深远海风力发电技术的现状和难题（上）

　　海上风电由于具有风能稳定、密度大等优点，在世界范围内已逐渐发展成为风力发电的重要形式。在深远海域，风能资源更丰富，风湍流强度与海面粗糙度较近海更小，因此深远海域海上风电技术的研究和开发成为了当今海上风电发展的新趋势，其作为风电技术的制高点，正在成为海上风电产业众多参与方追捧的热点。英国、丹麦、德国等海上风电技术领先国家已纷纷将海上风电的研究方向投向深远海领域。在我国，由于近海海域日益紧张，同时，深远海域风电场的建设和运行对于海洋、渔业、军事、海事通航以及城市居民等利益相关方的不利影响相对更小，长远来看，海上风力发电从潮间带和近海走向深海远岸将是必然趋势。

　　近年来，随着全球海上风电逐步向深海、远海进发，浮式海上风电技术作为新一代海上风电技术，获得了业内的广泛关注。在深远海风电开发方面欧洲仍处于领先地位，英国、德国等海上风电大国均积极发展和布局深远海项目。根据相关预测，2025年欧洲远海风电（离岸距离大于70千米）装机将达到1000万千瓦。从欧洲的开发经验来看，深远海风电发展呈现设备大型化、风场规模化的趋势，多种类型的漂浮式风场也逐步进入商业运行示范阶段。

　　2017年，全球首座商业化运行的苏格兰Hywind浮式海上风电场正式投用，装机30兆瓦，其平均容量系数甚至高于英国其他海上风电场，这也成为浮式海上风电技术大规模应用的开端。

　　据初步了解，英国计划到2030年安装40GW海上风电，大力发展浮式海上风电，2020年英国在建水深最深的风场正是浮式项目，水深达67米。英国北海Hornsea Project One项目采用174台西门子歌美飒7兆瓦机组，装机121.8万千瓦，离岸120千米，水深23～37米，首台机组2019年2月并网，该项目为目前世界最大的在建海上风电项目；同一海域Hornsea Project Two项目处于前期阶段，采用165台西门子歌美飒8兆瓦机组，装机132万千瓦，平均离岸距离89千米。

　　丹麦能源署公布了建立能源岛的计划，能源岛选址需考虑到多方因素，暂未公布确切地址，但据了解将位于日兰半岛以西的北海上，距海岸线公里，每个能源岛海上风电装机容量至少为10GW。据悉，丹麦能源岛项目将于2050年之前建设完成，届时可以支撑180GW容量的海上风电机组。

　　2021年4月，美国油气巨头雪佛龙宣布正式涉足浮式海上风电领域，与挪威公司进行合作，共同开发10兆瓦浮式海上风电样机，成为加入浮式海上风电研发领域的最新一员。挪威能源企业Equinor、法国油气公司道达尔、西班牙能源企业Iberdrola等欧洲能源公司也相继入局浮式海上风电领域，在多国开启了浮式海上风电项目的示范探索。与此同时，西班牙漂浮式技术公司X1 Wind获得400万欧元资金支持，将其创新的漂浮式设计PivotBuoy推向市场，并希望这项技术能在全球广泛应用。

　　中国海岸线长，可利用海域面积广，海上风力资源储备丰富。风能资源普查结果显示，中国5~25m水深、50m高度海上风电开发潜力约2亿kW，5~50m水深、70m高度海上风电开发潜力约5亿kW。因此，考虑资源潜力、消纳能力以及近海海域用地日益紧张等因素，深远海风电将成为未来海上风电发展的重要方向。

　　目前，我国主流的海上风电机组安装在近海区域，远海风电产业仍处于起步阶段。与近海风电场相比，深远海风电场的送出通道与并网方式面临更严苛的要求。因此，大容量海上风电远距离送出是深远海风电开发利用亟需解决的技术难题。2016年4月，国家发展改革委、国家能源局联合发布《能源技术创新行动计划（2016-2030年）》其中明确要求风电技术发展将“深海风能”提上日程。

　　从长期来看，深远海打开海风想象空间，降本支撑平价时代可持续发展。我国海上风电潜在可供开发的资源接近3000GW，其中50米水深以内的固定式海风资源1400GW，漂浮式海风资源1582GW。截至2021年末，我国海上风电累计装机仅26.4GW，占可供开发资源的比例不到1%，未来还有充足的成长空间。此外，沿海11省市均提出了“十四五”期间海上风电发展计划，11省市“十四五”开工或规划的海风总规模已接近110GW，计划并网容量达到51GW左右；各省海风规划不仅为“十四五”装机提供了保底，也在提前布局“十五五”。我们认为各省并网目标仅是保底量，乐观估计“十四五”海风新增装机70GW以上，同比增加700%+。

　　从短期来看，前置指标招标规模可观，海上风电即将开启中长期向上周期。截至9月末，2022年公开市场海上风机招标9.4GW；从招标趋势来看，海上风电2022年招标预计达到15GW以上（包含非公开市场&EPC招标），同比增长430%。在目前的招标量指引下，预计2023年海上风电新增装机在12GW左右，同比增速100%+，海上风电即将开启中长期向上周期。此外，海上风电项目一般提前1-2年招标，2024-2025年的海风装机将在2023年开始招标。根据“十四五”装机规划，我们预计2024-2025年装机预计在35GW以上，因此2023年海风招标预计依然维持快速增长。

　　从规划端来看，目前多地正在积极布局深海海上风电示范项目，例如，2022年9月份上海推出了4.3GW+首批深远海海上风电示范项目；海南万宁漂浮式海上风电1GW试验项目一期工程正在进行可行性研究，该项示范项目一期200MW计划2025年底前建成并网，二期工程800MW计划2027年底前建成并网。另外，从已规划项目离岸距离来看，以广东海风项目为例，阳洲一、二、四、五、六、七项目离岸距离已经达到50-70km，汕头南澎一、二、三海风项目离岸距离93.5km，汕头中澎一、二、三海风项目离岸距离95km。随着深远海释放项目的逐步推出，未来海上风电项目平均离岸距离将进一步增加，海上风电建设空间预计进一步打开。

　　与近海相比，深海环境更加恶劣，存在着海流、波浪、潮汐、内波等多种水文现象以及腐蚀、冲刷、淘空等长期理化作用，对风机基础、海底电缆、海上平台集成等技术无疑提出了更严苛的要求。然而，与近海风电场相比，深海风电场的建设主要区别和难点更在于机组基础型式和机组安装方式两个方面，因此需要重新评估和考虑。

　　基础是风电机组赖以持续稳定工作的平台，是海上风电场的重要组成部分，对风电项目的运行质量和投资效益影响较大，目前基础的施工和运维费用约占海上风电总投资的15%~25%。

　　按照基础是否与海床直接接触，可将现有的海上风电基础分为着床式和漂浮式两种结构形式，或称为固基和浮基。

　　着床式基础与陆上风电类似，着床式基础又包含单桩基础、导管架式基础等，适用于近海区域(水深小于50m的情况)，已被大量应用于目前已建成的海上风电场，技术成熟，经验丰富。

　　漂浮式基础的概念来源于深海油气开发平台，是指塔筒不与海床直接接触，而通过锚索或缆绳将其与海底相连，使风电机组可在某一相对固定区域内自由移动，该类基础目前主要处于研发和示范阶段，但对海洋环境的适应性较强，与着床式基础相比施工难度较小、运维成本低，因此在发展深海风电方面具有良好的应用前景。

　　漂浮式基础主要包括四种类型，分别是立柱式平台、半潜式平台、张力腿平台和驳船型平台，四种基础的性能和使用场景有所区别，具体情况如表1。

　　海上气候恶劣，有效作业时间短，机组安装是整个海上风电场建设过程中施工难度最高和风险最大的环节，直接决定了整个项目的成败。

　　机组安装技术包括安装平台和安装方式两个部分。目前大部分海上风电机组的运输、吊装、维修主要依托于现有的船舶平台进行。随着离岸距离越来越远及机组功率越来越大，近年来已陆续出现新建或改装的专业化海上风机吊装平台，主要包括传统起重船(自航非自升)、起重安装船(自升非自航)和自航自升起重船3种类型。

　　起重船能够配备用于各种水上作业的起重机，可以进行运输和安装作业，受水深限制较小，过浅水区需要考虑吃水线，其他区域不需要考虑。自升非自航风电安装船，一般配备4~8个桩腿，在施工现场将桩腿插入海底以固定平台，通过配备的液压升降装置调整安装船船体，再利用配备的起重机进行风机的安装；没有自航能力，只能依靠拖船拖，机动性差，效率较低，但其甲板宽阔，便于装载风机，作业稳定性较强，目前应用较为广泛。自航自升船既可在海上自由航行，又可在目标区域自由升降，具备一定的航速和操纵灵活性，可以一次性运载更多风机，进行安装和移位时速度较快，工作效率高，是运输和安装海上风电机组的理想船型，英国2004年开发的世界上第一艘专门用于安装海上风机“五月花”号就是这种船型。

　　海上风电机组的安装主要包括两种方式：分体安装和整体安装。分体安装是指在目标海域按照基础→塔筒→机舱→叶片的顺序依次将机组的各主要部件装配成一个整体，这种施工方法与陆上风电场类似，适用于潮间带及近海区域，目前运行的多数风电场均按该方法建造；而整体安装则是在岸边将机组各部件装配成一个整体，竖直放置于运输船运送并安放至目标地点，以减少海况对装配精度的影响，作业费用较低，这种施工方法是近年发展起来的，也已有成功案例。

　　对适用于深海区域的漂浮式基础风电机组，应根据具体的基础型式选择安装技术。其中，单柱式平台基础的机组应首选整体安装，装配完成后由起重船运送并放置于目标地点；张力腿平台基础的风电机组可在目标地点将基础平台固定后，由自航自升船进行分体安装塔筒、机舱及叶片；而驳船型和半潜式平台基础的风电机组则可在岸边进行整体安装，后由拖船将其整体拖曳至目标地点。

　　根据以上对风电机组基础型式及机组安装技术的分析，可以发现目前深海风力发电技术已初步具备了技术可行性，将来通过借鉴海洋油气开发及船舶工程经验，其技术成熟度和可行性将进一步提高。

　　相比于国外深远海风力发电的进展，我们国家起步较晚，但目前国内开发的风电场最远距离也达到了100公里左右，水深达到了50米，这只是固定式技术开发的风电场。从这个统计上来看，我国海上风电的发展已经是进入到了深远海时代。此外，进入深远海领域中，一些技术难题也应运而生，这是我们每一位风电人都要面临的挑战，总之，深远海风电未来的路注定不会是一片坦途，但挑战总是与机遇时刻并存，我们任重而道远。

　　特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

　　在今年全国上，全国政协委员、海南省政协、致公党海南省委会主委侯茂丰建议，支持海南加快发展海上风电产业。“充分利用海南自身优势发展海上风电产业，是建设国家生态文明试验区和清洁能源岛的重要支撑。”侯茂丰表示，我国“十四五”规划纲要明确指出，加快发展非化石能源，坚持集中式和分

　　2月25至26日，是第七届中国制造日多年来，三峡集团不忘初心、立足主业引领我国水电和以海上风电为代表的新能源装备制造打造守护了一个又一个大国重器用行动书写着中国制造的奇迹今天，来一起了解下海上风电运维的新利器！2月23日，国内首艘30米级CAT-SWATH双模式高速风电运维船于江苏省如东县首次出海

　　北极星风力发电网讯：2月26日，在中国风能新春茶话会上，中国船舶集团海装风电股份有限公司（下称“中国海装”）“‘扶摇号’海上浮式风电装备试验场工程项目”获创领先锋奖。而在党的二十大即将召开之际，“扶摇号”更是作为高新技术代表亮相“奋进新时代”主题成就展。得天独厚，应势而生近年来，在

　　北极星风力发电网讯：日前，国家能源局新能源司综合处处长陈永胜在2023年中国风能新春茶话会上透露，将出台《深远海海上风电管理办法》《风电场改造升级和退役管理办法》等多个政策文件。陈永胜介绍，国家能源局将适应新的形势，推动可再生能源法的修订。同时，正在初步制定可再生能源替代行动方案，后

　　北极星风力发电网讯:11月24日，上海市发改委发布关于《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》的通知。《通知》指出，本办法支持海上风电项目，分别是近海海上风电项目，在本市管辖海域范围建设的海上风电项目；深远海海上风电项目，在国家管辖海域范围建设并在本市消纳的海上风电项目。对企

　　导读由于近海空间资源有限，海上风电的发展不断地从浅近海走向深远海；相应的，海上风机支撑结构形式随着水深发生变化，从固定式支撑结构到漂浮式支撑结构演变；漂浮式海上风电市场经历了从单台样机(2009—2015年)到小型风电场示范(2016—2022年)的演变过程。目前，漂浮式风机样机测试项目主要集中在欧

　　北极星风力发电网讯：国家能源局数据显示，2022年上半年，海上风电装机容量虽仍稳居全球第一，但新增装机速度较去年同期有较大幅度下降。在国家补贴全面退出后，终端电价的下调给海上风电产业发展带来了诸多挑战，风机设备、项目施工、海缆、运维等各环节均面临着不同程度的降本压力。不少行业人士认为

　　导读随着我国海上风电大规模的投入使用，近海资源逐渐趋于饱和，海上风电正逐渐走向“深蓝”。与此同时，海上风电支撑结构形式也伴随水深变化，从固定式支撑结构到漂浮式支撑结构进行演变。漂浮式海上风电作为一种能够开发更深、更远海上风资源的技术，有助于扩大对海上风资源的利用范围，突破水深对立

　　10月25日，国家能源局发布关于建立《“十四五”能源领域科技创新规划》实施监测机制的通知。为深入贯彻“四个、一个合作”能源安全新战略和创新驱动发展战略，落实《“十四五”能源领域科技创新规划》（以下简称《规划》），形成合力加快推动能源科技进步，国家能源局将按照“十四五”时期我国能源

　　在党的二十大即将召开之际，中央总、国家主席、主席习27日前往北京展览馆，参观“奋进新时代”主题成就展。他强调，要广泛宣传10年来的战略性举措、变革性实践、突破性进展、标志性成果，宣传10年来的伟大变革在党史、新中国史、改革开放史、社会主义发展史、中华民族发展史上具有

　　3月6日，国家能源集团龙源电力依托集团公司科技项目“漂浮式海上风电关键技术研发与工程示范”研发的全球首例漂浮式风渔融合平台设计获中国船级社原则性批准（AIP）证书，标志着该设计获得业内权威机构认可，完成了项目工程建设又一重要里程碑节点。全球首例漂浮式风渔融合平台设计示意图随着海上风电

　　日前，国内首个漂浮式海上风电、光伏与养殖融合的项目发布吸力锚系统安装招标公告。招标内容为：一台漂浮式风机9套吸力锚系统运输、安装、试验等。据悉，该项目位于莆田市南日岛以东0～7km海域，机位水深约35.7m。项目拟布置一台漂浮式基础，浮体上部安装一台上海电气4MW风机。下部采用三立柱半潜式漂

　　3月2日，在中国新能源电力发展论坛暨第七届新能源电站设计与设备选型研讨会上，电气风电参建的漂浮式海上风电和渔业养殖融合装备研究与示范项目获“新能源电力发展优秀奖（漂浮式风电技术创新奖）”荣誉，该项目由龙源电力福建龙源海上风力发电有限公司主导开发。海上风电在全球能源脱碳路径上发挥着重

　　IberBlueWind表示，该公司计划在FigueiradaFoz海岸附近开发浮式海上风电项目，这是该公司在葡萄牙的第一个项目。该风电场名为“Botafogo”，装机容量990兆瓦，拟安装55台单机容量为18兆瓦的海上风电机组，项目场址面积为359平方公里。FigueiradaFoz是葡萄牙政府提议的五个海上可再生能源开发区之一，该

　　北极星风力发电网讯：2月26日，在中国风能新春茶话会上，中国船舶集团海装风电股份有限公司（下称“中国海装”）“‘扶摇号’海上浮式风电装备试验场工程项目”获创领先锋奖。而在党的二十大即将召开之际，“扶摇号”更是作为高新技术代表亮相“奋进新时代”主题成就展。得天独厚，应势而生近年来，在

　　2月23日，由中国海油投资建造的我国首个深远海浮式风电平台“海油观澜号”出坞。“海油观澜号”由中国海油首次自主完成深远海浮式风电的研发、设计和建造，在单位兆瓦投资、单位兆瓦用钢量、单台浮式风机容量等多个指标上，均处于国内领先、国际先进水平。该平台由3个边立柱和1个中心立柱组成,边长超80

　　北极星风力发电网讯：2月11日，中国海洋经济产业大会在粤成功举行。近500名行业领军人物、企业家和专家学者齐聚一堂，共谋海洋文章、畅想浩瀚未来。会上，明阳展示了把全球领先的技术、产业链优势和我国丰富的海洋生态资源协同融合、创新发展，推动海洋能源的技术高端化、产业集群化和应用场景化。明阳

　　全球首款无塔筒浮式风机PivotBuoy的首台样机X30从西班牙拉斯帕尔马斯港出发，前往大加纳利群岛海洋平台测试场（Plocan）。此前，安装单位已提前将一根长1.4km的动态电缆的一端安装在测试场，另一端留在机位附近的海底，等待样机就位后，通过一套Ditrel的电缆中间接头与样机上的电缆连接，连通整根动态

　　近日，BWIdeol的FloatGen2MW样机达成一个里程碑——投运以来的累计发电量已达25GWh。FloatGen采用Ideol设计的阻尼池驳船式基础，于2018年9月并网发电。经过投运之初的调试，随即进入稳定发电阶段。其中，2019年全年发电量为6GWh，2020年全年发电量为6.8GWh。在2022年11月至今年1月底的三个月中，FloatG

　　近日，德国可再生能源开发商BayWa宣布，已申请开发位于葡萄牙600MW漂浮式风电项目，该项目有望成为全球首个零补贴漂浮式风电项目。项目位于葡萄牙VianadoCastelo，BayWa希望能在该场址布置30台单机容量为20MW，总容量600MW。公司表示，项目建成后，所有电力将通过签订购售电协议出售，而不需要任何补贴

　　2023年2月24日-26日，（第七届）中国海上风电工程技术大会在上海顺利召开。中国工程院院士、中国南方电网有限责任公司首席科学家饶宏作题为《海上风电发展机遇与挑战》报告，征得专家同意，特此分享！[$NewPage$][$NewPage$][$NewPage$][$NewPage$][$NewPage$]

　　2023年2月24日-26日，（第七届）中国海上风电工程技术大会在上海顺利召开。中国海洋工程咨询协会海上风电分会名誉会长、南方电网有限责任公司原董事、党组毕亚雄作题为《“双碳”目标下的海上风电高质量发展》报告，经专家同意后，特此分享！[$NewPage$]

　　不久前，中国可再生能源学会风能专业委员会(CWEA)秘书长秦海岩在朋友圈里晒了一封信，是著名科学家钱学森于1990年写给中国风能技术开发中心贺德馨的。钱学森在信中嘱咐:“风力发电今后不能停留在小打小闹，要大干，从你们自己提高认识开步!面向21世纪的社会主义中国。”30多年后，中国风电已经发展成为

　　近日，美国通用电气GE公司透露，如果在纽约州第三轮4.6GW海上风电招标中获得足够多的订单，将在纽约州北部新建两座工厂，分别用于制造新版Haliade-X海上风机的叶片和机舱。去年9月，美国波士顿联邦法官作出了“禁止GE在美国制造、使用、出售、进口或安装Haliade-X海上风机”的裁决，造成GE约9GW的潜在

　　过去一年多里，国内陆上风电项目风机招标对单机容量的要求一再提高，主流风电整机厂商也陆续推出超大型陆上风电机组，陆上风电机组大型化进程再提速。近日，内蒙古能源杭锦风光火储热生态治理项目获批。该项目建设总装机容量为170万千瓦，其中，风电项目建设规模预计为160万千瓦，拟采用134台单机容量

　　近日，国际知名机构DNV为禾望电气在线颁发了全球首张构网型变流器证书，确认禾望电气的风电变流器(WPC)，已通过适当的方法得以验证，符合以新能源发电为主体的未来电网对构网型变流器的技术要求。自2021年起，禾望电气与国际知名机构DNV合作，参与了欧盟Horizon2020支持的科研项目Wingrid，在主流风电

　　北极星风力发电网获悉，1月17日，工业和信息化部等六部门关于推动能源电子产业发展的指导意见。意见指出，到2030年，能源电子产业综合实力持续提升，形成与国内外新能源需求相适应的产业规模。产业集群和生态体系不断完善，5G/6G、先进计算、人工智能、工业互联网等新一代信息技术在能源领域广泛应用，

　　近期，内蒙锡林浩特京能苏左旗EPC风电项目40台风机全部完成吊装交付，这是电气风电陆上半直驱Xcaliber卓刻平台进入批量投运后的又一个里程碑式项目。此前，该平台的多个项目已在山西、黑龙江等地并网稳定运行，标志着Xcaliber卓刻平台正式迈入成熟稳定的运营阶段，全面引领陆上紧凑型半直驱新时代。图

　　近日，由中国海装自主研发的国内首台165米级钢管混凝土预应力格构式塔架在山东中明德州乐陵风电项目顺利完成吊装。该样塔的顺利实施，标志着中国海装已掌握钢管混凝土组合支撑结构的核心技术并已具备批量化、市场化、产业化实施条件。随着“碳达峰、碳中和”目标的确立，我国风电进入高速发展期。随着

　　近期，中国风电产业重大事件接连不断，一个个重磅产品发布刷新眼球，一台台超大机组下线日，金风科技与三峡集团合作研发的16MW海上风电机组在福建三峡海上风电国际产业园成功下线，成为当时全球叶轮直径最大、单机容量最大、单位兆瓦重量最轻的风电机组。今年年

　　产品应市场需求而生，这一永恒不变的线年的海上风电整机市场再次得到验证。据公开信息统计，2022年我国对外宣布下线的新型海上风电机组达到12款，比2019—2021年的总和还多；宣布下线新型海上风电机组的企业有7家，而2019—2021年合计只有5家。越来越多企业与新机型的加入，使2022年的海上风电