家鼓励省级能源主管部门向省(区、市)政府提出建议，并积极协调财政、价格主管等部门，结合本地区产业升级、能源需求、海上风电建设条件等具体情况，在国家价格主管部门确定的海上风电上网电价的基础上，研究出台本地区的配套补贴政策，进一步提高项目的收益水平和海上风电的市场竞争力。今后将切实发挥政策的支持和市场的导向作用，有效带动当地制造业发展，促进沿海地区能源结构的优化调整。但受多种因素影响，我国海上风电建设总体进展仍较为缓慢。

为了加快海上风电建设，各省级能源主管部门要按照国务院简政放权的要求，精简项目前置审批手续，简化审批流程和管理程序，建立部门间的统筹协调机制，积极做好与海洋、海事、环保、军事部门的沟通协调，明确各部门的管理和审批环节要求，公布各类手续办理流程和有关要求，解决好目前项目建设面临的矛盾和问题，帮助企业协调落实项目建设的用海场址等问题，促进具备条件的项目尽早开工建设。

2　我国海上风电装机情况

表1　海上风电开发建设规划方案统计表（2014～2016年）

2015 年，我国海上风电新增装机100 台，容量达到360.5 MW，同比增长58.4％。其中，潮间带装机58 台，容量181.5 MW，占海上风电新增装机总量的50.35％ ；其余49.65％ 为近海项目，装机42 台，容量179 MW。2015 年，上海电气的海上风电机组供应量最大，占比达83.2％ ；其次是湘电风能，海上风电吊装容量占比为13.9％。

截至2015 年底，中国已建成的海上风电项目累计装机容量达1014.68 MW。其中，潮间带为611.98 MW，占海上装机容量的60.31％，近海风电为402.7 MW ，占39.69％。截至2015 年底，海上风电机组供应商共10家，累计装机容量达100 MW 以上的有：上海电气、华锐风电、远景能源、金风科技，这4家企业海上风电机组装机容量占总量的86.6％。

截至2015 年底，在所有吊装的海上风电机组中，单机容量为4 MW 机组最多，累计装机容量达352 MW，占海上装机容量的34.69％；其次是2.5 MW 机组，装机容量占18.48％；3 MW 装机容量占17.74％；其余不同功率风电机组装机容量占比均不足10％。我国目前单机容量最大的是6 MW 机组，除联合动力和明阳风电的产品外，金风科技在2015 年新增吊装1台6 MW 机组。

表2　2008～2015年我国海上风电新增和累计装机容量

表3　2015年我国风电机组制造商海上风电累计装机容量

3　我国海上大功率风电机组设计、制造、研发的现状

3.1华锐风电大型海上风电机组研发现状

华锐风电SL6000系列风力发电机组风轮直径长达128 m，该机组可适应-45 ℃的极限温度，并通过了62.5 m/s的极限风速测试。

SL6000机组采用“2级行星+1级平行轴齿轮传动和双馈式异步发电机”技术，保证机组的高可靠性和经济性；通过优化变流器技术，使之具有优越的并网特性，电网适应能力强；此外，卓越的低电压穿越能力，可满足各国电网导则的严苛要求；在线状态监测系统(CMS)实时监测机组主轴承、齿轮箱、发电机运行状态，实现故障预诊断；特殊的防腐系统，满足了海上高盐雾和高腐蚀的运行环境；其还具有大部件自维修系统，使整台风机无需外部吊车即可对齿轮箱、发电机、叶片等核心部件进行更换，从而有效降低吊装维护成本和维护时间，提高机组可利用率。目前，SL6000型6 MW机组已安装在海上风电场，处于运行考核阶段。

3.2金风科技海上风电机组研发现状

2010年，金风科技2.5 MW海上风电机组中标了装机容量为40万kW的江苏潮间带风电场。目前，金风科技2.5 MW海上风电机组已批量应用于潮间带风电场。

面向未来，金风科技研制了6 MW直驱永磁式海上风电机组，风轮直径126 m，轮毂高度约100 m，采用永磁同步风电机和全功率变流器；目前已完成整体设计和零部件试制，样机已于2013年12月在江苏大丰安装完毕，是当前国内功率最大的直驱永磁风电机组。

3.3东方汽轮机海上风电机组研发现状

东方汽轮机研制出5 MW海上风电机组，机型采用“高速齿轮箱+永磁发电机+全功率变流器”的技术组合。该机组采用全封闭、盐雾过滤设计，具备有效的防腐功能。样机已于2013年上半年在江苏如东潮间带风电场并网发电。

3.4明阳公司研制6 MW海上风电机组

为减轻海上运输和吊装的难度，广东明阳公司研制了两叶片紧凑型6 MW海上风电机组。该机型采用“两叶片风轮+中速齿轮箱+永磁发电机+全功率变流器”的技术组合。

2014年11月3日，明阳风电6 MW 超紧凑海上风电机组在江苏如东国家实验风场成功吊装。

该机组采用“两叶片、液压独立变桨、中速齿轮箱和永磁同步发电机技术”，具有高发电量、高可靠性、低度电成本、防盐雾、抗雷击、抗台风等独特优势。与传统风力发电技术相比，其关键技术和优势体现在“超紧凑的传动链”“轻量化结构” “集成化液压系统” “全密封设计”4方面。

3.5湘电风能海上风电机组研发现状

湘电风能5 MW风电机组采用永磁直驱海上风力发电机，攻克了海上风力发电机组整机集成技术、专有单主轴承同步永磁发电机设计技术、海上风力发电机组冷却系统及防腐防潮设计技术、大功率高叶尖线速度的复合材料叶片等难关，与欧洲已在试运行的几种同功率等级的风电机组比较，具有结构简单、紧凑、运行可靠、单位功率对应质量最轻、便于维护等显著特点；并与欧洲资深海上风电运营商共同打造风机的基础设计及方便快捷的吊装方案。

目前，湘电风能已形成XD115/128等一系列5 MW风电机组，包括陆地、海上、潮间带系列机型，最长叶轮直径达128 m，大幅提高了风资源的有效利用率，是技术领先的电网友好型风电机组，具有单机功率大、风能利用效率高、经济效益好等优点。

该机组样机已于2012年在福建省福清海上风电项目和荷兰各安装1台。10台该机组产品已于2016年7月在福建省莆田平海湾海上风电项目并网发电。

3.6中船重工（重庆）海装风电海上风电机组研发现状

中船重工(重庆)海装风电自主研发的5 MW海上风电机组为变桨变速功率调节、三叶片、上风向、水平轴、高速永磁式全功率并网型风力发电设备，具有技术先进、可靠性高、可维护性好、电网适应性好等特征，具有低电压穿越能力，采用标准化、系列化、模块化设计，可对风机输出功率进行在线设置。该公司瞄准国际前沿技术，攻克难关自主研发，拥有全部知识产权。

2012年7月27日，海装风电自主研发的5 MW海上风电机组在重庆海装风电总装基地成功下线。该机组采用“全功率变流器、机舱全封闭结构+内部空空冷循环系统”。机头结构紧凑，重量比同级别风电机组轻15％。该机组已于2012年10月在江苏省如东潮间带风电场安装2台。

3.7上海电气海上风电机组研发现状

上海电气3.6 MW海上风机风轮直径达116 m，采用变速变桨恒频控制，结构紧凑。上海电气3.6 MW海上风电机组于2010年8月17日在位于临港的试验风电场中，顺利实现自动并网。

2014年 11月，上海电气-西门子4.0 MW风力发电机组下线。该机组是上海电气引进西门子设计的大容量海上风电机组，也是西门子在我国组装生产的首台世界领先的4.0 MW风力发电机组。该机组配备了长达63 m的叶片，扫掠面积可达13300 m2，比上一代产品SWT-3.6-120机组增加了18％；同时，简洁而稳固的设计使该风力发电机组比上一代产品重量更轻并且更加稳固；由于配备了新型高效驱动系统，在IEC-I标准下发电量可增加15％。所有这些因素都大幅降低了海上风力发电的成本。SWT-4.0机组已经完成GL国际型式认证，2015年该机组已在江苏省海上风电项目中批量安装运行。

3.8国电联合动力6 MW风电机组下线

由国电联合动力自主设计研发的变速变桨恒频双馈式海上风力发电机组于2011年12月25日在连云港生产基地成功下线，并于2012年11 月6日在山东省潍坊市顺利完成吊装。

该6 MW风力发电机组采用外齿圈偏航轴承、大型双列圆锥主轴承，以及短主轴的紧凑结构形式，大幅减轻了机组的重量；具有独自变桨功能的控制系统，有效降低了大兆瓦风机承受的不均匀载荷；同时还具备低电压穿越能力及动态功率调节功能，使机组具备良好的电网适应性。该机型为海上风电场设计，亦可广泛应用于陆地及潮间带环境和不同风资源条件的风场。该6 MW机组的轮毂中心高95 m，主机舱重量约240 t，尤其值得一提的是，其风轮扫掠面积为14519 m2，相当于2个标准足球场，大幅提高了捕风发电能力。

该6 MW风电机组配套的叶片长66.5 m，叶片生产采用真空灌注的制作工艺，生产效率高；使用高强、高模的碳纤维复合材料，有效降低了重量，进而降低了机组的载荷，性能稳定。

4　总结及展望

表4为我国重点企业研制海上风电机组的技术情况。

表4　我国重点企业研制的海上风电机组

从表4可以看出，部分企业采用了“高速齿轮箱+双馈发电机+变流器”的技术组合；部分企业采用了“高速齿轮箱+鼠笼异步发电机+全功率变流器”的技术组合；部分企业采用了”直驱永磁式风电机组+全功率变流器”的技术组合；也有部分企业采用了“高速齿轮箱+高速永磁式发电机+全功率变流器”的技术组合。说明我国海上风电机组的技术路线出现多样化，但采用全功率变流器的技术组合已经成为主流。

从国外海上风电机组发展来看，2015年德国西门子6 MW永磁直驱全功率变流风电机组已经在海上风电场批量安装并且成功并网发电，法国阿尔斯通公司6 MW永磁直驱全功率变流风电机组和德国Nordex公司6 MW永磁直驱全功率变流风电机组也已经在海上风电场并网发电。

因此可预测，各种全功率变流的技术组合已经成为海上风电机组的主流，其中，6 MW以上功率的永磁直驱全功率变流风电机组将在未来海上风电场建设中发挥越来越重要的作用。

2016-07-18

沈德昌(1947—)，男，本科、研究员，主要从事风能产业和技术发展方面的研究。shendc06@126.com