海上风电基础结构研究现状及发展趋势

朱景远

摘要：风力发电是一种无污染、可持续供应的绿色能源，方便了人们的生产生活，在电力社会的文明建设中发挥着重要作用。世代变得越来越重要，他们的价值得到世界各国的认可。本文从海上风力发电的现状入手，考察我国海上风力发电面临的问题、解决方案和发展趋势。

关键词：海上风电;基础结构;现状;发展趋势

一、海上风电的发展现状

风电技术可以细分为利用海上风电、陆上风电和近海风电三种发电技术。总体而言，海上风能较大，但对于那些人口密度高、地价高、经济发达、陆上风电实际应用存在较大局限性的沿海重点城市来说，海上风电无疑仍然是不错的产业选择。同时，沿海重点城市附近的几座海上大型风力发电站也可以有效避免由于长距离风力输电过程造成的巨大电力资源浪费。与其他传统风力发电运营方式不同相比，海上远洋风电方式具有传统煤电和大型燃气煤发电无可比拟的生态环境资源优势。所有点都满足了可再生能源占总能源消耗 20% 的现有目标。

二、海上风电发展面临的问题及解决措施

1.海上风场选址不尽完善

由于海上风电在海清对地理条件要求非常高，对海上规划、海域管理、天气条件和环境保护等方面都有严格的要求，海事厅、环保厅、气象局等部门都参与其中。海上风力发电，风电场规划比较先进，但根据社会发展，现有的规划理念与目前的发展要求有很大差异，之前的考虑并不完善，因此必须制定高效的风力发电计划。通过海上风力发电相关管理协调机制与海事局、环保局、气象局等部门的联系，及时协调、合理规划海域、环境条件和利用职能。共同部署海上风电，推进海上风电建设。

2.海上风电装备技术研发相对滞后

由于我国缺乏海上风电建设和运营经验，也没有海上风电设施的设计、运营和管理经验，因此早期机械使用的海上风电设施大部分是国外设施。因此，海上风电设备的发展还存在一些不足，还在不断加大！我国应加快海上风电设施相关技术装备的系统研发，将设计、施工、并网技术融入系统研发过程，推动海上风电快速发展。同时，国家要进一步重视海上风电，在政策、资金、技术等方面大力推进海上风电。

3.缺乏先进的管理方法和信息技术手段

风力发电是一个典型的装备产业。现代管理模式和信息技术环境下的装备产业如先进制造装备业一般都具有类似于企业资源管理（ERP）的运行维护管理系统，而国内外风电产业尚没有这样的系统投入运行。因此，要援救和探讨风电场运行和维护的企业资源管理系统，实现运行维护阶段的精细化管理。

4.存在重视风电场建设而轻视运行管理的现象

在风电产业发展的初级阶段，为了快速占据有利的产业市场地位和份额，无论是风电机组制造商还是风电运营商无一例外地对风电主机生产和风电工程建设高度重视，而对后期运行维护的精细化管理缺乏重视。因此，要实现风电产业链上的知识共享和业务协作。

三、海上风电近、中、远期展望

1.近期近海风电实现大规模高速发展（2025年前）

海上风电一号台风式风力机组已全面完成开发投入应用，单机开发容量以5mw以上机型为主，机组主体底座结构涵盖台式单桩、导管架、浮式等多种结构造型，设计方案进一步完善优化。海上风电产业趋于成熟，各领域协调协调，设备运维体系完善，行业标准完善，市场竞争加剧，成本节约显着。预计到2025年发展，不再有在技术和建设能力上成为制约发展的主要因素。

2.中期深远海风电小规模示范（2025-2035年）

在深海的影响下，深海发电风能和水资源的综合开发主要通过漂浮式深海风电的基本技术类型分析来设计实现。美国能源部可再生能源实验室（nrel）的一项最新研究结果发现，欧洲80%以上的潜在中国海上海洋风能发电资源主要位于60m以上的深水湾地区，风能资源是由漂浮的风能开发的。涡轮机可达4000GW，美国和日本分别拥有2450GW和500GW的浮动风电资源。可见，发展适合深海的浮式海上风电是未来的必然趋势。然而，同样重要的是要认识到，我国沿海水域的大陆架延伸距离很长，近海水域的水深几乎没有变化。因此，远距离输电是制约我国远距离海上风力发电的关键因素，也是基础技术因素。

目前，陆上大型风电场所的柔性直流发电技术已基本被国内业界成熟掌握，并已在部分重点项目上成功进行了相关工程设计论证。因此，大规模应用海上大型风力发电相关基础设施技术和大型柔性直流发电技术的不断成熟，海上大型风力发电特大机组高压发电和直流发电运行效率的进一步提高，以及岛电网的不断加强，都将提供必要的条件。根據柔性直流的技术特点，海风电具有集群发展的特点，2025-2035年，基于海上风电市场的扩大，适合小规模海上风电示范的场所，获得吸收技术和管理未来大规模开发的经验可以为未来的发展奠定基础。

3.远期深远海风电规模化（2035—2050年）

随着深海风电示范工程的开展，基础建设技术、远距离输电等技术要素将逐步突破。持续时间，仍然需要额外的成本节约。在风电固定的情况下，机组、基础建设、打桩、打捞等成本相对恒定，优化空间有限，而浮式风电最大的特点是成本优化。风力涡轮机解决方案可以完全安装和牵引，无需桩锚，从而降低建设和安装成本。

随着近年来陆上、海上风电成本持续下降，浮式海上风电成本也将向下调整。由于在更远更深的陆上海域需要使用漂浮式大型海上风电开发技术，未来的中国海上风电将相比拥有许多更好的海上风能和水资源利用条件，更大装机容量海上风力涡轮发电机的广泛应用将帮助优化项目建设和快速安装降低成本。深海风和海上风电也将大幅度的下降。根据目前国际联合能源署（iea）等相关机构的数据预测，到2050年，海上一座漂浮式大型风力发电厂的建设开发以及建设运营成本规模预计将逐年下降50%左右。

结束语

海上风电在我国乃至整个世界上都具有广阔的发展前景，对现代人类经济生产力和生活发展产生积极性的影响。当前，我国海上利用风电技术产业发展正处于实现规模化快速发展的新阶段，研究、技术研发、资金、政策等一系列现实问题严重阻碍了我国海上利用风电相关技术的健康发展。因此，发展我国海上综合风力发电产业应充分结合本国实际国情和不同海域环境特点，通过加大国家勘察、技术联合开发、财政政策等方面的投入，为我国的发展保驾护航。

参考文献：

[1]朱荣华，李少清，张美阳.珠海桂山200MW海上示范风场风电机组导管架基础方案设计[J].风能，2013，（9）.94-98.

[2]贺广零，仲政.风浪联合作用下的海上单桩基础风力发电机组动力响应分析[J].电力建设，2012，（5）.1-7.