車研咨詢www.zhongyich.com發(fā)布的《中國海上風(fēng)電市場投資建設(shè)與發(fā)展前景預(yù)測深度調(diào)研分析報告(2024版)》,分析了我國海上風(fēng)電法律法規(guī)、政策規(guī)劃、技術(shù)發(fā)展、投資建設(shè)、運營管理、裝機容量、發(fā)電量、消納保障、上網(wǎng)電價、財政補貼、發(fā)展趨勢等。
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一、海上風(fēng)電市場概述
(一)海上風(fēng)電界定
海上風(fēng)電項目(offshore wind power project)是指沿海多年平均大潮高潮線以下海域的風(fēng)電項目,包括在相應(yīng)開發(fā)海域內(nèi)無居民海島上的風(fēng)電項目。
1、按照海水深度分類
海上風(fēng)電場包括潮間帶和潮下帶灘涂風(fēng)電場、近海風(fēng)電場和深海風(fēng)電場。
(1)潮間帶和潮下帶灘涂風(fēng)電場:在沿海多年平均大潮高潮線以下至理論最低潮位以下5m水深內(nèi)的海域開發(fā)建設(shè)的風(fēng)電場。
根據(jù)潮汐作用的范圍,海岸帶可劃分為如下幾部分。
1)潮上帶。指平均大潮高潮線以上至特大潮汛或風(fēng)暴潮作用上界之間的地帶。常出露水面,蒸發(fā)作用強,地表呈龜裂現(xiàn)象,有暴風(fēng)浪和流水痕跡,生長著稀疏的耐鹽植物。常被圍墾。
2)潮間帶。指平均大潮低潮線至平均大潮高潮線之間的地帶。此帶周期性地受海水的淹沒和出露,侵蝕、淤積變化復(fù)雜,灘面上有水流沖刷成的潮溝和浪蝕的坑洼,是發(fā)展海水養(yǎng)殖業(yè)的重要場所。
3)潮下帶。指平均大潮低潮線以下的潮灘及其向海的延伸部分。水動力作用較強,沉積物粗。
(2)近海風(fēng)電場:在理論最低潮位以下5-50m水深的海域開發(fā)建設(shè)的風(fēng)電場。
(3)深海風(fēng)電場:在理論最低潮位以下50m水深的海域開發(fā)建設(shè)的風(fēng)電場。
(1)著床式(固定式/固樁式)海上風(fēng)電場
著床式海上風(fēng)電機組直接固定在平淺的海底。
潮間帶和潮下帶灘涂風(fēng)電場與近海風(fēng)電場,屬于著床式海上風(fēng)電場。
一個海上風(fēng)電機組一般是由海面下的基礎(chǔ)部分(樁基與導(dǎo)管架)和海面上的塔筒、風(fēng)機組成。
樁基是海上風(fēng)電設(shè)備的支撐基礎(chǔ),其上端與風(fēng)電塔筒連接,下端深入數(shù)十米深的海床地基中,用以支撐和固定海上的風(fēng)電塔筒以及風(fēng)電機組;導(dǎo)管架是海上風(fēng)電設(shè)備的組合式支撐基礎(chǔ),由上部鋼制桁架與下部多樁組配而成,上端與風(fēng)電塔筒相連、下端嵌入海床地基中,起到連接和支撐作用,適用于復(fù)雜地質(zhì)地貌的海洋環(huán)境。
按照樁基數(shù)量,著床式風(fēng)電又可以分為單樁基與導(dǎo)管架多樁基。單樁式海上風(fēng)電是指采用單樁嵌入海床形成的海上風(fēng)力發(fā)電機組的基礎(chǔ)。較適用于水深較淺的風(fēng)電場。導(dǎo)管架多樁基結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于單機容量較大、水位較深、地質(zhì)條件較差的近海風(fēng)電場。
1)單樁基海上風(fēng)電

2)導(dǎo)管架多樁基海上風(fēng)電
2019年4月,在中廣核陽江南鵬島海上風(fēng)電基地首個四樁導(dǎo)管架吊裝完成這是國內(nèi)最大的海上風(fēng)電導(dǎo)管架。(如下圖)
導(dǎo)管架是在碼頭拼裝完成,由大型運輸船運輸?shù)胶I巷L(fēng)電基地,再整體吊裝。海上風(fēng)電施工精準度要求高,導(dǎo)管架的安裝,水平度偏差不能超過萬分之五,還是在水面下操作。導(dǎo)管架安裝完成后,上面再安裝作業(yè)平臺、風(fēng)筒和風(fēng)機。


(2)浮動式(漂浮式)風(fēng)電場
浮動式(漂浮式)海上風(fēng)電機組一般安裝在浮動平臺上,并通過錨索進行固定。
深海風(fēng)電場一般采用浮動式風(fēng)電機組。
當(dāng)水深超過50米后,海上風(fēng)電項目在地質(zhì)勘測、施工建設(shè)南都、投資成本都會大幅提升,要進一步開發(fā)遠海風(fēng)能資源,浮動式風(fēng)電是最優(yōu)選擇。
分類 | 著床式海上風(fēng)電場 | 浮動式風(fēng)電場 | |
樁基 | 導(dǎo)管架 | ||
潮間帶和潮下帶灘涂風(fēng)電場 | √ | × | |
近海風(fēng)電場 | √ | √ | |
深海風(fēng)電場 | × | √ | |
目前,全球范圍內(nèi),主要以著近海床式海上風(fēng)電場為主,深遠海漂浮式風(fēng)電以示范項目為主。隨著近海風(fēng)電布局的完善,各國開始開發(fā)深遠海風(fēng)電項目。
(三)海上風(fēng)電優(yōu)劣勢
(1)不占用土地資源
與陸上風(fēng)電相比,海上風(fēng)電多建設(shè)在近海,不占用占用土地資源。
(2)海上資源稟賦高
海上的風(fēng)資源稟賦好,風(fēng)速大、功率密度高。
在同樣的地理位置,海上風(fēng)電比陸上風(fēng)電利用小時數(shù)高出20%至70%。
海上風(fēng)電具有風(fēng)能資源的能量效益比陸地風(fēng)電場高,平均空氣密度較高,發(fā)電效率比陸上風(fēng)電高出20%-40%。
(3)發(fā)電量大
相較于陸上風(fēng)電機組,海上風(fēng)電機組單機容量更大,年發(fā)電量大。
(4)受外界環(huán)境影響小
海上風(fēng)湍流強度小、風(fēng)切變小,受地形和氣候的影響也比陸上更小。此外,海上風(fēng)電場建設(shè)受噪音、景觀、電磁波等問題的限制少。
(5)距離負荷中心區(qū)域較近
我國陸上風(fēng)能豐富的地區(qū)遠離電力主消費地,存在消納難的問題。海上風(fēng)電可以解決陸上風(fēng)電面臨的產(chǎn)與消的矛盾,因為我國很多用電大省是臨海的。
(6)可大規(guī)模開發(fā)
風(fēng)電場的建設(shè)需要大量的空間場地,海洋面積廣闊,沒有地表障礙物限制,可不斷向遠海深海開拓。
(1)自然環(huán)境更為復(fù)雜
在陸地上架設(shè)風(fēng)機只需考慮風(fēng)載荷的影響,但在海上,風(fēng)機遭遇的環(huán)境載荷來自風(fēng)、浪、流的聯(lián)合作用。南方沿海臺風(fēng)頻發(fā),渤海冬季海冰入侵,對風(fēng)機和基礎(chǔ)的強度與疲勞性能提出更高要求。此外,高濕、高鹽的環(huán)境會加劇對葉片的腐蝕,不光導(dǎo)致發(fā)電量的下降,嚴重時還會損毀風(fēng)機設(shè)備。
海底地形、地質(zhì)較為復(fù)雜,特別是東海、南海海域起伏陡峭、遍布礁石及孤石,有的海底高差大,有的裸巖堅硬如鐵,對工程施工提出了嚴苛的要求。
(2)建設(shè)成本高
自然環(huán)境的復(fù)雜導(dǎo)致建造難度大、技術(shù)要求高。
風(fēng)機吊裝是難度最大、精度要求最高的環(huán)節(jié)。一般來說,海上風(fēng)機吊裝需借助平臺船。一旦作業(yè),平臺船4根樁腿深深插入海床,維持作業(yè)平臺穩(wěn)定。在船不穩(wěn)的條件下,根據(jù)潮汐變化規(guī)律選擇吊裝時間。同時密切關(guān)注天氣變化,判斷是否有利于作業(yè)。有時為了安裝一支葉片,要等待數(shù)個小時。
另外還需要鋪設(shè)海底電纜,連接風(fēng)電場和電網(wǎng),建設(shè)成本遠高于陸地風(fēng)電。海上風(fēng)電的建設(shè)成本通常是陸上的2倍以上。
海上風(fēng)電的風(fēng)機成本占總成本比例低至三分之一,基建和電網(wǎng)建設(shè)成本則高出陸上風(fēng)電。比如,同樣一噸水泥運到島上要貴出幾十元;如果一條海纜損壞,不僅要損失1億元,而且從出現(xiàn)故障到處理完畢要長達1個月時間。
(3)運維成本高
除初期建設(shè)造價高外,我國海上風(fēng)電場整體的運維成本,遠高于同等裝機容量的陸上風(fēng)電場運維成本。
(4)用海權(quán)審批復(fù)雜
發(fā)展海上風(fēng)電可能影響海陽生態(tài),在用海權(quán)上,海上風(fēng)電開發(fā)在協(xié)調(diào)管理方面的難度也很大。