海上风电场技术

第1章绪论

1.1概述

大力发展可再生能源已经成为应对气候变化、化石能源资源枯竭和环境污染等世界能源问题的关键措施，是人类社会和自然可持续发展的必由之路。全球风能资源丰富。近10年，风力发电技术进步显著，风电成本下降迅速，已成为许多国家电力系统的主力电源。

中国风电的产业规模和技术进步均处于国际一流水平。2020年底，中国风电累计装机容量达280GW，在电力系统中的装机占比为12.8%。陆上风电技术趋于成熟，发电成本实现了与煤电平价竞争。在2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的国家应对气候变化的目标中，风电将起到主要作用，成为中国未来以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分。

目前，中国陆上风电总装机规模已接近300GW，优质资源日益减少，加速海上风电技术研发和产业发展，成为中国能源转型的重要方向之一。

1.2海上风电的主要特点

相较陆上风电，海上风电具有明显的优势：

·不占用紧缺的陆上土地资源。随着风电场规模的不断扩大，用于陆上风电开发的土地资源愈来愈紧缺。海上风电不占用土地资源，且海上具有适合大型风电工程的大片连续空间，非常适合大型风电场的建立。接近负荷中心，便于电力消纳。弃风限电现象是我国陆上风电的一大顽疾，主要原因在于系统调峰能力严重不足，资源和负荷逆向分布，成为制约新能源消纳的刚性约束。海上风电接近沿海用电负荷中心，可实现就近、就地消纳，降低输送成本。

对居民的环境影响小。风电机组在运行时，会产生噪声、电磁波污染等。海上风电不必担心噪声、电磁波及风电机组对居民视觉的影响，海上风电机组甚至可以高速运转以提高发电效率。

海上风能资源丰富。海上风速高，静风期短，风电利用小时数高。研究资料表明，相对于陆上风电场，离岸10km的海上风速通常比沿岸陆上高25%；陆上风电年均利用小时数为2200小时左右，海上风电年均利用小时数可达3000小时以上。

海上风切变相对较小。海上粗糙度远小于陆上，导致小的风切变，可在较低的高度获得等量风速，降低风电机组的塔筒高度，节省造价和安装费用。

·海上风波动小。海上昼夜温差和季度温差相对于陆上要小得多，使海上空气的湍流强度相对比较小。湍流强度小，可使风电机组受力变异性小，对风电机组的叶片、塔筒和基础结构的疲劳寿命较为有利。当然，除了以上优势，发展海上风电还存在许多困难和挑战。海上风电与陆上风电在设计、安装、运行及维护等多方面有很大不同，需要造价高昂的专用设备及安装船。海上风电机组基础投资及运行、维护（运行、维护简称运维）成本居高不下。海上风电受自然环境（波浪、盐蚀、糙风、海床等）的影响，带来了一系列新的技术挑战。海上风电的规划、设计、建设、运维等技术还没有成熟，是目前国际风能科学技术研究的重点方向。