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中国海上风电发展现状研究

北极星风力发电网  来源:中交港航疏浚  作者:姚中原  2018/6/5 14:13:28  我要投稿  

北极星风力发电网讯:当前,海上风电已成为全球风电发展的研究热点,世界各国都把海上风电作为可再生能源发展的重要方向,我国也将其划入战略性新兴产业的重要组成部分。

我国海上风能资源情况

我国海岸线长约18000多公里,岛屿6000多个。近海风能资源主要集中在东南沿海及其附近岛屿,风能密度基本都在300瓦/平方米以上,台山、平潭、大陈、嵊泗等沿海岛屿可达 500瓦 /平方米以上,其中台山岛风能密度为534瓦/平方米,是我国平地上有记录的风能资源最大的地方。根据风能资源普查成果,我国5~25米水深、50米高度海上风电开发潜力约2亿千瓦;5~50米水深、70米高度海上风电开发潜力约5亿千瓦。

我国海上风能资源丰富主要受益于夏、秋季节热带气旋活动和冬、春季节北方冷空气影响。各沿海省、市由于地理位置、地形条件的不同,海上风能资源也呈现不同的特点。从全国范围看,垂直于海岸的方向上,风速基本随离岸距离的增加而增大,一般在离岸较近的区域风速增幅较明显,当距离超过一定值后风速基本不再增加,平行于海岸方向上,我国风能资源最丰富的区域出现在台湾海峡,由该区域向南、北两侧大致呈递减趋势。

台湾海峡年平均风速基本在7.5~10米/秒之间,局部区域年平均风速可达10米/秒以上。该区域也是我国受台风侵袭最多的地区之一,风电场以IECⅠ或Ⅰ+类为主。从台湾海峡向南的广东、广西海域,90米高度年平均风速逐渐降至6.5~8.5米/秒之间,风电场大多属于IEC 或Ⅱ类。从台湾海峡向北的浙江、上海、江苏海域,90米高度年平均风速逐渐降至7~8米/秒之间,浙江和上海海域风电场大多属于IEC Ⅱ至Ⅰ+类,江苏海域风电场大多属于IEC Ⅲ或Ⅱ类。位于环渤海和黄海北部的辽宁、河北海域90米高度年平均风速基本在6.5~8米/秒之间,该海域风电场大多属于IEC Ⅲ类。我国沿海各省风资源统计见表1

综上所述,我国大部分近海海域90米高度年平均风速在7~8.5米/秒之间,具备较好的风能资源条件,适合大规模开发建设海上风电场。我国长江口以北的海域基本属于IEC Ⅲ或Ⅱ类风电场,长江口以南的海域基本属于IEC Ⅱ或Ⅰ类,局部地区为Ⅰ+类风电场。与Ⅰ类风电场相比,Ⅲ类风电场 50年一遇最大风速较低,适合选用更大转轮直径的机组。由于单位千瓦扫风面积的增加,同样风速条件下,Ⅲ类风电场的发电量更高。风电场理想的风资源应该是具有较高的年平均风速和较低的50年一遇最大风速。因此,从风能资源优劣和受台风影响的角度考虑,长江口以北的海域更适合海上风电的发展。

我国海上风电发展规划

根据《风电发展“十三五”规划》,“十三五”期间将积极稳妥推进海上风电建设,重点推动江苏、浙江、福建、广东等省的海上风电建设,到2020年四省海上风电开工建设规模均达到百万千瓦以上;积极推动天津、河北、上海、海南等省(市)的海上风电建设;探索性推进辽宁、山东、广西等省(区)的海上风电项目。到2020年,全国海上风电开工建设规模达到1000万千瓦,力争累计并网容量达到500万千瓦以上。详细情况见表2。

从布局区域上看,江苏省海上风电项目主要集中在如东县、大丰市、滨海县和响水县等海域;浙江省海上风电项目则集中在杭州湾海域;福建省海上风电主要集中在莆田市、福清市和平潭县等近海海域;广东省集中在珠海市、阳江市和汕尾市等近海海域;天津市海上风电主要集中在滨海新区海域;河北省海上风电项目集中在乐亭县、海港区、曹妃甸区等近海海域。

我国海上风电发展前景

(一)行业前景广阔

目前我国海上风电开发已经进入了规模化、商业化发展阶段。我国海上风能资源丰富,根据全国普查成果,我国5~25米水深、50米高度海上风电开发潜力约2亿千瓦;5~50米水深、70米高度海上风电开发潜力约5亿千瓦。根据各省海上风电规划,全国海上风电规划总量超过8000万千瓦,重点布局分布在江苏、浙江、福建、广东等省市,行业开发前景广阔。

(二)近海规模化、远海示范化

目前我国海上风电场的建设主要集中在浅海海域,且呈现由近海到远海、由浅水到深水、由小规模示范到大规模集中开发的特点。为获取更多的海上风能资源,海上风电项目将逐渐向深海、远海方向发展。随着场址离岸越来越远,在海上风电机组基础和送出工程成本等方面将逐步增大,另外对运维服务要求也更高,运维成本也会随之增大,故深海、远海的海上风电项目在经济性上仍存在较大风险,需要柔性直流输电技术、漂浮式基础、海上移动运维基地的快速发展,为我国远海风电的开发提供必要支撑。

(三)机组逐步国产化、大型化

近年来,海上风电发展缓慢,一定程度上也影响了整机制造厂家的积极性。目前,我国大部分整机制造厂家研发的海上机组都没有长时间、大批量的运行经验,基本处于机组设计研发、样机试运行阶段。从陆上风电的发展历程可以看出,在巨大市场需求的带动下,海上机组也将逐步实现国产化。

由于海上施工条件恶劣,单台机组的基础施工和吊装费用远远大于陆上机组的施工费用,大容量机组虽然在单机基础施工及吊装上的投资较高,但由于数量少,在降低风电场总投资上具有一定优势,因此,各整机制造厂家均致力于海上大容量机组的研发。

(四)运维市场增长速度快

海上风电场的运维内容主要包括风电机组、塔筒及基础、升压站、海缆等设备的预防性维护、故障维护和定检维护,是海上风电发展十分重要的产业链。近年来年欧洲成为全球风电运维服务市场的大蛋糕。相比于欧洲,国内海上风电起步晚,缺乏专业的配套装备,运维效率低、安全风险大。未来随着海上风电装机容量的增加,势必带动相关产业的快速发展。

(五)建设成本呈小幅降低趋势

巨大的市场需求将带动海上风电机组的迅猛发展,随着大量海上风电机组的批量生产、吊装、并网运行,机 组和配套零部件等的价格会呈现明显下降趋势。随着海上风电机组成熟度不断提高,国内厂家竞争越 来越激烈,机组价格有望在“十三五”末期下降。另外,海上升压站、高压海缆等价格随着产业化程度的提高,进一步下降的趋势明显 ;随着施工技术成熟、建设规模扩大化、施工船机专业化,海上风电的施工成本也将大幅降低。目前我国海上风电开发成本因离岸距离、水深、地质条件等不同,差异较大,单位千瓦投资一般在15000~19000元之间,初步估计,至2020年海上风电场开发建设成本可小幅下降。

(六)配套产业发展日趋完善

目前,我国海上风电设计更多受制于施工能力,大多是基于现有的运输船只、打桩设备、吊装设备等,设计一个相对经济、可行的方案。由于我国海上风电建设尚处于起步阶段,缺乏专业的施工队伍,施工能力较弱,以至于在设计过程中优化空间较小。随着海上风电项目的开工建设,将大大提高我国海上风电的施工能力,并逐渐形成一些专业的施工队伍。施工能力的提高反过来又为设计优化提供了更大的空间。

根据海上风电市场的需要,未来将出现一大批以运行、维护为主专业团队,为投资企业提供全面、专业的服务。此外,海上风电装备标准、产品检测和认证体系等也将逐步建立完善。毫无疑问,在海上风电项目的逐步发展过程中,海上风电设计、施工等将累积丰富的经验,相关配套产业的发展也将日趋完善。

(作者姚中原,华能技术经济研究院)

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