最清潔的能源

周軍

我國海上風電從無到有，從探索期、培育期進入了高速發展期。海上風電的布局也從潮間帶、淺海，逐漸向深海、遠海挺進。截至2021年底，我國海上風電占全球海上風電裝機總量的48%，位居全球第一，為我國綠色低碳的新能源發展闖出一條新路。

全球海上風電起源于歐洲，迄今已有約30年的歷史。全球風能理事會發布的《全球風能報告2022》顯示，2021年，全球海上風電新增裝機容量同比增長兩倍，創歷史最大增幅。為應對氣候變化，各國都在能源結構和生產方式上尋求變革。

大海到底有何魔力，吸引各國爭相將大風車樹立在蔚藍的海面上？與陸上建設風電場相比，海上風能資源豐富、儲量大，可集中連片大規模開發。而且，海上的風資源稟賦好、風速大、功率密度高。更為關鍵的是，風電場的建設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。

在我國，發展海上風電有特別的優勢。我國海上風電資源豐富，相比于陸上風電資源，其到達沿海等高能源需求地區的距離短、成本低，適合大規模開發。福建、浙江、山東、江蘇、廣東等用電大省，正好都是沿海地區。

我國擁有1.8萬多千米的大陸海岸線，海上風資源開發潛力巨大。如今，我國新增海上風電規模已位居全球第一，成為全球最重要的海上風電市場之一。

然而，風電產業從陸地走向海洋絕非易事：首先是自然環境更為復雜。在陸地上架設風機只需考慮風載荷的影響，但在海上，風機遭遇的環境載荷來自風、浪、流的聯合作用。南方沿海臺風頻發，渤海冬季海冰入侵，對風機和基礎的強度與疲勞性能提出了更高要求。此外，高濕、高鹽的環境會加劇葉片的腐蝕，不光會導致發電量的下降，嚴重時還會損毀風機設備。

海底地形、地質較為復雜，特別是東海、南海海域海底起伏陡峭、遍布礁石及孤石，有的裸巖堅硬如鐵，對工程施工提出了嚴苛的要求。面對復雜的海洋環境，只有大力推進科技創新，才能實現風力資源的高效利用。

此前，我國在海洋工程上發展的漂浮式平臺技術主要針對油氣開采，無論是海下水深、承擔載荷、安全系數以及經濟指標都與海上風電的漂浮式平臺有很大差別。而且國際規范的適用性不足，因此盡管歐洲等國家的漂浮式技術與建造經驗相對成熟，卻并不完全適用于我國的海上漂浮式風電建設。

遙遠的海上風場，怎樣將電送上岸？

在所有海域鋪設海纜不可行。如果大規模開發、遠距離輸送，海纜的成本將很難負擔得起，海域的建設更不允許。中國“御風人”想到一個辦法：建設“海纜路由”——海上換流站，用柔性直流將電從遠方送來。

在江蘇如東離岸50千米的黃沙洋海域，行船遠眺，高度約15層樓的海上換流站穩穩地立在大海上，向過往的船舶凸顯著存在感。而在海底，一根根海纜正深埋在淤泥海床下，將海上風電場的電能匯聚于此，再通過換流站轉換為損耗更低的直流電后，送至陸上。如果簡單地將直流與交流相比，同樣斷面的線纜，直流可以多輸送4倍電能，成本下降的同時還可以減少工程對海域的干擾與占用。

電網要實現穩定運行，控制好電壓和頻率兩項指標至關重要。它們相當于一個人的血壓和心率。柔性直流不僅輸送電能，還能調節電壓。它的應用就像人有了強健的心臟和血管，能很好地控制心率和血壓。

就成套設備而言，我國海上風電現有的運維船舶更適合距離海岸較近的風電場作業，且運載能力有限。隨著海上風電場離岸距離的增加，船舶的油耗成本、承載能力以及對抗惡劣天氣的能力都將限制其在運維作業中的應用。因此，未來急需加速制造更多更適合我國海上風電運維的專業化船舶并投入使用。

浩瀚海洋，風起電至。中國的大風車在更廣闊的海域安家落戶，繼續著變海風為能源的努力。