作者：关 新，吴 伟

（1沈阳工程学院新能源学院，沈阳110136；2辽宁社会科学院哲学所，沈阳112000）

 

截至2012年6月底，辽宁省风电装机容量已达224万k W，规模跃居全国第二位.风电成为省内第二大电源，预计年底风电装机容量340万k W，装机比例将超过12%，远高于全国3%的水平.从总体水平看，我省陆上风电产业已经相对比较成熟，但与陆上风电相对应的海上风电开发还基本处于空白.

海上风能对比陆地风能有很多优点：一是海面粗糙度小，离岸10 km的海上风速通常比沿岸陆地高约25%，有利于增大机组容量；二是海面风湍流强度小，具有稳定的主导风向，有利于减轻风机损耗；三是海上风切变小，因而可降低塔架高度.此外，在海上开发利用风能不涉及土地征用、噪声扰民等问题，适用于人口比较集中，人均面积相对较小，濒临海洋的地区.

地区要发展海上风能要考虑诸多方面的因素，如资源情况、地理条件、研发能力、制造潜力、人口分布、海岸建设、当地政府政策支持等.目前，辽宁海岸线长度为1 787 km，近海风能资源丰富，沿海城市大连、锦州、营口经济发展迅速，在发展近海风电上具有诸多有利条件.从客观技术因素和主观非技术因素出发，对我省发展海上风电的有利条件和不利条件进行分析，从而可以为我省发展海上风电提供建设性意见，为我省“十二五”规划中关于能源方面的规划提供参考.

1 影响海上风力发电技术方面的因素

1.1 风资源评估

风资源评估是风电场开发建设的首要步骤（无论是陆上风电场还是海上风电场），是进行风场选址、机位布局、风机选型、发电量估算和经济概算的基础.

在宏观分析选址上，根据当地的气象部门的统计数据，获得辽宁沿海的几个城市的气象特征分别如见表1、图1所示.

表1 辽宁省部分沿海城市风资源情况

图1 辽宁省风能资源划分

营口、盘锦、大连、锦州等地区按照风能资源上分处于风能丰富区和风能较丰富区，并且临海处于渤海湾内，风速平稳、风浪较小，从宏观风资源角度上看非常适合海上风资源的开发，若要进一步的微观选址则需要建立一整套完整的测风系统以获得准确的技术数据.

1.2 海床考察与基础建设

海床的条件直接关系到基础采用的形式，基础的成本目前占单机总成本的19%，并且不同情况下的使用环境、造价都是不同.对于我国海上风力发电机基础，通常采用4种基础形式：单桩基础、三脚架或多支架基础、沉降基础和浮运式基础.其使用海域范围如图2所示.

图2 根据水域深度海上风力发电机基础应用范围的划分

其中的单桩基础适于浅水、滩涂，并且安装简便，但是不能移动，不适合软海床.三角架或多支架基础适合于水深30 m以上的水域，其基础非常坚固，但费用昂贵，很难移动，也不适合软海床.而沉降基础适用于深度不太大的软海床海区，并且安装方便，但海床表面不平时需要进行平整处理，建造费用高.浮运式基础适合于50 m以上的水深，其本质就是一艘发电船，并且只适合深海域.辽宁沿海风速平稳，海床下降平缓，海床地质相对坚硬，比较适合应用单桩基础.

1.3 风电机大型化制造

海上型风电机未来趋势必然是大型化，目前已有多家国外企业研制了5 MW以上的大型风电机，而国内5 MW风力发电机还处于空白.国内最大仅仅做到了3 MW样机，难度主要体现在整机设计能力及零配件加工能力，尤其是核心的齿轮箱、轴承等机械部件上.目前国内能独立设计生产3 MW海上风力发电机的只有新疆金风、大连华锐、沈阳华创3家企业.其中我省占有2家，并且大连华锐风电有限责任公司开发的3 MW海上风力发电机已经落户在上海东海大桥风电场，现在正在为2010年上海世界博览会提供电能，目前并没有出现重大问题.这些对我省发展海上风电场的建设具有积极的推动作用.同时我省的沈阳工业大学风能技术研究所已经设计出来的5 MW风力发电机，其样机正处于试制阶段，明年即将面世.

1.4 机组安装与维修

受限于气象条件，海上作业对风浪、潮汐状况要求十分严格.海上风机安装主要有2种方式：海上分体安装和海上整体安装.海上整体安装包括陆地安装和海上运输2部分工作.我省的大型起重船只较多，无需改造就能进行施工，在整体安装方式上我省很容易实现.还有风力发电机需要维修时，主要考虑时间和人员安全，我省处于渤海湾内，风浪相对于其他海域小，对降低维修成本具有很大的优势.

1.5 变电站的建设

近海风电场电气极限和接入系统方式与陆地风电场基本相同.每个风力发电机组需用电缆与相邻的机组连接，经一个或多个中压集控开关组件及电缆单元汇集，并进一步升压送至更高电压的电网.而海上风电场由于其特殊性，多采用新型低压直流输电技术，其方法是海上风电机产生的电能在低压的条件下通过直流电的方式输送到陆地上，这是避免由于长距离的低压输送而造成电能的浪费.这种传输方式虽然不需要建造大型变电所，但也要在接近海上风电场附近的海域范围内建造相应的变压站，其主要的作用是将不稳定的交流电流转化成直流电流.因此，适合海上风力发电的新型变电所建设成为一个要解决的重要问题.在这方面我省的沈阳工业大学，大连理工大学、东北大学和沈阳工程学院都在积极努力攻克相关技术.

1.6 电网接入

因为海上风场面积较大，需要长距离输电，所以在海底电缆铺装时，风电场内部以及送出电缆均由敷设船放入海底，使用高压喷水冲击海床，然后使电缆埋入海床下1 m深处.这样可以避免捕鱼工具、锚以及海水冲刷对海底电缆造成破坏的风险.在这点上我省作为沿海省份，其中大连港、营口港、锦州港作为全国大型的海运枢纽，船只来往频繁，所以在风电建设上一定要注意这风电场与航运的相互影响.同时也正因为这些大型港口的存在，风电机组大型零部件在运输和安装上有着其他省份没有的天然优势.

1.7 标准与规范建设

风电标准与规范建设是非常重要的.掌握风电机组的关键测试技术，完善风电机组测试能力和标准，建立风电产品认证体系，对保证产品质量、规范风电市场、提高风电机组的性能起到重要作用.我省的沈阳鼓风机集团、华人风电、沈阳华创、华锐集团都在积极从事这方面的工作，这必将为我省的风电机组进入国际市场奠定基础.

1.8 基础理论研究

风力发电的基础理论包括复杂相互作用的轻型材料、空气动力学的设计和智能化的电子控制系统等.风能的广域分散性、随机性和能量的低密度性，使得如何获取风能而高效地转化为电能需要解决一系列关键的基础问题.我省多家高校和科研院所都在积极努力研究，取得了一定的成果，但是在可靠性研究设计方面还存在一些障碍.因此，基础理论研究方面还需要政府的引导和支持，特别是对于风电重点实验室建设的支持.

1.9 技术引进

目前我国大量引进的是欧洲的风电技术，是以海洋性气候发展起来的高风速发电机.欧洲的风电技术引进我国后发展了几十年，但是发电效率低、并网稳定性差、故障率高的问题始终没有解决，从我国陆地风机使用情况看，“装机容量大而发电量低”的问题更严重.因此，对欧美的风电技术要有一个正确的认识，不要被其束缚，因为其不太适用于中国风资源的利用.从国外引进的产品和技术成本高，并且引进整机出现问题后，需返厂重修，耗费时间和资金，核心技术也始终掌握在国外企业手里.因此，在技术引进的同时，必须要消化、吸收再创新，掌握核心技术，提高企业的自主创新能力，逐渐摆脱对于外国产品和技术的依赖，制造符合我国风电场需要的自主品牌的风机产品.我省作为装备制造业大省，拥有丰富的科技资源，具备了在风电技术方面实现自主创新的能力，通过围绕风机关键核心技术的突破展开技术攻关，我省必将成为国内风电技术的领跑者.

2 影响海上风力发电非技术方面的因素

海上风电事业的发展除了客观技术因素外，还存在一定的主观因素，如政府对海上风电发展政策支持.为此2009年国家能源局发布了《沿海地区大型风电基地规划工作大纲》.另外职能部门的科学规划、对电能的合理定价都会对海上风电的发展有一定的促进作用.

2.1 科学规划

就目前海上风电发展状况来看，个别地方还存在着开发程序混乱的问题.为此，国家能源局和国家海洋局联合制定了《海上风电开发建设暂行管理办法》，该办法规定了海上风电发展规划编制、海上风电项目授权、海域使用申请审批和海洋环境保护、项目核准、施工竣工验收和运行信息管理等各个环节的程序和要求，其中进一步明确了中央与地方以及能源、海洋、环保、土地等职能部门的权责，旨在为海上风电提供一个透明、宽松、清晰地发展环境，此办法使海上风电开发有路径可依.在海上风电开发相关国家政策出台以后，我省也应该在“十二五”规划中，充分考虑把海上风电发展列入能源发展规划，做出详细、可行的发展战略.

2.2 合理定价

海上风电场由于基建、安装入网以及维护难度的增加，投资成本远高于陆地风电场.就我国现有的东海大桥风电示范项目而言，目前确定的含税上网电价为0.978元／k Wh，与最近一期风电特许权招标电价相比高出了近1倍.即使这样，业内专家还预计项目仍难以实现收支平衡.依据国外海上风电场经验，以我国当前海上风电的建设成本，我省海上风电并网后的电价至少要在1.2元／k Wh以上才能盈利.

2.3 人才因素

风电建设，尤其是海上风电建设需要大量的实用性人才.从风电场建设，到风力发电并入电网，需要掌握专业理论知识的高技术人才，但是更需要大量工程技术人员.工程设计的创新就在于搞出结构简单可靠，造价低的产品，而且产品要质优价廉才行，不然是站不住的.这就需要我省高校在工程技术人员的培养方面做出更多努力.在这方面，我省高校走在了前面，沈阳工业大学依托风能所建立的新能源学院，就是以培养风电设计开发高科技人才为主，沈阳工程学院的能源与动力系以培养风电专用技术人才为主，明年就有一批毕业生进入我省风电企业从事工程实践工作.

2.4 环境问题

在环境问题上，首先影响的就是渔业生产，如果海上风力发电场风机之间的间距过小，会影响渔船的捕鱼活动，以及影响近海的渔业养殖空间.因此，发展海上风电要充分考虑到风力发电产业与渔业生产之间的利益博弈，这是在决定兴建海上风力发电场的时候不得不面对的问题.同时，发展海上风电对鸟类、景观、海洋生物等存在不同程度的影响.

3 总 结

从以上各方面因素分析来看，虽然发展海上风电存在一些问题，但是综合评价，发展海上风还是利大于弊的.我省具备了发展海上风力发电的条件，我省海上风电资源丰富，并且已经积累了大量的陆上风电发展经验，具备了一定的风机装备制造能力.总之，虽然海上风电在技术上还不成熟且发电成本也较高，但是受到陆地资源的限制，海上风电是风电产业发展的一个必然趋势和方向.发展海上风电相对于陆上风电不占用稀缺的土地资源，可以为我省其他产业发展节约出大量土地，同时还提供清洁的电能.此外，发展海上风电还会吸纳大批人员就业，对于推动我省经济增长起到很大促进作用.如果我省在海上风电领域能够实现技术突破，风机制造企业能够具备整机制造能力，将会极大提高我省在国内的风电产业竞争力，也必然会带来可观的经济效益和社会效益.其次，我省作为装备制造业基地，能源需求量很大，特别是重点发展的大连、锦州、营口等沿海城市，能源缺口将是制约其发展的重要因素.因此，发展海上风电对于我省沿海城市将是一条必由之路.

［1］ 刘 琦，许移庆.我国海上风电发展的若干问题初探［J］.上海电力，2007（2）：144－148.

［2］ 李晓燕，余 志.海上风力发电进展［J］.太阳能学报，2004（1）：78－84.

［3］ 王景全，程建生，李 峰.论我国海上风电场建设重大工程问题［J］.中国工程科学，2010（11）：4－9.