张效莉等：新形势下我国海上风电产业创新发展的战略选择

新的能源消费形势、新的国际政治形势、新的技术发展形势，引导我们以适应新形势、落实新战略为首要原则来进行我国海上风电产业创新发展的战略选择。
一、生产规模大型化
我国海上风电产业经过10多年的发展，如今虽已跻身国际前列，但是产业生产成本居高不下是影响产业高质量发展的核心问题。装机容量大型化是降低企业生产成本的一个关键举措，也成为海上风电产业发展的主要趋势。统揽国外历程和经验，欧洲国家装机容量从10年前的4 MW到眼下的10 MW，以及正在为未来10年研发设计的单机功率15～20 MW的样机。我国由于产业发展的历史不长，与大规模相匹配的生产技术还不够成熟，比如加长叶片技术等的生产、运输、安装等能力等。目前我国海上风电的主流机型仅为4～6 MW，整机厂家也已纷纷研发8～10 MW乃至更大容量机组，但还不能很快布局10 MW以上装机容量的海风电场。因此，解决我国海上风电产业成本居高不下的重要途径就是依托生产规模大型化并提高企业生产效率。
9 k/ n7 S, {0 H; x0 R二、风场区域深远海化
% B6 D0 A" M" y; Z0 n风场区域深远海化既是风能资源的丰富特点所定，也是海上风电场规模大型化对作业空间的刚性要求。而深远海化的区域远近程度是与技术水平息息相关的。依据欧洲经验，2019年代已经达到了离岸59 km、33 m水深。英、德更是具有离岸100 km的能力。囿于开发技术和运维能力，我国目前依然处在20 km米和12 m水深水平。因此，优化产业布局加强深远海开发技术和运维技术研究是我国海上风电产业战略选择的基本要求。
6 M5 a" b+ d( ]. {% a+ c( E+ R4 {2 E* X三、产业布局集群化
8 n% Z% ^% w. |3 b: x9 B) R+ O0 o依据产业集群理论，为了降低运输成本和协作成本等，在市场机制和政府政策协作引导下，与主导产业相关的上下游产业及相关的配套服务产业将形成空间上的集聚，建立产业链，并逐渐形成产业集群。随着新时代信息技术的发展，产业集聚出现新特征。产业集群的部分环节和节点可以实现跨区域协作。比如设计环节、资金环节、商贸服务环节等。因此，新时代背景下，跨国际、跨区域的、高度分工与协作的世界级产业集群将是未来产业发展的方向。
我国的海上风电资源在沿海地区分布不均，而支撑海上风电产业集群化发展的相关资源各地也各有差异。比如江苏盐城射阳港以广袤港口空间资源、海港水深资源，以及国家一类开放口岸的政策资源为其独特优势。在射阳港区布局了包括远景能源、中车、长风海工等在内的海上风电装备生产企业，形成产业链，并正在向产业集群迈进。各沿海地区急需依据各自资源禀赋，加快通过政策引导，促进其在物理空间上形成独具特色的海上风电产业集群，促进并营造良好环境，使其在产业集群内部实现高度分工与协作，形成技术创新协作网络，形成产学研用协作网络，形成研发、设计、生产、运维、销售协作网络，对外实现高水平开放，最终形成跨区域协作、跨国际协作的综合协作网络和世界级产业集群。
四、产业发展智能化
产业发展智能化是新时代产业现代化、高效化发展的历史必然。海上风电产业务必通过科技创新和模式创新，通过包括从数字化到区块链、机器人系统、3D打印、存储及移动技术等新兴科技和商业模式的渗透，实现能源行业的颠覆性变革。具体包括：一是通过无人机、无人船、水下机器人等智能装备实现勘探智能化，减少选址和风场建设的试错成本。二是通过机组智能化增加机组生产运行过程中的安全运行数据获取和监控，确保生产的稳定性，实现运行的预警性，减少运行故障带来的被动维护成本和损失。三是通过施工安装智能化，实现无人安装操作，确保安装的精准性，减少安装人员安全性风险。四是通过运维装备智能化，增加运维对机组寿命的精准判断、增加对正常运行的保障。五是储能智能化将确保多元化储能和应用衔接，比如新能源汽车作为后备储能电池，夜间存储多余电量，白天使用，平衡供电丰欠不均问题。六是消纳智能化将以构建电力消费网络智能实时监测为基础，通过系统检索电力消费状态，智能化调配电力资源，确保生产、生活、休闲等全方位获得稳定、充足的清洁能源。七是检测智能化将以检测机器人为依托，实现对风电场运行状况、寿命状况的全方位检测，并提供检测报告和预警信号，自动发布维护指令，实施维修。
% q* l9 V$ K* K4 W五、能源体系多元化
第37届剑桥能源周的亮点是创新，焦点是能源转型。据最新能源展望报告，全球正朝着多元化能源组合前进。究其原因，不同新能源、可再生能源各有利弊。以下仅以氢能、风能和太阳能为例进行阐述。首先是看氢能，氢能的燃烧热值是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。而燃烧后的产物是H2O，是世界上最干净的能源。在未来氢将成为交通运输领域最主要品种，也可作为储能介质对可再生能源调峰；它的缺点是制氢的碳排放、燃料电池成本高、氢气储运技术问题等会限制其发展。其次看风能和太阳能，优点是其清洁可再生，已经形成规模化应用，优化了能源供给结构；但其电力供应不均衡，影响电网稳定，同时也存在生态环境问题。
考虑到海上风电和氢能的利弊关系存在很强的互补性，海上风电产生的电能经过制氢存储，实现对其不稳定的调峰功能。其次，用风能或太阳能制的氢气本质上是一种无化石燃料，政府和公用事业部门把其视为有助于工业和运输部门减少碳排放的关键。因此，以风电+氢能的多元化能源组合为主要模式将是在一定程度解决能源问题、生态环境问题的有益战略方向。
0 a' V$ v4 y- h" g- d六、消纳领域系统化
随着社会经济的快速发展，无论生产还是居民生活都已经呈现严重依赖能源的状态。然而不同领域能源消耗占比不尽相同。对我国能源革命和清洁能能源消纳问题而言，需要坚持“抓住重点，分步推进”的原则。即首先选择那些能源消耗占比较高的领域，然后分批次逐渐全面推进绿色能源消费。
首先，工业领域能源消费。我国工业用电占比明显偏高，占全球的比重高达40%。2018年，我国工业占终端用电的比重分别为62.0%。而全球工业占比则为42.0%。另据2020年《中国能源统计年鉴》，2019年，工业电力消纳占比超过67.7%，我国第二产业用电量占全部总用电量68%以上。因此，加强工业领域绿色转型是实现“双碳目标”的最关键举措和解决电力消纳的重要战略方向。
其次，中东部居民消费领域。在所有能源消费中，除了工业消费占比最高外，居民消费排在第2位，2019年占比达到16%以上。此外，北京、天津、河北、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东、河南、安徽、江西、湖北和湖南等中东部地区是社会经济相对发达的地区，其土地面积约占全国国土面积的18%,2019年GDP占全国GDP的比例约为3/4，人口约占全国人口总数的60%以上，能源消费量约占全国居民能源消费总量的60%以上。然而相对于西部地区，中东部地区的能源具有如下特征：一是化石能源严重依赖外部供给；二是电力不能满足自给，并且本地电力以煤电为主；三是非化石能源利用比例过低。为此，解决好中东部地区的能源问题，是全面解决我国清洁能源消纳、实现能源革命和生态文明建设的重要战略方向。
最后，综合交通领域能源消费。能源和交通运输在国家和地区经济发展中占据重要战略地位，而随着社会经济的不断发展，综合交通发展日益繁荣，其对能源的消费也成为地方经济发展的重要参考指标。因此，从综合交通领域看，世界各国交通运输的能源消费及其在能源消费总量中所占的比例正逐渐上升，发达国家交通运输的能耗已占终端总能耗的三分之一左右。在交通运输消耗的能源中，以公路为最，几乎占80%，其次是航空，铁路运输消费的能源不足交通运输消耗能源的5%。
因此，综合交通应当成为清洁能源消纳的主战场。以绿色交通为主导的新能源汽车普及、清洁能源汽车充电智能网络是拉动能源消费转型升级的重要举措。同时还包括基于清洁能源支撑的绿色航空运输、绿色江海河航运的全面发展、以及铁路运输绿色化等。综合交通的绿色化也必将掀起一场系统性的产业绿色革命，是国家未来实现“双碳战略”的必然选择。
值得一提的是，随着海上风电等新能源的不断产出，新能源并网导致电网安全稳定运行风险剧增。因此，从源、网、荷、储、市场交易等多方面系统化发力，全面提升新能源并网调度运行管理水平，实现新能源高效消纳。借助人工智能、大数据等新技术，提升电网对海量新能源发电设备的运行管理能力，提升新能源基础数据质量和预测建模的智能化水平，建立高精度、高可信度的新能源功率预测系统，为新能源并网优化运行奠定坚实基础。
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文章来源：节选自《我国海上风电产业概况、问题及创新发展的趋势研究》，原刊于《海洋经济》2022年第3期
作者：张效莉，上海海洋大学海洋经济研究中心教授，中国海洋发展研究中心研究员；周红芳、刘陈真子，上海海洋大学海洋经济研究中心研究人员；费梓凡，厦门大学国际学院研究人员；顾云娟，江苏省海洋经济监测评估中心副研究员