當前，海上風電已成為全球風電發展的研究熱點，世界各國都把海上風電作為可再生能源發展的重要方向，我國也將其劃入戰略性新興產業的重要組成部分。

 

一、全球海上風電發展現狀

 

根據全球風能協會(GWEC)年度風電統計數據，截至2016年底，全球已建成海上風電累計裝機容量14384兆瓦，其中2016年新增裝機容量2219兆瓦，同比增長18.2%。全球海上風電占風電總裝機容量的比重由2011年的1.73%上升至2016年的2.96%，2011～2016年全球海上風電累計裝機容量及占比如圖1所示。

 

 

截至2016年底，全球有14個國家擁有已建海上風電場，其中歐洲國家占據10席，亞洲國家以中國、日本、韓國三國為主，美國海上風電在2016年實現零的突破。分區域來看，歐洲仍是全球海上風電行業的領跑者，以英國、德國、丹麥表現最為突出。目前，英國是海上風電的領軍國，截至2016年底，英國海上風電累計裝機容量已達5156兆瓦，占全球海上風電總裝機容量的35.8%;中國海上風電累計裝機量突破1500兆瓦，躋身全球前三甲，亞太地區除中國外，日本和韓國海上風電2016年也有所發展，躋身擁有全球海上風電國家前十;葡萄牙2兆瓦樣機于2016年退役，海上風電累計裝機容量歸為零。從機組的單機容量來看，海上風電機組大型化是今后海上風電發展的必然趨勢，維斯塔斯公司研發的最大的海上風電機組單機容量已經達到9.5兆瓦。

 

二、我國海上風電發展現狀

 

(一)我國海上風能資源情況

 

我國海岸線長約18000多公里，島嶼6000多個。近海風能資源主要集中在東南沿海及其附近島嶼，風能密度基本都在300瓦/平方米以上，臺山、平潭、大陳、嵊泗等沿海島嶼可達 500瓦 /平方米以上，其中臺山島風能密度為534瓦/平方米，是我國平地上有記錄的風能資源最大的地方。根據風能資源普查成果，我國5～25米水深、50米高度海上風電開發潛力約2億千瓦;5～50米水深、70米高度海上風電開發潛力約5億千瓦。

 

我國海上風能資源豐富主要受益于夏、秋季節熱帶氣旋活動和冬、春季節北方冷空氣影響。各沿海省、市由于地理位置、地形條件的不同，海上風能資源也呈現不同的特點。從全國范圍看，垂直于海岸的方向上，風速基本隨離岸距離的增加而增大，一般在離岸較近的區域風速增幅較明顯，當距離超過一定值后風速基本不再增加，平行于海岸方向上，我國風能資源最豐富的區域出現在臺灣海峽，由該區域向南、北兩側大致呈遞減趨勢。

 

臺灣海峽年平均風速基本在7.5～10米/秒之間，局部區域年平均風速可達10米/秒以上。該區域也是我國受臺風侵襲最多的地區之一，風電場以IECⅠ或Ⅰ+類為主。從臺灣海峽向南的廣東、廣西海域，90米高度年平均風速逐漸降至6.5～8.5米/秒之間，風電場大多屬于IEC 或Ⅱ類。從臺灣海峽向北的浙江、上海、江蘇海域，90米高度年平均風速逐漸降至7～8米/秒之間，浙江和上海海域風電場大多屬于IEC Ⅱ至Ⅰ+類，江蘇海域風電場大多屬于IEC Ⅲ或Ⅱ類。位于環渤海和黃海北部的遼寧、河北海域90米高度年平均風速基本在6.5～8米/秒之間，該海域風電場大多屬于IEC Ⅲ類。我國沿海各省風資源統計見表 1。

 

 

綜上所述，我國大部分近海海域90米高度年平均風速在7～8.5米/秒之間，具備較好的風能資源條件，適合大規模開發建設海上風電場。我國長江口以北的海域基本屬于IEC Ⅲ或Ⅱ類風電場，長江口以南的海域基本屬于IEC Ⅱ或Ⅰ類，局部地區為Ⅰ+類風電場。與Ⅰ類風電場相比，Ⅲ類風電場 50年一遇最大風速較低，適合選用更大轉輪直徑的機組。由于單位千瓦掃風面積的增加，同樣風速條件下，Ⅲ類風電場的發電量更高。風電場理想的風資源應該是具有較高的年平均風速和較低的50年一遇最大風速。因此，從風能資源優劣和受臺風影響的角度考慮，長江口以北的海域更適合海上風電的發展。

 

(二)我國海上風電發展現狀

 

根據中國可再生能源學會風能專業委員會(CWEA)數據，截至2016年底，我國已建成海上風電累計裝機容量162萬千瓦。2009年，東海大橋海上示范風電場率先建成投產，之后的3年里，江蘇如東30兆瓦和150兆瓦潮間帶試驗、示范風電場及其擴建工程將陸續開工建成。2012年底我國海上風電場累計裝機接近40萬千瓦;受海域使用推進緩慢等因素影響，2013 年海上風電發展明顯放緩;2014年，我國海上風電新增并網容量約20萬千瓦，全部位于江蘇省;2015年我國海上風電新增裝機容量為36萬千瓦，主要分布在江蘇省和福建省。2016 年中國海上風電新增裝機154臺，容量達到59萬千瓦，同比增長64%。我國海上風電占全國風電總裝機容量的比重由2011年的0.42%上升至2016年的0.96%。2011～2016年我國海上風電累計裝機容量及占比如圖2所示。

 

 

隨著海上風電場規劃規模的不斷擴大，各主要風電機組整機制造廠都積極投入大功率海上風電機組的研發工作，并在沿海地區進行安裝調試。從海上風電機組設備來看，風電機組單機容量趨于大型化，新型大功率風力發電機正在逐步取代由陸上機組過渡而來的中小型風力發電機。目前，我國國內設備廠商單機容量最大的是6兆瓦級海上風電機組，主要為聯合動力、明陽風電、遠景能源和金風科技的產品。

 

截至2016年底，在所有吊裝的海上風電機組中，單機容量為4兆瓦機組最多，累計裝機容量達到74萬千瓦，占海上裝機容量的45.5%，其次是3兆瓦裝機，容量占比為14%。海上風電機組供應商共10家，其中累計裝機容量達到15萬千瓦以上的機組制造商有上海電氣、遠景能源、華銳風電、金風科技，這4家企業海上風電機組裝機量占海上風電裝機總量的90.1%，上海電氣以58.3%的占比拔得海上風電機組供應量頭籌。

 

(三)我國海上風電發展規劃

 

根據《風電發展“十三五”規劃》，“十三五”期間將積極穩妥推進海上風電建設，重點推動江蘇、浙江、福建、廣東等省的海上風電建設，到2020年四省海上風電開工建設規模均達到百萬千瓦以上;積極推動天津、河北、上海、海南等省(市)的海上風電建設;探索性推進遼寧、山東、廣西等省(區)的海上風電項目。到2020年，全國海上風電開工建設規模達到1000萬千瓦，力爭累計并網容量達到500萬千瓦以上。詳細情況見表2。

 

 

從布局區域上看，江蘇省海上風電項目主要集中在如東縣、大豐市、濱海縣和響水縣等海域;浙江省海上風電項目則集中在杭州灣海域;福建省海上風電主要集中在莆田市、福清市和平潭縣等近海海域;廣東省集中在珠海市、陽江市和汕尾市等近海海域;天津市海上風電主要集中在濱海新區海域;河北省海上風電項目集中在樂亭縣、海港區、曹妃甸區等近海海域。

 

三、我國海上風電發展前景

 

(一)行業前景廣闊

 

目前我國海上風電開發已經進入了規模化、商業化發展階段。我國海上風能資源豐富，根據全國普查成果，我國5～25米水深、50米高度海上風電開發潛力約2億千瓦;5～50米水深、70米高度海上風電開發潛力約5億千瓦。根據各省海上風電規劃，全國海上風電規劃總量超過8000萬千瓦，重點布局分布在江蘇、浙江、福建、廣東等省市，行業開發前景廣闊。

 

(二)近海規模化、遠海示范化

 

目前我國海上風電場的建設主要集中在淺海海域，且呈現由近海到遠海、由淺水到深水、由小規模示范到大規模集中開發的特點。為獲取更多的海上風能資源，海上風電項目將逐漸向深海、遠海方向發展。隨著場址離岸越來越遠，在海上風電機組基礎和送出工程成本等方面將逐步增大，另外對運維服務要求也更高，運維成本也會隨之增大，故深海、遠海的海上風電項目在經濟性上仍存在較大風險，需要柔性直流輸電技術、漂浮式基礎、海上移動運維基地的快速發展，為我國遠海風電的開發提供必要支撐。

 

(三)機組逐步國產化、大型化

 

華銳、金風、湘電等一批整機制造廠家都致力于海上機組的研發工作，海上風機機組基本已經實現國產化。近年來，海上風電發展緩慢，一定程度上也影響了整機制造廠家的積極性。目前，我國大部分整機制造廠家研發的海上機組都沒有長時間、大批量的運行經驗，基本處于機組設計研發、樣機試運行階段。從陸上風電的發展歷程可以看出，在巨大市場需求的帶動下，海上機組也將逐步實現國產化。

 

由于海上施工條件惡劣，單臺機組的基礎施工和吊裝費用遠遠大于陸上機組的施工費用，大容量機組雖然在單機基礎施工及吊裝上的投資較高，但由于數量少，在降低風電場總投資上具有一定優勢，因此，各整機制造廠家均致力于海上大容量機組的研發。目前國內研發最大單機容量已經達到6兆瓦，其中聯合動力6兆瓦機組已經在山東濰坊試運行，明陽6兆瓦機組已在江蘇海上試運行，金風研發的6兆瓦直驅機組也已在江蘇大豐陸上試運行。

 

(四)運維市場增長速度快

 

海上風電場的運維內容主要包括風電機組、塔筒及基礎、升壓站、海纜等設備的預防性維護、故障維護和定檢維護，是海上風電發展十分重要的產業鏈。近年來年歐洲成為全球風電運維服務市場的大蛋糕。相比于歐洲，國內海上風電起步晚，缺乏專業的配套裝備，運維效率低、安全風險大。未來隨著海上風電裝機容量的增加，勢必帶動相關產業的快速發展。

 

(五)建設成本呈小幅降低趨勢

 

巨大的市場需求將帶動海上風電機組的迅猛發展，隨著大量海上風電機組的批量生產、吊裝、并網運行，機 組和配套零部件等的價格會呈現明顯下降趨勢。隨著海上風電機組成熟度不斷提高，國內廠家競爭越 來越激烈，機組價格有望在“十三五”末期下降。另外，海上升壓站、高壓海纜等價格隨著產業化程度的提高，進一步下降的趨勢明顯 ;隨著施工技術成熟、建設規模擴大化、施工船機專業化，海上風電的施工成本也將大幅降低。目前我國海上風電開發成本因離岸距離、水深、地質條件等不同，差異較大，單位千瓦投資一般在15000～19000元之間，初步估計，至2020年海上風電場開發建設成本可小幅下降。

 

(六)配套產業發展日趨完善

 

目前，我國海上風電設計更多受制于施工能力，大多是基于現有的運輸船只、打樁設備、吊裝設備等，設計一個相對經濟、可行的方案。由于我國海上風電建設尚處于起步階段，缺乏專業的施工隊伍，施工能力較弱，以至于在設計過程中優化空間較小。隨著海上風電項目的開工建設，將大大提高我國海上風電的施工能力，并逐漸形成一些專業的施工隊伍。施工能力的提高反過來又為設計優化提供了更大的空間。