海上風(fēng)電發(fā)展趨勢分析：漂浮式風(fēng)電是深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電主要技術(shù)

• 柯壯賓 2023年10月25日 來源：中研網(wǎng) 772 46
• 繁體

海上風(fēng)電走向深遠(yuǎn)海大勢所趨，漂浮式風(fēng)電是深遠(yuǎn)海主要技術(shù)。相比近海，深海風(fēng)資源更豐富。我國深遠(yuǎn)海資源占比超60%，理論開發(fā)量達(dá)600GW，其中50-80米水深開發(fā)量為370GW，80米以上水深開發(fā)量為230GW。由于近海項(xiàng)目平均離岸距離已接近峰值，用海沖突多、發(fā)展掣肘較多，而

2022海上風(fēng)電新增裝機(jī)9.4GW，中國貢獻(xiàn)過半6.8GW。從陸風(fēng)資源和海風(fēng)資源比較上看，海上風(fēng)資源更為豐富，相比于陸上風(fēng)電，海風(fēng)風(fēng)速大、風(fēng)力穩(wěn)定、功率密度高、空間開闊、且發(fā)電無地表障礙物限制。從我國自身情況看，我國海上風(fēng)電資源豐富，發(fā)展海上風(fēng)電更具優(yōu)勢，福建、浙江、山東、江蘇、廣東等用電大省均位于沿海地區(qū)，在滿足電力高需求下海上風(fēng)電輸運(yùn)距離短、成本輸送低。據(jù)WFO數(shù)據(jù)顯示，2022年，全球累計(jì)海風(fēng)裝機(jī)57.6GW，2022年新增9.4GW，其中中國新增6.8GW，貢獻(xiàn)全球72.3%新增裝機(jī)量。截至2022年底，中國累計(jì)投產(chǎn)海風(fēng)裝機(jī)量已達(dá)26.6GW，占全球總裝機(jī)量44%。

全球海風(fēng)新增裝機(jī)持續(xù)高攀，重點(diǎn)關(guān)注中歐市場。從市場增量規(guī)?？矗瑩?jù)GWEC統(tǒng)計(jì)，2022-2030年，全球海風(fēng)新增裝機(jī)量累計(jì)達(dá)260.17GW，其中中國市場約有86GW需求，歐洲約有111.41GW，二者總計(jì)占比約76%。從市場增速看，根據(jù)GWEC預(yù)測，2022-2030年全球新增裝機(jī)量復(fù)合增長率達(dá)24%，中國增速約15%、歐洲增速約30%，中國增速緩慢主要是中國年新增裝機(jī)基數(shù)較大，歐洲增速快，與歐洲海風(fēng)資源豐富關(guān)系較大。

中國沿海多省市已出海風(fēng)建設(shè)規(guī)劃，政策文件筑底海風(fēng)裝機(jī)需求。中國沿海省市山東、廣東、福建等相繼發(fā)布了海上風(fēng)電發(fā)展相關(guān)規(guī)劃，其中海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)劃量繼續(xù)提升。據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）預(yù)測，未來幾年中國海風(fēng)新增裝機(jī)量將繼續(xù)領(lǐng)跑全球，成為全球海風(fēng)裝機(jī)增長的核心引擎。

海上風(fēng)電項(xiàng)目離岸距離和水深均呈現(xiàn)增加趨勢。歐洲海上風(fēng)電發(fā)展較早，據(jù)美國能源部的數(shù)據(jù)顯示，歐洲固定式海上風(fēng)電項(xiàng)目平均離岸距離近年來已經(jīng)接近峰值，但風(fēng)電場水深預(yù)計(jì)繼續(xù)增加。而亞洲海上風(fēng)電起步較晚，離岸距離還未見頂，預(yù)計(jì)海上風(fēng)電項(xiàng)目離岸距離與水深未來五年都將繼續(xù)增加。

近海資源可開發(fā)量少，深遠(yuǎn)海域風(fēng)能資源更為豐富。近年來海上風(fēng)電發(fā)展迅速，開發(fā)區(qū)域主要集中在潮間帶和近海海域。從可開發(fā)量看，近海資源占比少。CarbonTrust數(shù)據(jù)顯示，歐洲、美國和日本60米水深以上海域風(fēng)資源占比約為80%，60%，80%，對(duì)應(yīng)理論可開發(fā)量分別為4000GW，2450GW，500GW。英國政府發(fā)布的《加速中國漂浮式風(fēng)電發(fā)展——如何通過英中戰(zhàn)略合作來克服關(guān)鍵技術(shù)和供應(yīng)鏈瓶頸》顯示，考慮海岸150km范圍內(nèi)的區(qū)域，中國深遠(yuǎn)海風(fēng)電理論開發(fā)量在600GW，其中50-80米水深開發(fā)量為370GW，80米以上水深開發(fā)量為230GW，主要分布在我國海南、廣東、福建、山東、浙江五個(gè)省份。因此深遠(yuǎn)海風(fēng)電將成為我國未來海上風(fēng)電發(fā)展的重要方向。

近海發(fā)展海上風(fēng)電掣肘多。從空間資源角度，近海其它活動(dòng)需求大，養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)、軍事資源廣泛分布于近海，尤其是航線資源，大量航線分布于近海水域，往來船只拋錨或航線運(yùn)行不準(zhǔn)，都可能對(duì)海底電纜或風(fēng)電基礎(chǔ)造成傷害。近年來近海風(fēng)電場的大量建設(shè)也已使得近海優(yōu)質(zhì)風(fēng)資源地區(qū)逐漸緊張。深遠(yuǎn)?？臻g資源開闊，旅游養(yǎng)殖等其他活動(dòng)少，開發(fā)限制少，可以大規(guī)模建廠開發(fā)。

政策差異化鼓勵(lì)深遠(yuǎn)海風(fēng)電發(fā)展，深遠(yuǎn)海獎(jiǎng)勵(lì)500元/KW。我國政策層面也對(duì)深遠(yuǎn)海風(fēng)電項(xiàng)目采取了差異化支持。例如，去年出臺(tái)的《上海市可再生能源和新能源發(fā)展專項(xiàng)資金扶持辦法》不再對(duì)離岸50公里以內(nèi)的近海風(fēng)電進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)深遠(yuǎn)海風(fēng)電和場址中心離岸距離不小于50公里的近海風(fēng)電，按每千瓦500元獎(jiǎng)勵(lì)，單項(xiàng)目年度獎(jiǎng)勵(lì)金額不超過5000萬元。

漂浮式風(fēng)電由風(fēng)電機(jī)組（含塔筒）、浮式基礎(chǔ)、系泊系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)海纜系統(tǒng)四部分組成。漂浮式風(fēng)電通過浮體漂浮在海水中支撐上部風(fēng)電機(jī)組，通過系泊系統(tǒng)進(jìn)行位置和運(yùn)動(dòng)的約束來保證漂浮狀態(tài)下浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，然后經(jīng)由動(dòng)態(tài)海纜實(shí)現(xiàn)電力輸送。跟傳統(tǒng)的固定式相比，漂浮式風(fēng)機(jī)把樁機(jī)換成了浮體和系泊系統(tǒng)。此外，在風(fēng)電機(jī)組和海纜設(shè)計(jì)上，漂浮式和固定式相比也有一定差異。

漂浮式風(fēng)電機(jī)組相比于固定式進(jìn)行了結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和控制策略改進(jìn)。漂浮式風(fēng)機(jī)是一個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，震動(dòng)大，塔筒和零部件的受力大。因此漂浮式風(fēng)機(jī)機(jī)組在結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了局部加強(qiáng)，如塔筒、主軸以及一些部件的底座。漂浮式的控制策略相比于固定式也有一定優(yōu)化?？刂撇呗耘c風(fēng)-浪-流的耦合作用可能會(huì)造成塔架、系泊系統(tǒng)等大部件系統(tǒng)疲勞載荷的增加和功率波動(dòng)。因此，必須對(duì)現(xiàn)有固定式的控制策略進(jìn)行優(yōu)化，使風(fēng)力渦輪機(jī)可以在接近最佳效率值的情況下運(yùn)行，并通過減少疲勞載荷來保證其可靠性。

浮式基礎(chǔ)是為風(fēng)機(jī)機(jī)組提供浮力和穩(wěn)定性的鋼結(jié)構(gòu)。目前主流的浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要分為以下四種：立柱式、半潛式、張力腿式以及駁船式。

立柱式(Spar)：具有自穩(wěn)定性，該類型平臺(tái)重心設(shè)計(jì)遠(yuǎn)低于浮心，具有結(jié)構(gòu)簡單、垂向波浪激勵(lì)力小、穩(wěn)定性較好等特點(diǎn)，但對(duì)工作水深有特定要求，通常需要大于100m水深。

半潛式(Semi)：適用水深通常大于40m，適用水深范圍較廣；可采用濕拖法運(yùn)輸，部署靈活，技術(shù)較為成熟。

張力腿式(TLP)：具有較好平臺(tái)垂向運(yùn)動(dòng)性能，但安裝過程較為復(fù)雜，張力腱結(jié)構(gòu)造價(jià)較高，目前國內(nèi)缺乏相關(guān)的制造和施工安裝經(jīng)驗(yàn)；適用水深通常大于60m。

駁船式(Barge)：適應(yīng)水深通常大于30m；結(jié)構(gòu)形式簡單，容易制造，穩(wěn)性較好，可采用濕拖法整體運(yùn)輸，部署靈活且成本較低。

漂浮式發(fā)展逐步從樣機(jī)驗(yàn)證階段進(jìn)入預(yù)商業(yè)化階段。全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）將漂浮式海上風(fēng)電發(fā)展分為以下階段：樣機(jī)和試點(diǎn)階段、預(yù)商業(yè)化階段，和商業(yè)化階段。其中，2009-2020年為樣機(jī)和試點(diǎn)階段，2021-2025年為預(yù)商業(yè)化階段，2026年起為商業(yè)化階段。樣機(jī)和試點(diǎn)階段是技術(shù)論證和積累的重要過程，目前已投產(chǎn)的漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目中大多數(shù)也多為樣機(jī)論證試點(diǎn)項(xiàng)目，比如我國三峽引領(lǐng)號(hào)等。隨著技術(shù)積累和驗(yàn)證，漂浮式風(fēng)電場建設(shè)逐步啟動(dòng)。我國的首個(gè)商業(yè)化漂浮式項(xiàng)目海南萬寧項(xiàng)目已于2022年底開始動(dòng)工。該項(xiàng)目是目前全球最大的商業(yè)化漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目，總裝機(jī)容量1000MW，分兩期進(jìn)行。一期容量200MW，預(yù)計(jì)2025年投產(chǎn)。隨著越來越多國家和地區(qū)開始建設(shè)大型漂浮式海上風(fēng)電場，漂浮式加速進(jìn)入商業(yè)化階段。

全球漂浮式總規(guī)劃達(dá)185GW，漂浮式風(fēng)電進(jìn)入高速發(fā)展通道。隨著漂浮式技術(shù)的不斷積累突破，全球臨海國家加快規(guī)劃漂浮式海上風(fēng)電建設(shè)。美國規(guī)劃至2035年實(shí)現(xiàn)部署漂浮式海上風(fēng)電15GW。歐洲方面，至2030年，英國政府規(guī)劃并網(wǎng)5GW左右，挪威4.5GW，希臘2GW，西班牙1-3GW，意大利3.5GW，葡萄牙2GW，法國750MW。韓國計(jì)劃2030年漂浮式風(fēng)電裝機(jī)達(dá)6GW。據(jù)renewableUK統(tǒng)計(jì)，全球漂浮式風(fēng)電總規(guī)劃已經(jīng)達(dá)185GW，其中歐洲總規(guī)劃107GW，占比超58%。據(jù)GWEC預(yù)測，2020-2025年全球漂浮式風(fēng)電新增裝機(jī)量年復(fù)合增長率高達(dá)105%，2020-2031年年復(fù)合增長率為59.6%。

已投產(chǎn)項(xiàng)目多為立柱式和半潛式，半潛式預(yù)計(jì)成為行業(yè)主流。在已投產(chǎn)項(xiàng)目中，立柱式和半潛式占比接近，駁船式占比僅為2%。根據(jù)美國能源局發(fā)布的《OffshoreWindMarketReport:2022Edition》顯示，在2021年宣布建設(shè)的全球所有漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目中，半潛式規(guī)劃裝機(jī)量14183.3MW，占比約為80%，而張力腿式裝機(jī)僅為25.2MW。相比于其他結(jié)構(gòu)，半潛式結(jié)構(gòu)具有適用水深范圍最廣、運(yùn)輸和組裝方便（只需常規(guī)拖船）、風(fēng)電機(jī)組可在陸上安裝、系泊系統(tǒng)成本低等優(yōu)點(diǎn)。立柱式由于立柱長度大，需要特殊的安裝船進(jìn)行安裝，工程量較大，成本相對(duì)較高。駁船式由于運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性差，只適用于50-100m海域。張力腿式穩(wěn)定性最好，但是目前由于技術(shù)不成熟、安裝難度過高等因素難以投入使用。

• 相關(guān)深度報(bào)告REPORTS

  

  2023-2028年竹制炭行業(yè)市場深度分析及發(fā)展策略研究報(bào)告

  竹制炭研究報(bào)告對(duì)竹制炭行業(yè)研究的內(nèi)容和方法進(jìn)行全面的闡述和論證，對(duì)研究過程中所獲取的竹制炭資料進(jìn)行全面系統(tǒng)的整理和分析，通過圖表、統(tǒng)計(jì)結(jié)果及文獻(xiàn)資料，或以縱向的發(fā)展過程，或橫向類別...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡