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市场|Market36 风能 Wind Energy 本刊|赵靓海上风电发展亟需解决四大挑战政策如何引导与支持海上风电规模化发展？海上风电机组如何在保障可靠性的基础上降本增效？怎样通过产业融合扩展海上风电应用场景？未来深远海又需要怎样的技术支持？这四个问题是 2023 年最为行业关注的热点，甚至可以被视作影响“十五五”海上风电发展的关键所在。在 6 月 2829 日举行的第八届全球海上风电大会上，相关专家针对上述问题进行了深入讨论，其中一些关于海上风电的最新思考和信息，可为日后产业发展提供有益借鉴。政策完善打开市场空间与陆上风电有所不同，由于我国各类海洋资源利用程度较高，影响海上风电项目开发的因素更为复杂。在法律法规层面，风电开发用海必须遵守中华人民共和国海域使用管理法 中华人民共和国海洋环境保护法，一是用海要确权；二是用海要达到环保要求；三是对于不改变海域自然属性 700 公顷以上的项目用海，需要报国务院审批。且在批准核准用海必须编制的海洋环境影响报告书（表）之前，海洋环境保护主管部门必须征求海洋、海事、渔业行政主管部门和军队环境保护部门的意见。Market|市场2023年第07期 37 “目前，全国共批准风电用海项目约 175个，主要分布在江苏、广东、浙江等地。累计确权面积共 3.51 万公顷。其中，江苏省确权面积最大，其次是广东、浙江。”国家海洋技术中心业务发展与国际合作处副处长王厚军透露，“目前已批准的海上风电项目大部分为市县级批准。”除需要遵守上述法律法规外，海上风电还必须满足一系列用海要求，包括：“双十”原则；按塔架中心点外扩 50m 的海域面积界定；每 10 万千瓦控制在 16 平方公里的风电场外缘边线包络面积界定；统一规划海上送出工程输电电缆通道和登陆点的电缆通道（廊道）；鼓励海上风电与其他开发利用活动使用海域的分层确权管理。我国海上风电开发相关法规与政策的演进，体现出从无到有、逐步细化、不断延伸、更加多元的特征；以实际问题为导向，逐渐补齐管理的“空白地带”。据了解，海上风电开发程序的专家指出，目前，我国海上风电相关政策有两方面最受关注。一是多头管理导致用海审批效率较低，“交通航运、渔业用海、军事用海的矛盾突出。”王厚军说。金风科技海上业务单元总经理于晨光表示，虽然国家鼓励海上风电立体发展，但现在是一证一费，手续非常繁杂。此外，由于海上风电项目在规划设计阶段受各类因素影响较大，容易出现多次修改项目开发方案的情况，甚至导致开发企业因批建不一致问题受到处罚。对此，有专家建议，应简化相关审批手续，提高项目推进效率。二是针对深远海风电的相关政策尚未出台。“未来新建海上风电项目鼓励在深远海海域选址，大型央企有必要在深远海风电开发上下功夫。专属经济区具有巨大的开发潜力，专属经济区的审批一旦放开，空间资源将急剧扩大。目前，各省都在努力推动深远海风电开发。”海域海岛环境科技研究院董事长徐伟指出。据王厚军介绍，我国正在推进全国深远海海上风电发展专项规划编制前期工作，开展深远海海上风电开发政策机制研究，重点对专属经济区海上风电的现状、规划和管理政策进行分析，并结合我国现有专属经济区开发活动的管理，提出深远海海上风电开发的政策建议。对于上述两方面热点，中国可再生能源学会风能专业委员会（CWEA）秘书长秦海岩呼吁：“希望国家有关部门进一步简化核准手续及管理流程，统筹协调相关部门共同参与联动机制，协作进行整体规划，支持已核准项目有序建设；加快出台深远海海上风电开发管理政策。”市场|Market38 风能 Wind Energy 保障机组可靠性基础上降本增效通过规模化开发与技术进步，我国海上风电已经进入全面平价的关键发展时期。如何能实现进一步的降本增效，提升海上风电发展效率与规模，增强海上风电竞争力，为落实碳达峰、碳中和目标贡献力量，是时下经常被探讨的问题。经过梳理可以发现，推动未来海上风电进一步降本增效的关键路径有六个。一是创造稳定的市场预期。只有持续的政策支持，才能形成稳定的市场预期，企业方敢于投入，带动产业链持续发展，从而有效降低海上风电发展的整体成本。“只要有稳定的市场，整机商是能够交出满意答卷的。”中国船舶集团海装风电股份有限公司总经理助理兼市场总监张海亚说，“市场预期来源于政策预期，如果市场是稳定的，新的技术与产品就出来了。”二是提高项目开发规模。更大的项目开发规模，对于控制建设与运维阶段的总体投入是有利的。远景能源副总裁（中国区）兼解决方案总经理许锋飞建议，“以前，单个海上风电项目的规模在 30 万 60 万千瓦，建议将单体项目开发的蛋糕切得更大，达到 100 万200 万千瓦，通过规模效应实现降本。”三是推动设备国产化。许锋飞谈道：“目前，我国从风电机组整机、关键零部件到场站电气设施，已经不存在卡脖子环节，且我国海上风电产业正大步走向国际。例如，在 66kV场内电压技术所需的国产设备、特高压输电技术与设备等方面，我国已经做到全球领先。”正是在越来越多的关键技术与产品上实现自主研发与国产化，为我国乃至全球海上风电开发成本的可控与降低提供了保障。四是减少各类非技术成本。于晨光呼吁，政府与规划设计单位，如果能够在资源规划阶段就将涉及的国防安全、航道、保护区、锚地等因素尽量排除，可降低非技术因素对项目开发造成的影响。五是提升海上风电工程效率。海上风电工程施工窗口期较短，在机组或吊具的设计过程中，应充分考虑海工友好性。“吊装机组的效率对造价的影响非常大，吊装时间若增加 1倍，在浙江、福建、广东等地区时间窗口短、窗口期破碎的情况下，项目施工周期有可能被拉长 2.4 倍，进而产生很大的成本差异。”于晨光表示。在相关专家看来，除上述五个海上风电降本增效途径外，最关键的是要确保设备可靠性，也就是建立在可靠性基础上的降本增效。中国华能集团有限公司新能源事业部副主任张晓朝从开发企业的角度谈道：“海上风电项目成本控制主要涉及两方面，即初始造价成本和运维成本。运维成本与设备可靠性休戚相关。如果海上风电机组、升压站电气设备、电缆等设备出现问题，解决时间会很久，从而影响发电量。发电量低了，收入就上不去，最终会演变为恶性循环。”对此，新天绿色能源有限公司副总裁、河北建投海上风电有限公司总经理卢盛欣指出，对风电工程而言，不能只考虑提高机组的发电量，而应进行全生命周期的考核。在与会专家看来，正是出于对海上风电机组可靠性的考虑，应给予其一定的市场周期。过于密集地推出新品，容易造成研发与制造资源的浪费。上海电气风电集团股份有限公司海上事业部副总经理黄轩将之称为“军备竞赛”。他谈道，目前风电机组的市场周期非常短，供应链面对更大挑战，项目执行也面对更大风险。一些隐性风险在招投标阶段往往被忽略，导致项目投资成本遭到压缩，运营成本却大幅上升。许锋飞认为，当前风电行业推出机型的速度过快，甚至超过手机等消费品。他呼吁，从开发企业开始一定要控制好节奏，因为开发风电必须秉承长期主义精神，新产品至少应有型式认证，最好要有样机运行评估报告。Market|市场2023年第07期 39 技术发力远征深海有研究显示，全球 80%以上海上风能资源位于水深超过60m的海域。到“十五五”时期，向深远海延伸将成为我国海上风电开发的必然趋势。漂浮式风电技术，是支撑深远海风电开发的关键技术路线之一。“风电开发进入深水区后建设成本将大幅增加，采用漂浮式技术成为必然选择。根据国内的基本情况判断，水深 6080m 是临界点。在这个临界点，技术是向左还是向右发展，取决于后续研究成果。”三峡集团上海勘测设计研究院有限公司总工程师林毅峰指出。早在两年前，我国就向漂浮式技术研发与应用迈出了第一步。截至目前，我国已有 3 台漂浮式海上风电机组完成安装。据林毅峰透露，我国首台漂浮式海上风电试验样机“三峡引领号”在 2022 年年初运行时有 3 个月的可利用率达到 95%98%，在正常海况、满负荷发电的情况下，平台晃动幅度基本在 2 4。该机组经受“暹芭”台风正面袭击后，主体结构安然无恙，是全球首台经受住 12 级台风考验的漂浮式风电机组。未来数年，对于漂浮式风电技术发展而言，关键的挑战是降本，这甚至可能影响到我国深远海风电开发的规模与效率。据东方电气风电股份有限公司风电研究院副院长曾志介绍，漂浮式风电项目的年利用小市场|Market40 风能 Wind Energy 时数即使达到 3800h，也需要将成本降至 1.5万元/千瓦的水平才能获得有效收益。目前，国外漂浮式风电项目能够控制在 3 万 4 万元/千瓦，国内可以控制在 2.5 万元/千瓦，距离市场化仍有很长的路要走。努力推动降本的过程，就是迎接与解决技术挑战的过程。林毅峰认为，漂浮式风电技术的一大挑战在于，它比固定式风电的运动幅度大，从而带来更复杂的多体耦合动力学分析难题。同时，我国发展漂浮式风电还存在一些特殊挑战，如台风环境下超过 70m/s 的更高风速、更大载荷、中等水深条件、波浪非线性显著。关于漂浮式风电的关键技术，曾志谈道，根据漂浮式风电机组的应用场景特点，运动-控制-响应高度耦合，如果运动设计不合适，不仅会导致发电能力下降，更有可能引起控制的发散，使机组无法正常运行。“要考虑根据系统实际运动对机组进行适度控制，实现运动、载荷、发电三者的均衡控制。”远景能源风机产品副总工程师陈林认为，应让风电机组发挥自身的主观能动性，进行智能化控制。通过主动改变所有系统关系，预测风浪做主动控制，使整个系统更加协调，实现一体化设计。他谈道，远景能源经过多年的知识积累，发现在漂浮式风电机组优化设计过程中，需专门进行载荷分析与控制系统设计，应对机舱、叶片做控制和改进，塔筒必须进行定制化。一体化设计可以带来不错的收益。根据此前的实践，在某个海上风电单桩项目上，一体化载荷相较分体设计降本了 5%，单台机组减重120t。除整机一体化+控制技术外，未来漂浮式风电技术还需要更精准的评估结果，漂浮式风电基于时程载荷的浮体可靠性评估技术是后续发展的关键方向。此外，漂浮式风电机组的适应性提升技术同样是很重要的一个方向。在林毅峰看来，从整机技术上升到项目开发层面，实现漂浮式风电成本的有效控制共有八大途径：一是选择合适的场址，到 6080m水深的海域漂浮式风电才能体现出优势；二是完善相关技术标准体系；三是提升机组对漂浮方式的适应性与友好性；四是通过技术创新实现新型基础形式与新材料应用；五是对系泊系统进行技术创新，包括复合材料系泊缆与新型大抓力锚等；六是项目规模化开发；七是完善产业链配套；八是漂浮式风电的综合利用。Market|市场2023年第07期 41 产业融合拓宽发展空间“新能源开发的主要产出是绿色电力。随着海上风能资源的大规模开发，海上风电+将成为海上风电发展的重要方向。海上风电与海洋牧场结合，可以提供优质蛋白；与制氢结合，能够为船舶或化工行业提供绿氢。”明阳智慧能源集团股份公司副总裁叶凡谈道。事实上，并不能简单地将海上风电融合发展看作对海上风电应用领域的拓展，其意义是多方面的，从某种意义上来说，这已成为海上风电可持续发展的必然选择。首先，融合发展有利于解决海上风电的消纳问题。“到 2030 年，我国在开展深远海风电开发时的场景将与现在不同。通过海上制氢、制甲醇等一系列方案解决消纳问题，可使海上风电保持健康发展。”黄轩表示。其次，海上风电融合发展有利于海洋资源的集约化利用。徐伟认为，应当鼓励实施新能源项目与其他开发利用活动分层立体开发，最大限度发挥海域资源效益。未来，可以探索在防波堤上，利用已经确权、已建设的海域，开发一些风电项目。此外，风电还可以与光伏、海洋牧场、休闲渔业、海洋观光、海上城市等进行融合开发，发展“海洋风电+海洋牧场”“海洋风电+油气开发”“海洋风电+制氢”等。再次，海上风电融合发展可以支持沿海绿色工业产品生产。叶凡强调，目前，我国沿海能源消费主要依靠化石能源，在能耗“双控”转为碳排放“双控”的背景下，新能源，尤其是海上风电，将成为沿海地区传统产业与化工行业发展的重要支撑。此外，海上风电融合发展可以推动海上风电降本增效。“不仅是海上风电，到 2030 年整个新能源产业都会基础设施化。未来，海上风电在沿海省份与所有产业融合的场景，是超出想象的。如果产业与创新结合得好，盈利空间非常大。”许锋飞说。那么，在可预见的未来，有多少种融合方案是可实现的？明阳智慧能源集团股份公司总工程师贺小兵认为：第一，主体能源侧达到多能互补。以海上风电为依托，协调发展海上光伏、波浪能、温差能。第二，以沿海需求为导向，形成海水淡化、海水制氢、海洋牧场、工业园区等产业互补。第三，整体能源开发建设。深度融合各类能源，使风电服务于整个能源综合体。海上风电制氢与海上风电+海洋牧场，是目前最被看好并得到实质性推进的产业融合形式。“广东青洲风渔氢、福建兴化湾风氢、山东昌邑风渔等现阶段正在开发建设的示范项目，对行业发展的意义重大。建议持续推出一批海上风电综合能源多能互补示范项目，推动海上风电发展。”贺小兵说。针对海上风电制氢，阳光电源副总裁兼阳光氢能公司董事长彭超才指出：“海上风电电解水制氢是未来极其重要的一个场景，在全球范围已经公布的电解水制氢储备项目中，约一半来自于海上风电制氢。”对于海上风电制氢存在的挑战，彭超才认为，目前，电是电，氢是氢，两者脱节。电与氢需要深度耦合，才能降低成本。至于海上风电+海洋牧场，我国在 2022年已经成功实现应用。贺小兵通过实例解释说：“海上风电+海洋牧场的收益率非常可观，尤其是在海上风电项目难以实现平价的情况下，通过与其他产业结合来提升收益率，对产业发展有很大促进作用，经济性评估较好。海上风电项目离海岸线较远，水深与水温对海洋养殖有利。”山东省泰山产业领军人才、青岛森科特智能仪器有限公司董事长于敬东对此颇有感触。他表示，对于海上风电和海洋牧场，如果两者单独发展的话，均存在瓶颈。比如，深远海网箱在海上的供电难度很大；而在平价后只开发海上风电项目，收益率难以达到要求。开创“海上粮仓+蓝色能源”新模式，可以实现两者的升级发展。