我國東南沿海海上風電發展分析與展望

王翹楚

(山東師范大學附屬中學，山東濟南 250014)

1 我國及世界海上風力發電現狀

我國是目前全球第四大海上風電國，占全球海上風電8.4%的市場份額。我國海上風能發展前景廣闊，優勢明顯，但目前實際完成的海上風電裝機容量只有約160萬kW，不到我國海上風能資源儲備的1%。

而放眼全球，全球其他主要風電國發展速度明顯快于我國。歐洲作為海上風電主要發展與研究地區，2017年其海上發電的市場占有率達到20%左右。據預測，到2023年，全球海上風電裝機容量將達到54000MW左右。

2 我國沿海風電發展優勢

我國作為主要風電發展國之一，發展優勢顯著。

2.1 資源優勢

我國海岸線綿長，領海面積廣大，近海風能資源豐富，據我國近海風能可利用資源分析，中國5～25m水深、50m高度海上風能技術開發量約2億kW，25～50m水深、70m高度海上風能技術開發量約5億kW，遠高于世界其他國家。

2.2 市場優勢

由于我國經濟發展特點，我國經濟發達地區主要分布在東南沿海，電力需求巨大。數據顯示，去年11個沿海省份用電量占全社會用電量的53%。而我國傳統礦產資源又主要集中在內陸，新清潔能源發電由于自身發電條件因素限制大部分分布也在中國內陸，如水力發電分布在長江黃河上游地區，傳統風電主要分布在西藏、新疆等風力資源豐富的山區，從而導致我國沿海電力負荷中心電力供應不足，而且需要遠距離輸電。據統計，2013年全國跨地區輸電線路總計送端電量2907.2億千瓦時，受端電量2006.2億千瓦時，損失電量91億千瓦時，平均輸電損耗率4.34%，直接損失高達千億元。隨著我國經濟不斷發展，我國平均輸電損耗率也呈逐年增長趨勢，再加之在我國陸上風電行業中，一向存在西部地區產能過剩，而剩余電力難以順利向東部地區傳輸而被浪費的問題，能源跨區運輸調控前景不容樂觀。

這便突出了海上風電的地域優勢，與陸上風電不同，海上風電由于緊鄰我國電力負荷中心，消納前景非常廣闊。不但免去了長距離輸電帶來的電能損耗，還省去了輸送設備的搭建和維護成本，為海上風電自身帶來了巨大優勢。

2.3 技術優勢

我國作為傳統風電國，風電裝機容量已占全球總量的1/4，基礎技術構架完整，為我國發展海上風電提供了堅實基礎，而海洋方面由于對于石油鉆井平臺等方面的研究，對其發展也有所幫助。我國對于海上風力發電并不陌生，并已對其進行了實踐。

2.4 海上風力發電優勢

傳統陸上風力發電由于風電自身原因，不可避免地產生噪聲較大、占地面積較大等問題。而相較陸上風電而言，海上風電具有對環境和居民的負面影響較少、風速更為穩定、空間廣闊、允許風機機組更為大型化等優勢。

風力發電作為國際上主要清潔能源發電方式之一，其技術已經非常成熟，而作為以風能為原始能量來源的發電方式，其原動力必然是關注的焦點。但陸上風電場因為其自身原因，必然會有諸多發展限制，就此問題，國際上海上風力發電這一發展方向越來受越重視。

3 我國海上風電發展方向

海上風機的支撐技術主要有底部固定式支撐和漂浮式支撐兩類，底部固定式支撐主要適用于近海25m以內的海域使用，而懸浮式支撐主要適用于水深75～500m的范圍。

隨著我國海上風電的發展，我國近海風能資源越來越少，海上風電只能向遠海擴展，而且與近海相比，遠海對過往船只和陸地居民生活的影響更小。這必然導致處于深水區的中遠海將是未來開發的重點區域，而對于此漂浮式風電是開發這些海域的關鍵手段之一。

對于漂浮風電場的研究，全球各主要海上風電也都在加大研究力度，2017年10月18日，全球首座漂浮式風電場Hywind在蘇格蘭東海岸正式投產運行，該風電場由挪威國家石油公司和Masdar公司聯合投資建設，離岸距離25km，總裝機30MW。截至2018年1月底，風場已正常運行3個月，其表現大大超出外界的預期，為我國懸浮式風電發展提供了樣本。

4 海上風電技術未來結合波浪能發展展望

海上風電作為未來風電發展的趨勢，其發展必然具有多方向性。發展海上風電技術的同時可結合如波浪能發電裝置或潮汐渦輪機共同發電，進一步節約成本，提高發電效率。

4.1 波浪能發電

海洋波浪蘊藏著巨大的能量，以正弦波浪為例，每米波峰寬度的功率P≈HTkW/m。式中，H為波峰高度，T為波周期。通過波浪能發電機可將波浪的能量轉換為機械的、氣壓的或液壓的能量，然后通過傳動機構、汽輪機、水輪機或油壓馬達驅動發電機發電。全球有經濟價值的波浪能開采量估計為1億～10億kW。中國波浪能的理論儲量為7000萬kW左右。

與懸浮式風電機相同，我國研制的“鷹式一號”波浪能發電機同樣采用懸浮式發電技術，這就為風電和波浪能發電結合提供了可能。

4.2 潮汐渦輪機

與波浪能利用相同，潮汐單體渦輪機也是結合的一個方向，與利用波浪能不同，潮汐渦輪機利用潮汐能轉換為動能發電。與國內普遍建造潮汐發電站不同，單轉子潮汐渦輪機不需要耗巨資建立電站，單個電機便可發電，這為與風電機結合發展提供了基礎。

無論是與波浪式發電機還是與潮汐式電機結合，都是利用風力發電塔這一基礎平臺，其好處主要有以下幾個方面。

(1)成本問題。海上風電因為其自身建造難度系數大，海底電纜搭建復雜，建造成本一直居高不下，而使其與發電機結合，可以在搭建一套海底運輸電網的條件下實現多方向，降低成本的同時提高發電效率。

(2)自身重力問題。無論海上風機建構采用的支撐技術是底部固定式支撐還是漂浮式支撐，其重力沉箱一直是必需構件，而發電機的結合利用在發電的同時，便起到了固定作用，無論是上述哪種發電方式，渦輪機自身重量都可以起到固定作用。