我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、問(wèn)題和措施

黃維學(xué)，方 濤

相比陸上風(fēng)電，海上風(fēng)電有很多優(yōu)點(diǎn)，如：節(jié)約土地資源[1]，噪聲和視覺(jué)對(duì)公眾影響小；海上發(fā)展空間受限制程度小；風(fēng)能資源比陸上大，風(fēng)速高，離岸10 km的海上風(fēng)速通常比沿岸陸上高約25%；湍流強(qiáng)度低，海水表面粗糙度低，使在風(fēng)電機(jī)組上的疲勞載荷減少，設(shè)備使用壽命延長(zhǎng)；由于風(fēng)切變小，可降低塔筒高度，從而降低了風(fēng)電機(jī)組的成本。因此許多沿海國(guó)家已將海上風(fēng)電作為新的發(fā)展方向。

我國(guó)政府在2009年的哥本哈根大會(huì)上對(duì)國(guó)際社會(huì)做出了非化石能源滿足2020年15%能源消費(fèi)需求的承諾，隨后又提出2020年我國(guó)單位GDP二氧化碳排放強(qiáng)度較2005年減少40%～50%的目標(biāo)。雖然我國(guó)風(fēng)力資源非常豐富，但是資源分布與電力需求并不匹配，東南沿海地區(qū)電力需求大，風(fēng)電場(chǎng)接入方便，但土地資源緊張，可用于建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的面積有限。而廣大的“三北”地區(qū)風(fēng)資源豐富，可建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的面積較大，但其電網(wǎng)建設(shè)相對(duì)薄弱，電力需求相對(duì)較小，需要將電力輸送到較遠(yuǎn)的電力負(fù)荷中心。東部沿海地區(qū)的海上風(fēng)資源豐富且距離電力負(fù)荷中心很近，開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電場(chǎng)將有效改善東部沿海地區(qū)的電力供應(yīng)情況。

1 我國(guó)沿海地區(qū)的風(fēng)能資源

我國(guó)有海岸線約1 800 km，東南沿海及其附近島嶼是風(fēng)能資源豐富地區(qū)，如山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西和海南等省（市）沿海近10 km寬的地帶，年風(fēng)功率密度在200 W/m2以上，沿海島嶼有效風(fēng)能密度在300 W/m2以上。近海10 m水深的風(fēng)能資源約1億kW，近海20 m水深的風(fēng)能資源約3億kW，近海30 m水深的風(fēng)能資源約4．9億kW。潮間帶、近海和中等水深風(fēng)電可開(kāi)發(fā)區(qū)域范圍非常寬廣（見(jiàn)圖1）。

2 我國(guó)海上風(fēng)電的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 各省規(guī)劃情況

2010年3月，國(guó)家能源局下發(fā)通知，要求遼寧、河北、天津、上海、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、廣西、海南省（區(qū)、市）申報(bào)海上風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目的規(guī)劃。到2020年我國(guó)各省（區(qū)、市） 海上風(fēng)電規(guī)劃已取得初步成果（見(jiàn)表1）。

2.2 海上風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

自2007年11月8日，中國(guó)海洋石油總公司投

圖1 潮間帶、近海和中等水深風(fēng)電可開(kāi)發(fā)區(qū)域

表1 各省（區(qū)、市）海上風(fēng)電規(guī)劃初步成果

資并自主建造安裝的第一座海上風(fēng)力發(fā)電站投產(chǎn)開(kāi)始我國(guó)海上風(fēng)電項(xiàng)目發(fā)展十分迅猛，其中，東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)于2009年9月4日首批3臺(tái)機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電，2010年10月8日，我國(guó)首輪100萬(wàn)kW海上風(fēng)電特許權(quán)項(xiàng)目招標(biāo)完成。

2010年9月28日我國(guó)乃至全球首個(gè)潮間帶風(fēng)電場(chǎng)國(guó)電龍?jiān)闯遍g帶試驗(yàn)風(fēng)場(chǎng)全部投產(chǎn)發(fā)電。

2.3 風(fēng)機(jī)整機(jī)商發(fā)展現(xiàn)狀

由華銳風(fēng)電負(fù)責(zé)建設(shè)的“國(guó)家能源海上風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)中心”于2010年1月6日正式獲得國(guó)家能源局授牌。而且國(guó)內(nèi)功率最大的6 MW樣機(jī)也已于2011年6月正式出產(chǎn)下線。

其他諸如金風(fēng)科技、湘電、東汽、上海電氣、海裝風(fēng)電以及聯(lián)合動(dòng)力等諸多企業(yè)也都斥巨資大舉進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域，通過(guò)購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)利技術(shù)及建立產(chǎn)業(yè)基地，力圖在3～5年內(nèi)形成整機(jī)制造能力，甚至建成完整產(chǎn)業(yè)鏈，其中在某些技術(shù)領(lǐng)域已取得一定進(jìn)展。

3 存在的問(wèn)題

3.1 近海風(fēng)資源評(píng)估滯后

與風(fēng)電制造領(lǐng)域的火熱場(chǎng)面相比，我國(guó)海上風(fēng)電的前期準(zhǔn)備工作并不夠充分，陸上大規(guī)模普查風(fēng)力資源還沒(méi)有完全查清楚，而海上的風(fēng)力資源普查則剛剛開(kāi)始[3]，盡管中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能評(píng)估中心正在收集目前一切可利用的數(shù)據(jù)、觀測(cè)資源、衛(wèi)星資料，進(jìn)行近海風(fēng)資源及其開(kāi)發(fā)環(huán)境評(píng)估，但這個(gè)工作需要持續(xù)比較長(zhǎng)的時(shí)間，加上收集和處理海上風(fēng)能資源評(píng)估資料比較困難，不確定性也很大，所以導(dǎo)致我國(guó)在近海風(fēng)能資源評(píng)估方面相當(dāng)滯后，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)海上風(fēng)能資源的有效開(kāi)發(fā)利用和海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

3.2 整機(jī)技術(shù)自主研發(fā)能力弱

海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)是集空氣動(dòng)力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)和制造、發(fā)電技術(shù)、電力電子、控制技術(shù)、高可靠性設(shè)計(jì)和海洋工程為一體的綜合性技術(shù)。即使像在海上風(fēng)電已有十多年的經(jīng)驗(yàn)的歐洲公司，也還沒(méi)有研發(fā)出專(zhuān)用的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)[4]；由于我國(guó)海上風(fēng)電起步晚，歐洲公司對(duì)我國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖，在這種條件下，與火電、水電和核電相比，海上風(fēng)電技術(shù)研發(fā)人才嚴(yán)重不足，特別是系統(tǒng)掌握風(fēng)電理論并具有海上風(fēng)電工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人才相當(dāng)匱乏，導(dǎo)致我國(guó)海上風(fēng)電整機(jī)技術(shù)自主研發(fā)能力相當(dāng)薄弱，難于適應(yīng)當(dāng)前我國(guó)海上風(fēng)電快速發(fā)展的需要，成為我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展的最主要障礙。

3.3 海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系不健全

就世界范圍而言，基本上還沒(méi)有形成一套獨(dú)立的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)、安裝、運(yùn)行和維護(hù)體系，海上一些特殊問(wèn)題還沒(méi)有得到很好解決。

至于我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系則更加不完善，風(fēng)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品認(rèn)證與測(cè)試、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程管理、安裝、運(yùn)行和維護(hù)等基礎(chǔ)都還比較薄弱、宏觀選址和微觀選址技術(shù)研究不夠深入，大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù)以及風(fēng)電對(duì)接入電網(wǎng)影響等研究工作不足，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系并不完善。但是國(guó)內(nèi)許多企業(yè)無(wú)視我國(guó)風(fēng)電缺乏核心技術(shù)、國(guó)產(chǎn)風(fēng)機(jī)設(shè)備質(zhì)量差，缺少產(chǎn)業(yè)體系規(guī)范的現(xiàn)實(shí)，企業(yè)盲目投資和地方項(xiàng)目無(wú)序上馬，造成大量資源浪費(fèi)，影響海上風(fēng)電的健康發(fā)展。

3.4 海上風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性不高

盡管海上風(fēng)電具有風(fēng)速高、風(fēng)向穩(wěn)定、有效利用小時(shí)明顯高于陸上風(fēng)電場(chǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但是海上風(fēng)電場(chǎng)由于建設(shè)、安裝、入網(wǎng)以及維護(hù)難度的增加，投資成本遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電場(chǎng)。就東海大橋風(fēng)電示范項(xiàng)目而言，目前確定的含稅上網(wǎng)電價(jià)為0.978元/(kW·h)，比陸上風(fēng)電特許權(quán)招標(biāo)電價(jià)相比高出近1倍。即使這樣，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家還預(yù)測(cè)該項(xiàng)目仍難以實(shí)現(xiàn)收支平衡。依據(jù)國(guó)外海上風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，以我國(guó)當(dāng)前海上風(fēng)電的建設(shè)成本，電價(jià)至少要達(dá)到1.2元/(kW·h)以上才能盈利[5]。所以海上風(fēng)電高昂的成本是阻礙其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的主要因素之一。

4 急需采取的措施

4.1 盡快開(kāi)展海上風(fēng)資源勘測(cè)和評(píng)估

風(fēng)能資源探測(cè)、分析是海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的前期工作，是指導(dǎo)海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的重要依據(jù)之一，不管是選用進(jìn)口的海上風(fēng)機(jī)還是自主開(kāi)發(fā)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在大規(guī)模開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電之前，都必須對(duì)海上風(fēng)資源詳查取得第一手資料并進(jìn)行深入的研究分析。這一點(diǎn)在投資風(fēng)險(xiǎn)大的海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)中表現(xiàn)尤為突出，任何與實(shí)地風(fēng)資源的偏差都將影響整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)將來(lái)的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。因此國(guó)家應(yīng)盡早開(kāi)展近海風(fēng)能資源普查、加強(qiáng)實(shí)地測(cè)風(fēng)工作并進(jìn)行風(fēng)資源評(píng)估，為海上風(fēng)電建設(shè)規(guī)劃提供可靠的基礎(chǔ)資料，使海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)做到有序開(kāi)發(fā)，先易后難，取得經(jīng)驗(yàn)，減少風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 加強(qiáng)海上風(fēng)電自主研發(fā)能力

政府應(yīng)該通過(guò)相關(guān)政策來(lái)支持和整合國(guó)內(nèi)有限的研發(fā)資源，聚集全球頂尖的風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)人才，聯(lián)合國(guó)際、國(guó)內(nèi)頂尖高等院校和研究機(jī)構(gòu)，進(jìn)行海上風(fēng)電裝備設(shè)計(jì)和制造、部件與整機(jī)的測(cè)試、風(fēng)機(jī)并網(wǎng)、網(wǎng)機(jī)聯(lián)動(dòng)等技術(shù)方面的研究，建成全球技術(shù)水平最高、設(shè)備最先進(jìn)，研發(fā)和試驗(yàn)?zāi)芰ψ顝?qiáng)的風(fēng)電技術(shù)裝備研發(fā)機(jī)構(gòu)。同時(shí)鼓勵(lì)有關(guān)企業(yè)通過(guò)加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)和產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，在風(fēng)機(jī)核心技術(shù)研發(fā)上有所突破。這樣才能跟上國(guó)外風(fēng)電先進(jìn)技術(shù)，在解決我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展面臨的技術(shù)難題的同時(shí)，引領(lǐng)全球風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展。

4.3 加快海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)

海上風(fēng)電的大規(guī)模發(fā)展必須要有一套適合的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，所以應(yīng)加快風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，加快現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的修訂、整合和完善。根據(jù)我國(guó)國(guó)情研究制定新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，形成統(tǒng)一、完整、符合我國(guó)國(guó)情的海上風(fēng)電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)體系，可采用先有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，再到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，最后形成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的模式。

研究建立風(fēng)電設(shè)備檢測(cè)、認(rèn)證制度，建立行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)電整機(jī)和關(guān)鍵部件必須通過(guò)國(guó)家認(rèn)可的檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)的檢測(cè)和認(rèn)證后方可進(jìn)入市場(chǎng)。支持風(fēng)電設(shè)備公共技術(shù)平臺(tái)建設(shè)，依托科研院所和重點(diǎn)企業(yè)，建設(shè)一批風(fēng)電檢測(cè)、試驗(yàn)機(jī)構(gòu)，重點(diǎn)支持海上風(fēng)電零部件和整機(jī)檢測(cè)和測(cè)試、新能源接入測(cè)試等機(jī)構(gòu)的建設(shè)，加快風(fēng)電產(chǎn)品認(rèn)證體系和能力建設(shè)，逐步推進(jìn)風(fēng)電設(shè)備企業(yè)和產(chǎn)品強(qiáng)制性認(rèn)證。

鑒于丹麥在總結(jié)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，把很重要一部分原因歸結(jié)到風(fēng)電機(jī)組的質(zhì)量認(rèn)證和采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上。因此我國(guó)也必須建立起標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)和認(rèn)證三個(gè)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系，來(lái)保證風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行可靠性。

4.4 提高經(jīng)濟(jì)性

我國(guó)海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)處于初級(jí)階段，技術(shù)還不成熟、海上基礎(chǔ)、運(yùn)輸和安裝、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)還很少，導(dǎo)致投資成本與營(yíng)運(yùn)成本較高是難免的，國(guó)家應(yīng)該在稅收和電價(jià)政策上給予企業(yè)一定的優(yōu)惠空間，結(jié)合國(guó)家有關(guān)財(cái)稅政策，制定適合海上風(fēng)電發(fā)展的電價(jià)政策，只有使海上風(fēng)電20年經(jīng)營(yíng)期的度電成本的上網(wǎng)電價(jià)在投資者合理收益范圍之內(nèi)才能使海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康、快速的發(fā)展起來(lái)。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)近海風(fēng)資源非常豐富，東南沿海一帶未來(lái)的海上風(fēng)場(chǎng)處于用電負(fù)荷中心，加上我國(guó)節(jié)能減排的壓力非常大，所以雖然我國(guó)海上風(fēng)力發(fā)電處于開(kāi)發(fā)的初級(jí)階段，但是發(fā)展非常迅速。而盡快開(kāi)展近海風(fēng)資源的探測(cè)和評(píng)估，加強(qiáng)我國(guó)海上風(fēng)電的自主研發(fā)能力，建立健全的海上風(fēng)電設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)和認(rèn)證體系，制定合理的電價(jià)和稅收政策，則是盡早實(shí)現(xiàn)我國(guó)沿海海上風(fēng)電的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，確保海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康穩(wěn)定發(fā)展的必由之路。

[1]王徽，黃成力.海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù).上海節(jié)能，2007（1）：23-26.

[2]胡東等.風(fēng)電接入對(duì)海上油田平臺(tái)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響 [J].電網(wǎng)技術(shù)，2009,33（9） 78283.

[3]朱晨，“襁褓”中的海上風(fēng)電，商務(wù)周刊，2008年7月5日

[4]武春霞，顧為東.海上風(fēng)電需從長(zhǎng)計(jì)議 [J].高科技與產(chǎn)業(yè)化，2009， （9）：45-48.

[5]賀德馨.2020年中國(guó)的科學(xué)和技術(shù)發(fā)展研究 [J].科技和產(chǎn)業(yè),2004,4(1)：36.