我國海上風電建設發展現狀

中國農機工業協會風能設備分會 ■ 沈德昌

我國海上風電建設發展現狀

中國農機工業協會風能設備分會 ■ 沈德昌

1　我國海上風電建設處于起步階段

海上風電是風電技術的前沿領域，也是近年來國際風電產業發展的重點領域。目前，歐洲國家海上風電已進入規?；l展階段。而我國海上風電尚處于起步階段，沿海各省級能源主管部門都高度重視海上風電發展，把積極建設海上風電作為當前新能源發展的重要工作。江蘇、福建、廣東等省市認真梳理了納入海上風電開發建設項目的進展情況，系統分析建設方案落實中遇到的困難和問題，提出了切實可行的解決措施和進度計劃，正在加快推動我國海上風電建設的健康發展。

我國制定的海上風電上網電價為：潮間帶風電場0.75元/kWh，近海風電場0.85元/kWh。沿海各省市正在醞釀出臺配套支持政策。海上風電所處的沿海地區經濟較為發達，具有支持海上風電發展的條件，國家鼓勵省級能源主管部門向省(區、市)政府提出建議，并積極協調財政、價格主管等部門，結合本地區產業升級、能源需求、海上風電建設條件等具體情況，在國家價格主管部門確定的海上風電上網電價的基礎上，研究出臺本地區的配套補貼政策，進一步提高項目的收益水平和海上風電的市場競爭力。今后將切實發揮政策的支持和市場的導向作用，有效帶動當地制造業發展，促進沿海地區能源結構的優化調整。但受多種因素影響，我國海上風電建設總體進展仍較為緩慢。

為了加快海上風電建設，各省級能源主管部門要按照國務院簡政放權的要求，精簡項目前置審批手續，簡化審批流程和管理程序，建立部門間的統籌協調機制，積極做好與海洋、海事、環保、軍事部門的溝通協調，明確各部門的管理和審批環節要求，公布各類手續辦理流程和有關要求，解決好目前項目建設面臨的矛盾和問題，幫助企業協調落實項目建設的用海場址等問題，促進具備條件的項目盡早開工建設。

2　我國海上風電裝機情況

表1　海上風電開發建設規劃方案統計表（2014～2016年）

2015 年，我國海上風電新增裝機100 臺，容量達到360.5 MW，同比增長58.4％。其中，潮間帶裝機58 臺，容量181.5 MW，占海上風電新增裝機總量的50.35％ ；其余49.65％ 為近海項目，裝機42 臺，容量179 MW。2015 年，上海電氣的海上風電機組供應量最大，占比達83.2％ ；其次是湘電風能，海上風電吊裝容量占比為13.9％。

截至2015 年底，中國已建成的海上風電項目累計裝機容量達1014.68 MW。其中，潮間帶為611.98 MW，占海上裝機容量的60.31％，近海風電為402.7 MW ，占39.69％。截至2015 年底，海上風電機組供應商共10家，累計裝機容量達100 MW 以上的有：上海電氣、華銳風電、遠景能源、金風科技，這4家企業海上風電機組裝機容量占總量的86.6％。

截至2015 年底，在所有吊裝的海上風電機組中，單機容量為4 MW 機組最多，累計裝機容量達352 MW，占海上裝機容量的34.69％；其次是2.5 MW 機組，裝機容量占18.48％；3 MW 裝機容量占17.74％；其余不同功率風電機組裝機容量占比均不足10％。我國目前單機容量最大的是6 MW 機組，除聯合動力和明陽風電的產品外，金風科技在2015 年新增吊裝1臺6 MW 機組。

表2　2008～2015年我國海上風電新增和累計裝機容量

表3　2015年我國風電機組制造商海上風電累計裝機容量

3　我國海上大功率風電機組設計、制造、研發的現狀

3.1華銳風電大型海上風電機組研發現狀

華銳風電SL6000系列風力發電機組風輪直徑長達128 m，該機組可適應-45 ℃的極限溫度，并通過了62.5 m/s的極限風速測試。

SL6000機組采用“2級行星+1級平行軸齒輪傳動和雙饋式異步發電機”技術，保證機組的高可靠性和經濟性；通過優化變流器技術，使之具有優越的并網特性，電網適應能力強；此外，卓越的低電壓穿越能力，可滿足各國電網導則的嚴苛要求；在線狀態監測系統(CMS)實時監測機組主軸承、齒輪箱、發電機運行狀態，實現故障預診斷；特殊的防腐系統，滿足了海上高鹽霧和高腐蝕的運行環境；其還具有大部件自維修系統，使整臺風機無需外部吊車即可對齒輪箱、發電機、葉片等核心部件進行更換，從而有效降低吊裝維護成本和維護時間，提高機組可利用率。目前，SL6000型6 MW機組已安裝在海上風電場，處于運行考核階段。

3.2金風科技海上風電機組研發現狀

2010年，金風科技2.5 MW海上風電機組中標了裝機容量為40萬kW的江蘇潮間帶風電場。目前，金風科技2.5 MW海上風電機組已批量應用于潮間帶風電場。

面向未來，金風科技研制了6 MW直驅永磁式海上風電機組，風輪直徑126 m，輪轂高度約100 m，采用永磁同步風電機和全功率變流器；目前已完成整體設計和零部件試制，樣機已于2013年12月在江蘇大豐安裝完畢，是當前國內功率最大的直驅永磁風電機組。

3.3東方汽輪機海上風電機組研發現狀

東方汽輪機研制出5 MW海上風電機組，機型采用“高速齒輪箱+永磁發電機+全功率變流器”的技術組合。該機組采用全封閉、鹽霧過濾設計，具備有效的防腐功能。樣機已于2013年上半年在江蘇如東潮間帶風電場并網發電。

3.4明陽公司研制6 MW海上風電機組

為減輕海上運輸和吊裝的難度，廣東明陽公司研制了兩葉片緊湊型6 MW海上風電機組。該機型采用“兩葉片風輪+中速齒輪箱+永磁發電機+全功率變流器”的技術組合。

2014年11月3日，明陽風電6 MW 超緊湊海上風電機組在江蘇如東國家實驗風場成功吊裝。

該機組采用“兩葉片、液壓獨立變槳、中速齒輪箱和永磁同步發電機技術”，具有高發電量、高可靠性、低度電成本、防鹽霧、抗雷擊、抗臺風等獨特優勢。與傳統風力發電技術相比，其關鍵技術和優勢體現在“超緊湊的傳動鏈”“輕量化結構” “集成化液壓系統” “全密封設計”4方面。

3.5湘電風能海上風電機組研發現狀

湘電風能5 MW風電機組采用永磁直驅海上風力發電機，攻克了海上風力發電機組整機集成技術、專有單主軸承同步永磁發電機設計技術、海上風力發電機組冷卻系統及防腐防潮設計技術、大功率高葉尖線速度的復合材料葉片等難關，與歐洲已在試運行的幾種同功率等級的風電機組比較，具有結構簡單、緊湊、運行可靠、單位功率對應質量最輕、便于維護等顯著特點；并與歐洲資深海上風電運營商共同打造風機的基礎設計及方便快捷的吊裝方案。

目前，湘電風能已形成XD115/128等一系列5 MW風電機組，包括陸地、海上、潮間帶系列機型，最長葉輪直徑達128 m，大幅提高了風資源的有效利用率，是技術領先的電網友好型風電機組，具有單機功率大、風能利用效率高、經濟效益好等優點。

該機組樣機已于2012年在福建省福清海上風電項目和荷蘭各安裝1臺。10臺該機組產品已于2016年7月在福建省莆田平海灣海上風電項目并網發電。

3.6中船重工（重慶）海裝風電海上風電機組研發現狀

中船重工(重慶)海裝風電自主研發的5 MW海上風電機組為變槳變速功率調節、三葉片、上風向、水平軸、高速永磁式全功率并網型風力發電設備，具有技術先進、可靠性高、可維護性好、電網適應性好等特征，具有低電壓穿越能力，采用標準化、系列化、模塊化設計，可對風機輸出功率進行在線設置。該公司瞄準國際前沿技術，攻克難關自主研發，擁有全部知識產權。

2012年7月27日，海裝風電自主研發的5 MW海上風電機組在重慶海裝風電總裝基地成功下線。該機組采用“全功率變流器、機艙全封閉結構+內部空空冷循環系統”。機頭結構緊湊，重量比同級別風電機組輕15％。該機組已于2012年10月在江蘇省如東潮間帶風電場安裝2臺。

3.7上海電氣海上風電機組研發現狀

上海電氣3.6 MW海上風機風輪直徑達116 m，采用變速變槳恒頻控制，結構緊湊。上海電氣3.6 MW海上風電機組于2010年8月17日在位于臨港的試驗風電場中，順利實現自動并網。

2014年 11月，上海電氣-西門子4.0 MW風力發電機組下線。該機組是上海電氣引進西門子設計的大容量海上風電機組，也是西門子在我國組裝生產的首臺世界領先的4.0 MW風力發電機組。該機組配備了長達63 m的葉片，掃掠面積可達13300 m2，比上一代產品SWT-3.6-120機組增加了18％；同時，簡潔而穩固的設計使該風力發電機組比上一代產品重量更輕并且更加穩固；由于配備了新型高效驅動系統，在IEC-I標準下發電量可增加15％。所有這些因素都大幅降低了海上風力發電的成本。SWT-4.0機組已經完成GL國際型式認證，2015年該機組已在江蘇省海上風電項目中批量安裝運行。

3.8國電聯合動力6 MW風電機組下線

由國電聯合動力自主設計研發的變速變槳恒頻雙饋式海上風力發電機組于2011年12月25日在連云港生產基地成功下線，并于2012年11 月6日在山東省濰坊市順利完成吊裝。

該6 MW風力發電機組采用外齒圈偏航軸承、大型雙列圓錐主軸承，以及短主軸的緊湊結構形式，大幅減輕了機組的重量；具有獨自變槳功能的控制系統，有效降低了大兆瓦風機承受的不均勻載荷；同時還具備低電壓穿越能力及動態功率調節功能，使機組具備良好的電網適應性。該機型為海上風電場設計，亦可廣泛應用于陸地及潮間帶環境和不同風資源條件的風場。該6 MW機組的輪轂中心高95 m，主機艙重量約240 t，尤其值得一提的是，其風輪掃掠面積為14519 m2，相當于2個標準足球場，大幅提高了捕風發電能力。

該6 MW風電機組配套的葉片長66.5 m，葉片生產采用真空灌注的制作工藝，生產效率高；使用高強、高模的碳纖維復合材料，有效降低了重量，進而降低了機組的載荷，性能穩定。

4　總結及展望

表4為我國重點企業研制海上風電機組的技術情況。

表4　我國重點企業研制的海上風電機組

從表4可以看出，部分企業采用了“高速齒輪箱+雙饋發電機+變流器”的技術組合；部分企業采用了“高速齒輪箱+鼠籠異步發電機+全功率變流器”的技術組合；部分企業采用了”直驅永磁式風電機組+全功率變流器”的技術組合；也有部分企業采用了“高速齒輪箱+高速永磁式發電機+全功率變流器”的技術組合。說明我國海上風電機組的技術路線出現多樣化，但采用全功率變流器的技術組合已經成為主流。

從國外海上風電機組發展來看，2015年德國西門子6 MW永磁直驅全功率變流風電機組已經在海上風電場批量安裝并且成功并網發電，法國阿爾斯通公司6 MW永磁直驅全功率變流風電機組和德國Nordex公司6 MW永磁直驅全功率變流風電機組也已經在海上風電場并網發電。

因此可預測，各種全功率變流的技術組合已經成為海上風電機組的主流，其中，6 MW以上功率的永磁直驅全功率變流風電機組將在未來海上風電場建設中發揮越來越重要的作用。

2016-07-18

沈德昌(1947—)，男，本科、研究員，主要從事風能產業和技術發展方面的研究。shendc06@126.com