探秘海洋走進深藍“海上風車”變遷史

海上風車的建立

1991年，在距離丹麥海岸線2千米的海域，11臺白色風車組成的“鋼鐵森林”迎風傲立，“童話王國”的海岸線上出現了世界上第一座海上風電場。丹麥的這一舉動拉開了海上風電場的序幕。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。

2004年，廣東南澳建造了中國首個海上風電場。隨后，我國海上風電從探索期、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了一條新路。

海上風車的魅力

為什么海上風電得到了世界各國的青睞呢？除了傳統能源的過度開采及環境污染，還因為它與陸上風力發電相比，有其獨特的優勢。首先，海上風能資源豐富、儲量大，可集中連片大規模開發。其次，海上的風力資源“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場地，海洋面積廣闊，沒有地表障礙物的限制，可不斷向遠海開拓。

在我國，發展海上風電更有特別的優勢。我國擁有18萬千米的海岸線，200多萬平方千米的大陸架和6500多個島嶼，海上風電資源技術開發潛力巨大。我國的福建、浙江、山東、江蘇、廣東等用電大省，都是沿海地區，相比于陸上風電資源，海上風電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。可見，海上風電在我國有廣闊的發展前景。

夏天到了，又到了沿海地區的“臺風季”在。小讀者們有沒有想過：這么豐富的風力資源，是不是可以為我們所用呢？既然沙漠地區可以利用風力發電，那海上吹來的風是不是也可以用來發電呢？別說，“海上風車”還真不是“癡人說夢”！

“御風人”是怎樣煉成的

雖然海上風電有如此多的優勢，可是，遙遠的海上風場怎樣將電送上岸呢？在所有海域鋪設海纜肯定是不行的——如果大規模開發、遠距離輸送海上風電，海纜的成本將很難負擔，海域的建設也不允許。中國“御風人”想到一個辦法，建設“海纜路由”——海上換流站，用柔性直流輸電技術將電從遠方送來。我們簡單地將直流輸電與交流輸電相比，同樣斷面的線纜，直流輸電可以多輸送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。

此外，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。柔性直流輸電不僅可以輸送電能，還能調節電壓，它的應用就像人有了強健的心臟和血管，能很好控制心率和血壓。

海上風車的廣闊前景

雖然海上風電有巨大的優勢，但是從全球范圍看，現階段海上風電整體仍處于發展的初級階段。根據全球風能理事會統計，截至2021年，全球海上風電在全球風電總裝機中只占7%。這是因為風電產業從陸地走向海洋絕非易事，首先要應對的便是更為復雜的自然環境。在海上架設風機需考慮風、浪、流的聯合作用。我國南方沿海夏季臺風頻發，渤海冬季海冰入侵，這些對風機和基礎的強度與抗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，這不僅會導致發電量下降，嚴重時還會損毀風機設備。此外，海底地形、地質較為復雜，特別是東海、南海海域的海底起伏陡峭，遍布礁石及孤石；有的海底高差大，有的裸巖堅硬如鐵，這就對工程施工提出了嚴苛的要求。

有人可能在新聞中看到過海上風電漂浮式平臺。但是，我國在海洋工程上發展的漂浮式平臺技術主要針對的是油氣開采，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，由于國際規范的適用性不足，歐洲等國家的漂浮式技術并不完全適用于我國的海上漂浮式風電建設。而我國海上風電現有的運維船舶，則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。

不過，隨著科技的發展，相信這些難題都將被一一攻克。浩瀚海洋，風起電至。中國的海上風車將在更廣闊的海域安家落戶，向世界講述中國風電故事。