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1、海洋可再生能源课程论文题目：海洋风电现状与展望0121202090428王伟摘要：本文介绍了什么是海上风电，它的运行模式，海上风电所具有的优势和开发海上风电所遇到的一些困难，目前海洋新能源-海上风电在世界各国的发展现状和展望以及海上风电在我国的发展历程和目前的发展现状以及之后我国在海上风电开发上的一些政策等，我们学习、吸收其他国家开发海上风电的经验，之后利用在我国的海上风电开发上，能使我们更加成熟、稳健的开发我国的海上风电资源，对我们国家加快海上风电发展、缓解地区缺电问题和优化能源结构，构建可持续发展型社会和发展国家经济建设有很大的意义。关键词：海上风电场，发展潜力，大型化，悬浮式基础结构，环
2、境影响引言: 海上风电由于其资源丰富、风速稳定、对环境的负面影响较少；风电机组距离海岸较远，噪声、视觉干扰很小；单机容量大，年利用小时数高；海上风电靠近经济发达地区，距离电力负荷中心近，风电并网和消纳容易；不占用土地资源等优势，近几年发展迅速。目前海上风电技术正在完善，海上风电场开始进入规模化发展阶段，潜力巨大。截至 2009 年,全世界建成的海上风电场有 30 余座,装机容量达到了 100 万 kW【1 】 。对于海上风电产业来说，欧美发达国家已经相当成熟，而我国对海上风电发展则刚刚起步，各方面都还很不成熟，正因为如此，非常有必要了解和吸收国外海上风电产业发展的经验，从中获得启示，以加快我国
3、海上风电产业发展的步伐。一、海上风电简介：海上风电是指在近海海域安装风力发电机组，依靠海洋上的风推动风力发电机转动来发电，一般情况下在风力资源丰富的海域会安装多台风力发电机组，形成海上风电场，海上风电是未来清洁能源新方向。二、发展海上风电的优势与困难：1、优势：海上风电由于其资源丰富、风速稳定、对环境的负面影响较少；风电机组距离海岸较远，噪声、视觉干扰很小；单机容量大，年利用小时数高；海上风电靠近经济发达地区，距离电力负荷中心近，风电并网和消纳容易；不占用土地资源；海上风电场是以风速高、风功率密度大、湍流强度小占优势。与陆地风电相比，海上风电风能资源的能量效益比陆地风电场高 20%40%，还具
4、有不占地、风速高、沙尘少、电量大、运行稳定以及粉尘零排放等优势，同时能够减少机组的磨损，延长风力发电机组的使用寿命，适合大规模开发。例如，浙江沿海安装 1.5 兆瓦风机，每年陆上可发电 18002000 小时，海上则可以达到 20002300 小时，海上风电一年能多发电 45 万千瓦时。 【2】 另外，海上风电还能减少电力运输成本。由于海上风能资源最丰富的东南沿海地区，毗邻用电需求大的经济发达地区，可以实现就近消化，降低输送成本，所以发展潜力巨大。2、困难：（1）技术难度大 海上风电并网面临两大技术难题，一是海上风电的输送，二是风电场动态稳定性对电网的影响。风电的可控性以及风电机组的控制技术(
5、主动变桨控制、自动控制、自动停机等) 等领域亟待突破。同时，风电的短期气象预报和风电场的集中控制策略( 以均衡负荷)也面临技术困境。 （2）投资成本高 为适应海上恶劣的环境，海上风电机组必须采取气密、干燥、换热和防腐等各项技术措施，且机组的单机容量较大，需配备安装维修的专用设施(登机平台、起吊机等 )，这些都增加了海上风电机组的成本。有资料显示，我国陆上风电工程造价为 8000 元/千瓦左右，而海上风电则为 1.6 万2 万元/ 千瓦。工程建设和维护成本占据了海上风电开发中的大部分投资。 【3】 （3）经济性价比低 海上风电的发电量是陆上风电场的 1.4 倍，但投资成本是陆地风电场的近两倍，其
6、经济性仍不如陆地风电场。此外，海上风电场的经济可行性主要取决于场址的两大参数水深和离岸距离，离岸距离不大、水面较浅的海域不适合建海上风电场。 （4）维护成本高 海上风电场维护时，必须动用大型维护船，如利用建设施工船、专门的服务船只、直升机接送服务或者母舰类型的船只等，无论哪一种运输方式，都意味着相应的技术路径和资金投入，运维成本因此攀升。有运营商表示，海上风机故障修复成本将是陆上风电的百倍。 【4】 （5）此外，尽可能选用大容量的风电机组，通过实施海上风机机组的标准化设计和规模化生产，可有效降低发电成本。不过，目前海上风电场规模化发展还有待技术的进步和激励政策的出台，这也成为限制其发展的因素之
7、一。 （6）浮冰和台风对风电机组的影响：在靠近寒带的海域，每年冬季海面上的浮冰是风机安全的最大威胁。 “这并不是危言耸听，曾经有一年，锋利的浮冰把一座测风塔铲断，高高耸立的风机很难抵挡住浮冰的冲击。而在靠近热带的海域，台风或者飓风则对电场的影响是破坏性的。三、世界各国的海洋风电发展现状和趋势1、欧洲：从海上风电项目在世界各地区/国家的分布来看，欧洲占据绝大部分的市场份额，其中英国、丹麦、荷兰和瑞典是目前世界上最主要的海上风电发展大国。早在 20 世纪 80 至 90年代，欧洲就开展了较大范围的海上风电资源评估及相关技术研究工作。世界海上风电发展历程主要分为三个阶段：第一个阶段是从 1990 年
8、到 2000 年，海上风电处于小规模研究和开发阶段；第二个阶段是从 2000 年到 2008 年，海上风电进入大规模商业化开发阶段；第三个阶段是 2008 年至今，全球风电产业掀起了新一轮的“下海”热潮。欧洲是全球海上风电发展最快的地区。全球海上风电场主要分布在丹麦、英国、荷兰、瑞典和爱尔兰等欧洲国家。丹麦的风能资源非常丰富，也是世界上最早大规模开始风力发电的国家，在风电技术上也位居世界领先地位。1990 年，丹麦安装了全球第一台示范近海风电机组，单机容量220kW【11】 ，自此世界风电发展跨入了另一个时代。1997 年丹麦政府制订了海上风电发展计划，至 2010 年丹麦建成了 9 个海上风
9、电场，总装机容量 60 万 kW 余，占世界同期海上风电的 1/3、欧盟海上风电的 1/2。英国海上风电项目稳步增长，由于英国海域内风力资源占欧洲总资源相当大的比例，因此发展前景比较乐观。相关研究报告估计，英国海上风能接近 1000TWh，相当于全国年总用电量的数倍。综合英国优越的海上风能资源，强大的海上政权以及 2015 年 15%新能源比例的强制性政策建立，英国被认定是全球海上风电最佳市场。自 2000 年 12 月英国第一座海上风电场-诺森伯兰郡布莱斯海港风电场批准建立以来，已有 13 座海上风电场陆续建立起来，总装机容量超过 1155MW。其中 12 座海上风电场已完成并网发电，总装机
10、容量达到 8828MW。德国海上风力发电起步比较晚，国内首座海上风能电站阿尔法文图斯始建于 2008 年7 月，2010 年 4 月 27 日在北海正式并网发电，这标志着德国海上风电进入大发展时期。阿尔法文图斯电站位于离德国北部岛屿波尔库姆以北 45km 的北海海域，造价达 25 亿欧元，现装有 12 台风能装置(俗称风车 )，每台装置的装机容量均为 5000kW，一年共发电至少 22亿 kWh，从理论上可满足 5 万家庭的用电需求。这样级别的装机容量在世界海上风电站的建设史上还是首次，阿尔法文图斯被称为示范项目，主要是为今后的海上风电站建设积累经验。为了扶持海上风电，实现到 2030 年使海
11、上风电装机容量达到 25GW 的目标，总共还需投资 750 亿欧元。而首批 10 个海上风电站的建设将得到政府的资助，德国复兴信贷银行在 2011 年设立了 50 亿欧元的市场利率“海上风电”专项贷款额度。根据德国政府的规划，德国海上风电未来将占到整个风力发电的 25，而一般国家这个比例仅为 10。到目前为止，北海和波罗的海已经并网发电的项目共有 5 个，另有 25 个项目已经通过审批在建，还有超过 80 个项目正在立项审批过程中。2、北美：北美的风电产业近些年来发展非常迅速，尤其是美国和加拿大。随着近年来全球清洁能源和可再生能源发展势头的日益强劲，美国加快了风电发展步伐，尤其是 2006 年
12、以后发展速度较快，到 2009 年风电总装机容量达到 35159MW，风力发电量占到总发电量的24%。但是，美国的海上风电发展较晚，作为美国首座海上风电场，美国东北部的鳕鱼岬海上风电场经过 9 年之久，于 2010 年 4 月获得美国政府的批准，该风电场总装机容量为454MW。近年来，美国也开始重视海上风电的发展，美国海上风电的发展目标首先锁定浅滩，然后发展至深水；主要采用单机容量为 5MW 或更大的风机。加拿大的风能储蓄丰富，近年来风电产业迅猛发展。风力机组安装总量从 1994 年的19MW 发展至 2006 年 1 月的 682MW。目前，在夏洛特皇后群岛，已建成的海上风电项目总容量达 7
13、00MW，该项目是北美海上风电项目中最大的一项 【11】 。3、亚洲：亚洲的风电产业近年发展强劲，尤其是韩国、中国和日本，在全球风电市场上都占有重要的一席。但是亚洲拥有海上风电场的国家目前只有中国和日本。日本风电产业的发展起步晚，发展相当缓慢。目前，日本国内仅在北海道濑棚町等地安装了 14 套海上风力发电设备，发电量 11 万 kW 左右，远远低于欧洲 200 万 kW 以上的海上风力发电规模。2010 年 6 月日本政府综合海洋政策本部研究制订的有关发展海上风力发电的海洋可再生能源战略方案出台。该方案提出，到 2020 年前，日本将安装 2000 套以上直径为 120m 的大型海洋风力发电设
14、备，其发电能力相当于 10 座 1000 万 kW 以上的核电站。韩国是风电市场中的后来者，目前正处在风电行业艰难时期，目前，风电行业激烈的竞争和风力涡轮机价格的下跌挤压了整个供给链的利润。韩国的大多数能源依赖进口，鉴于韩国广泛的造船及海洋工程经验以及丰富的海上风能资源，海上风电是韩国企业进入风电行业的最佳突破口，风力发电产业的中心将从陆地转向海上。济州岛近海 60 兆瓦规模的海上风力发电设施建设于 2014 年 6 月完成。据最近报道，韩国政府将投资 9.2 万亿韩元，在该国南部近海建设 2500 兆瓦规模的海上风力发电设施，每年发电量可达 6525 千瓦时，可供拥有 556 万人口的城市使
15、用，该项目建成后，韩国将跃升为世界三大海上风力发电强国。四、我国海上风电发展现状及发展规划1、发展现状：我国海上风电起步较晚，2006 年开始海上测风，2008 年投资 23.6 亿元建设了我国第一座大型海上风电项目，上海东海大桥海上风电项目，该项目安装了 34 台国产单机容量3MW 的离岸型风电机组，总装机容量 102MW，该项目拉开了中国海上风电开发的帷幕。我国拥有 18000 多公里长的大陆海岸线，可利用海域面积多达 300 多万平方公里，是世界上海上风能资源最丰富的国家之一 【4】 。我国拥有十分丰富的近海风资源，有数据显示，我国近海 10m 水深的风能资源约 1亿 kW，近海 20m
16、 水深的风能资源约 3 亿 kW，近海 30m 水深的风能资源约 49 亿 kW。此外，由于我国东部沿地区经济发达，能源紧缺，开发丰富的海上风能资源将有效改善能源供应情况。开发海上风电已经成为我国能源战略的一个重要内容。我国已建及正在规划建设中的海上风电场主要有上海东海大桥近海风电场、山东威海风电场、浙江岱山近海风电场、浙江杭州湾近海风电场、江苏如东和江苏东台风电场等 【5】 。预计 2015 年中国海上风力电装机 500 万千瓦，业内预计将带来 800 亿元海上风电蛋糕，未来几年我国海上风电将进入加速发展期。我国目前已建成的海上风电总装机为 142 MW【10-13】 ，包括： 上海东海大桥海上风电项目，总装机 102MW。上海东海大桥海上风电项目是我国第 1 个大型海上风电项目，采用 34 台 3 MW 风机， 2010 年 6 月全部并网发电，上网电价为 0.978 元 （ / kWh） ，单位造价为 2.3 万元 /kW。 江苏如东潮间带海上试验风电场，总装机 3.2 万 kW。这是国内第 1 个潮间带试
