OWA资讯 | 解锁海洋能源潜力：80%以上风能资源助力漂浮式海上风电，引领绿色电力新浪潮 - 海洋电力发电技术创新

点击蓝字 关注我们

; k- z3 E' C% Y

OWA2024

' Y( [# G$ E) Z" U4 O U4 E

导读

随着海上风电的高速发展及近海场址的资源趋紧，海上风能的开发不可避免地走向深远海。据国家发改委能源研究所《中国风电发展路线图2050》，浅水区（水深5至50米）的海上风能资源理论可开发量约为5亿千瓦，而随着水深增加至50至100米，可开发风能资源则增至15.3亿千瓦，远海区域的风能资源储备更是达到了9.2亿千瓦。

9 w0 s0 L% D6 y( Q$ z; [$ A

由于深远海的水深增加，固定式的支撑结构难度更大，漂浮式海上风电技术被业内视为未来深远海海上风电开发的主要技术。

, {0 Z) g; _" D4 r7 v

01

漂浮式海上风电

. ~* F8 G2 u# n% t

漂浮式海上风电是一种利用海洋风力资源发电的技术，其风力发电机安装在漂浮的平台上。与固定基础的海上风电机组相比，漂浮式风电机组可以安装在更深的海域，离岸距离超过35公里，甚至可达到60公里。

" o/ X3 R' G) f7 z& Q' r0 Q

漂浮式风电系统主要由上部风机、漂浮式平台、锚泊系统、动态海缆等部分组成。漂浮式基础通过系泊系统与海床相连，摆脱了复杂海床地形以及复杂地质的约束，受水深影响小，且同一海域的若干台风机基础可做成标准型式，可以大幅提高建造效率、降低开发成本，运维也较为便利。海上漂浮式风电主要包括半潜式、张力腿式、单柱式和驳船式。

中国漂浮式风电产业正处于起步爬升阶段。当前，国内已完成建设的示范性漂浮式风电项目共计四个，分别是三峡集团旗下的“三峡引领号”、中国海装公司的“扶摇号”、中海油的“海油观澜号”以及国家能源集团龙源电力的“国能共享号”。

) {0 Z1 Y- k# Q# \5 }5 b1 j" o) f8 R6 |

海南省万宁市的漂浮式风电场是国内首个大规模商业化开发项目，该项目场址平均水深为100米，场址中心离岸距离为22公里，整体规划装机容量高达1000兆瓦，计划总投资额230亿元。其中，一期工程200兆瓦于2023年1月启动建设，预计将于2025年接入电网；二期工程则规划了800兆瓦装机容量，计划在2027年完成并网工作。

4 T; P0 L9 D8 j6 b' E" d

02

深远海/漂浮式风电相关政策

2021年10月，国家发改委等九部门《“十四五”可再生能源发展规划》：开展深远海海上风电规划，完善深远海海上风电开发建设管理，推动深远海海上风电技术创新和示范应用，探索集中送出和集中运维模式，积极推进深远海海上风电降本增效，开展深远海海上风电平价示范。推进漂浮式风电机组基础、远海柔性直流输电技术创新和示范应用，力争“十四五”期间开工建设我国首个漂浮式商业化海上风电项目。在广东、广西、福建、山东、江苏、浙江、上海等资源和建设条件好的区域，结合基地项目建设，推动一批百万千瓦级深远海海上风电示范工程开工建设，2025年前力争建成一至两个平价海上风电场工程。

% H6 J# G! y0 x5 w2 c

2022年5月，国家发展改革委、国家能源局《关于促进新时代新能源高质量发展实施方案》：鼓励发展深远海风电项目；规范设置登陆电缆管廊，最大程度减少对岸线的占用和影响。鼓励“风光渔”融合发展，切实提高风电、光伏发电项目海域资源利用效率。

2023年3月，工信部等六部门《山东省能源绿色低碳高质量发展三年行动计划（2023-2025年）》：打造山东半岛海上风电基地。聚焦渤中、半岛南、半岛北三大片区加快推动省管海域风电场址开发，适时启动国管海域试点示范项目建设，逐步推动海上风电向深远海发展。

8 C* l; C( h" z" y

2023年9月，国家能源局《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》：主要支持大容量风电机组由近（海）及远（海）应用，重点探索新型漂浮式基础、±500千伏及以上电压等级柔性直流输电、单机15兆瓦及以上大容量风电机组等技术应用，并推动海上风电运维数字化、智能化发展。主要支持海上风能资源和建设条件好的区域，结合海上风电基地建设，融合深远海风电技术示范，通过规模开发、设计优化、产业协同等措施，推动深远海海域海上风电项目降低工程造价、经济性提升和实现无补贴平价上网。深远海海上风电平价示范项目单体规模不低于100万千瓦。

; g/ @% L; ?9 Q6 E2 N

2023年12月，国家发改委《产业结构调整指导目录(2024年本)：漂浮式海上风电技术被列为鼓励类。

2024年3月，国家能源局《2024年能源工作指导意见》：统筹优化海上风电布局，推动海上风电基地建设，稳妥有序推动海上风电向深水远岸发展。

据国家能源局委托水电总院牵头开展的全国深远海海上风电规划，全国共将布局41个海上风电集群，预计深远海海上风电总容量约达2.9亿千瓦。“十五五”期间深远海风市场空间将进一步打开，有望开发1.5亿-2亿千瓦。

03

+ B' L# C4 a) W8 ]1 C7 \1 v1 L/ [

已建成示范性漂浮式风电项目

3 l% c5 N* n1 ]4 e' z

竞争是国际经济秩序的核心要素。全球风能理事会提倡行业界与各国政府放弃单边行动，转而通过适宜的双边和多边平台开展合作对话，基于确凿证据进行谈判，以建设性方式共同应对竞争问题。对涉嫌造成市场参与者法定损害的不公平竞争行为或市场扭曲现象，应当受到调查，并触发相关监管机构采取适当措施。全球风能供应链面临的集中风险呼吁产业链供应链实现多元化，例如采取战略性产能转移或本地化生产策略，但此类举措不应导致非必要的贸易流动受限，或者干扰及延迟风能部署进度。

图：三峡引领号

2 n, ? T5 @1 L/ v7 ]$ T$ c% z

“三峡引领号”是中国首台漂浮式海上风电试验样机，是2021年为止国际上机位水深最浅、抗台风等级最高、所受风电机组载荷最大、设计难度最大的的漂浮式海上风电平台结构。该项目是首个国家级漂浮式示范项目。

' L q2 ]( n" o! Q! @

此台漂浮式海上风电机组及平台位于南海海域，单机容量5.5兆瓦，由三峡能源牵头，联合三峡集团上海勘测设计研究院等科研机构以及国内风机厂商自主研发。

三峡引领号单机容量5.5兆瓦，由浮式风力发电机组、塔筒、三立柱半潜式基础平台、系泊系统和动态电缆等主要部分组成。它的轮毂中心高度距海平面约107米，相当于30多层楼的高度；叶轮直径158米，相当于3架波音747并排的宽度；风轮扫风面积相当于3个标准化足球场，整体就像一个巨型“不倒翁”。

国外已建漂浮式海上风电项目适应的最高风速是50米/秒，而三峡引领号可抵抗最大风速超70米/秒的17级台风。2022年7月上旬，台风“暹芭”在南海生成，强度达到12级，风速每秒37米，成为7年来登陆粤西的最强台风。在“暹芭”的正面袭击下，三峡引领号的风机机组、浮体和系泊系统安然无恙、状态良好，成为漂浮式风电机组安全性能最有说服力的证明。

图：扶摇号

; [* `; I$ G9 z. |

“扶摇号”由中国船舶集团海装风电股份有限公司牵头研制，是按照深远海进行设计、工程实施及测试验证的浮式风电装备，为我国自主研发的深远海漂浮式海上风电装备。它的诞生填补了我国水深65米以上深远海域漂浮式风电装备研制及应用空白。

2022年，中船海装按计划完成了漂浮式风电装备关键技术研究、漂浮式风电装备制造、工程主体及海缆施工等系列工作，让“扶摇号”具备了并网的工程技术条件。

“扶摇号”机组轮毂中心高度96米，风轮直径152米，叶片长度74米。作为国内最大的漂浮式风电装备，搭载风力发电机组后，“扶摇号”浮体和机组总重量超过5000吨，排水量超过15000吨。由风电机组、电压源模式变流器、后备储能电源和智能微电网控制单元共同构成的自维持式智能微电网，不仅为“扶摇号”提供了更好的抗台风安全。

. x2 w1 V2 m! v

图：海油观澜号

海油观澜号，是中国首个深远海浮式风电平台，装机容量7.25兆瓦，由浮式基础和风机组成。该平台是世界上第一个最深最远，同时也是全球首个给海上油气田供电、海域环境最恶劣的半潜式深远海风电平台。安装于距海南文昌136公里的海上油田海域。

2023年5月20日，海油观澜号成功并入文昌油田群电网，正式为海上油气田输送绿电。

* v- D2 Q& X& M; {3 B; h; O

“海油观澜号”最底部是一个三角形浮式基础，由30个钢结构模块组装而成，包括3个边立柱和1个中间立柱，整体边长近90米，高约35米，重量达4000吨。浮式基础上方是高约83米，相当于30层楼高的圆筒形状柱子，柱子上方是重达260吨的机舱，它的作用相当于风机的“大脑”，可以指挥风机进行转动和变桨操作。机舱前部的大风车每个叶片长76.6米，叶轮直径达158米，扫风面积相当于2.7个标准足球场的大小。风带动3只大叶片使机舱中的发电机转动，生成源源不断的绿色电力。“海油观澜号”装机容量7.25兆瓦，投产年均发电量可达2200万千瓦时，每年将节约燃料气近1000万立方米。

. U) Y1 j, C$ l) u/ X0 Q

“海油观澜号”的建成投用使国家海上风电的自主开发能力从水深不到50米提升至100米级以上，为国家风电开发从浅海走向深远海奠定坚实基础。

图：国能共享号

“国能共享号”是家能源集团开发建设的全球首个深远海浮式风电与养殖一体化设计项目，由“漂浮式风机+养殖网箱”组成，形成“海上发电、海下养鱼”的融合发展新模式。

2023年10月，我国自主研发的全球首个漂浮式风渔融合项目“国能共享号”在莆田南日岛海上风电场水域安装落户。

$ v5 U3 H3 G/ {9 o N$ b: `$ ~

该平台主要由“漂浮式风机+养殖网箱”组成，具体包括浮式平台、4MW风机、系泊锚固系统等。浮式平台为三立柱半潜式结构，形状为正三棱柱，立柱间边长70米，立柱高28米，设计吃水14米，养殖水体容积约10000立方米，可养殖1年期以上的中等鱼苗。平台系固采用9条长约431m无档锚链，每个立柱连接3条系泊缆，保障风渔融合平台在海上安全平稳生产运营。

W! j1 L! W; q. T( u

04

漂浮式海上风电成本

在诸多制约因素中，成本高一直是海上风电发展缓慢的主要因素。风电进入深远海之后，成本急剧增加，包括：

5 b# n6 Q$ q7 A

技术成本：漂浮式风电技术研发和生产成本较高。为了提高可靠性和安全性，开发商需要持续投入研发，加大生产线的投入，提高产品质量。此外，海上漂浮式风电的设计还需要考虑海洋环境因素，如海浪、风力等，这些都需要进行大量的测试和模拟，进一步增加了技术成本。

建设成本：海上漂浮式风电项目的建设成本包括工程设计、制造、安装等各个方面。由于浮式风电的基础结构需要保证其稳固性和可靠性，因此制造工艺和材料要求非常高，这导致了制造成本的提高。同时，海上漂浮式风电建设还需要考虑海洋环境的不确定性，如风速、水深等因素，这也会增加建设成本。

维护成本：海上漂浮式风电的维护成本包括日常维护和故障维修等费用。由于设备处于海上，日常维护比陆上风电设备更加困难和昂贵。此外，设备的运输和维修也需要考虑海洋环境的影响，这还需要增加额外的经费和人力资源。

2 O/ @ p6 h0 B% G/ _$ T* q

以“海油观澜号”为例，与固定式海上风电项目的成本构成有所不同，漂浮式风机塔筒仅占总成本的13%左右。

01

1 z" k* S# _& n' h' l) y

X1Wind全球首款无塔筒风机

6 ^( u! [9 k5 o9 G+ E

X30样机在大加纳利群岛海洋测试平台(PLOCAN)运行了7个月，运行数据显示，从平台稳定性到被动对风能力，从结构性能到发电量，X30的表现都非常优异。在各方面的表现中，被动对风能力最为突出。测试结果显示，在大风情况下（＞7.5m/s），样机的对风性能超过了采用主动偏航系统的常规风机，在小风情况下（＜7.5m/s），两者的性能接近。

* V& F& ^0 U0 O1 w

02

9 [6 R# ^7 u) T5 m! A* a9 d

明阳集团双风轮漂浮式风电平台“OceanX”

和普通“I”字型风机不同，“OceanX”为全球首次采用“V”字型塔架结构。两座塔筒共用一个漂浮式基座，以“V”字型排列，搭载两台明阳MySE8.3-180超紧凑半直驱海上风机，总容量达到16.6MW。作为全球容量最大的漂浮式风电平台，该平台可应用于水深35米以上的全球广泛海域。

: e) e, K/ B! n! r# q

05

“漂浮式海上风电+”

2 b6 f3 ~" g5 y K7 m

此外，开发商也在积极探索与其它产业融合发展的双赢模式，为此各种“漂浮式海上风电+”的方案被不断提出并探索尝试。目前比较主流的研究方案包括“漂浮式风电+养殖”、“漂浮式风电+制氢”、“漂浮式风电+波浪能”、“漂浮式风电+油气”、“漂浮式风电+光伏”、“海上浮式能源岛”等。

/ a% n5 h) O4 K) ]% m( U

图：“国能共享号”漂浮式风电+养殖

' E' _8 h8 H( U. r4 q w6 i

图：“东福一号”海上制氢平台

......

; g F# k3 L0 ^; Q

长按图片，识别下方二维码

添加微信获取“海能链博会2024”大会手册

同期举办：第七届亚洲海洋风能大会

【报名及咨询】

- B7 s z- m% f( Q1 A1 k. w 0 v' f1 D0 W3 |2 U' G