引言
　　海上風(fēng)電由于其資源豐富、風(fēng)速穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響較少,風(fēng)電機(jī)組距離海岸較遠(yuǎn),視覺(jué)干擾很小;允許機(jī)組制造更為大型化,從而可以增加單位面積的總裝機(jī)量;可以大規(guī)模開(kāi)發(fā)等優(yōu)勢(shì),一直受到風(fēng)電開(kāi)發(fā)商的關(guān)注。但是,海上風(fēng)電施工困難、對(duì)風(fēng)機(jī)質(zhì)量和可靠性要求高,自1991年丹麥建成第一個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)以來(lái),海上風(fēng)電一直處于實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證階段,發(fā)展緩慢。隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步,海上風(fēng)電開(kāi)始進(jìn)入風(fēng)電開(kāi)發(fā)的日程。2000年,丹麥政府在哥本哈根灣建設(shè)了世界上第一個(gè)商業(yè)化意義的海上風(fēng)電場(chǎng),安裝了20臺(tái)2兆瓦的海上風(fēng)機(jī)。此后,世界各國(guó)開(kāi)始考慮海上風(fēng)電的商業(yè)化開(kāi)發(fā)。目前全世界建成的海上風(fēng)電場(chǎng)有30余座,裝機(jī)容量達(dá)到了100 萬(wàn)千瓦[ 1 ] 。海上風(fēng)電技術(shù)正在完善,海上風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)始進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段,潛力巨大。本研究主要介紹國(guó)外海上風(fēng)電發(fā)展的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題,探討海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的前景。
　　1、國(guó)外海上風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀
　　國(guó)外海上風(fēng)電經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展,呈現(xiàn)出3個(gè)重要特征。
　　1. 1丹麥、德國(guó)和歐盟是海上風(fēng)電發(fā)展倡導(dǎo)者
　　盡管世界海上風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了100萬(wàn)千瓦,但是大約40%在丹麥,其余分布在德國(guó)、英國(guó)、愛(ài)爾蘭、瑞典和意大利等。丹麥?zhǔn)且粋€(gè)島國(guó),近海面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸地面積,地處波羅地海,海風(fēng)風(fēng)速穩(wěn)定,沒(méi)有災(zāi)害性臺(tái)風(fēng)影響,有利于開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電場(chǎng)。目前,丹麥建成了7個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng),總裝機(jī)容量達(dá)到40萬(wàn)千瓦。因此,丹麥?zhǔn)呛Ｉ巷L(fēng)電先導(dǎo)者,也是海上風(fēng)電的倡導(dǎo)者。在丹麥的積極倡導(dǎo)和設(shè)備供應(yīng)商的推動(dòng)下,歐盟在2004年將海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)提上日程。按照歐盟風(fēng)能協(xié)會(huì)的計(jì)算, 2020年風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1. 8億千瓦,海上風(fēng)電約為8 000萬(wàn)千瓦。歐盟各國(guó)為海上風(fēng)電項(xiàng)目審批實(shí)行一站式服務(wù),為海上風(fēng)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)提供方便;建立統(tǒng)一海上風(fēng)電聯(lián)網(wǎng)機(jī)制,建立近海海底電纜聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),方便海上風(fēng)電的接入;各國(guó)分享已經(jīng)取得的海上風(fēng)電的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),聯(lián)合進(jìn)行技術(shù)研發(fā)并盡可能形成規(guī)模化海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā);明確海上風(fēng)電過(guò)網(wǎng)費(fèi)的分擔(dān)水平,給開(kāi)發(fā)商明確的價(jià)格政策信息;充分利用海洋開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn),要求海洋、海事、海運(yùn)部門(mén)為海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持,以便選擇最適合開(kāi)發(fā)的風(fēng)電場(chǎng)。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)和各電網(wǎng)公司聯(lián)合制定海上風(fēng)電上網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求,方便海上風(fēng)電的上網(wǎng)。
　　在歐盟政策的鼓勵(lì)下,德國(guó)也開(kāi)始了海上風(fēng)電的發(fā)展。德國(guó)陸地風(fēng)能資源較好地區(qū)的開(kāi)發(fā)程度已經(jīng)較高,海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)目前正式進(jìn)入德國(guó)的開(kāi)發(fā)日程。針對(duì)當(dāng)前海上風(fēng)電電價(jià)過(guò)低的局面,德國(guó)計(jì)劃修改電價(jià)方案,即基本電價(jià)為14歐分/千瓦時(shí),并可隨著水深和離岸距離的增加而適當(dāng)增加。德國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)：2020年陸地風(fēng)能的安裝潛力在4 500萬(wàn)千瓦,海上要發(fā)展1 000萬(wàn)～1 200萬(wàn)千瓦,合計(jì)約5 500萬(wàn)千瓦;2020年風(fēng)電可滿(mǎn)足20% ～25%德國(guó)電力消費(fèi)需求。德國(guó)政府遠(yuǎn)期海上風(fēng)電發(fā)展計(jì)劃是: 2030年前要發(fā)展2 000萬(wàn)～2 500萬(wàn)千瓦的海上風(fēng)電。
　　歐盟國(guó)家是海上風(fēng)電的先行者,也已為海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)做了大量的準(zhǔn)備工作,一旦時(shí)機(jī)成熟,將著手推動(dòng)海上風(fēng)電的更大規(guī)模發(fā)展。
　　1. 2、海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)技術(shù)上可行,裝備不是其制約因素
　　雖然海上開(kāi)發(fā)有許多特殊制約條件,如鹽霧問(wèn)題導(dǎo)致的防腐問(wèn)題,地質(zhì)條件復(fù)雜導(dǎo)致的施工困難,但是經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有海上風(fēng)電場(chǎng)與風(fēng)電設(shè)備的考察發(fā)現(xiàn),海上風(fēng)電設(shè)備的故障率遠(yuǎn)低于陸上。究其原因主要是:陸上風(fēng)機(jī)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行已經(jīng)有了20多年的經(jīng)驗(yàn),對(duì)海上風(fēng)電技術(shù)裝備提供了技術(shù)基礎(chǔ);設(shè)備供應(yīng)商經(jīng)過(guò)近十年的研究和適應(yīng),充分考慮了海上風(fēng)電的特殊需要,參考海上鉆井平臺(tái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),對(duì)設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)提出了相應(yīng)的技術(shù)要求和維修維護(hù)預(yù)案;各設(shè)備供應(yīng)商大多對(duì)海上風(fēng)電進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究和實(shí)驗(yàn),比如丹麥的維斯塔斯對(duì)丹麥的海上風(fēng)電進(jìn)行了10多年的研究和開(kāi)發(fā)積累,具有了海上風(fēng)電設(shè)備實(shí)際商業(yè)化運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。因此,裝備技術(shù)已經(jīng)不再是發(fā)展海上風(fēng)電的阻礙。
　　1. 3、投資大和成本高將是制約海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)的主要因素
　　發(fā)電成本是海上風(fēng)電發(fā)展的瓶頸,研究表明,按照目前的技術(shù)水平和20年設(shè)計(jì)壽命計(jì)算,海上風(fēng)電的發(fā)電成本約合人民幣0. 42 元(或0. 05 美元) /千瓦時(shí)[ 2 ] 。這是由于海上風(fēng)電的初期投資費(fèi)用較高,特殊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的建造和并網(wǎng)連接所占份額最大,一般要占總投資的一半以上;海上風(fēng)電成本也與單機(jī)容量和風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)臺(tái)數(shù)有關(guān),同一基礎(chǔ)安裝更大容量的風(fēng)電機(jī)組會(huì)更經(jīng)濟(jì),海上風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量在10萬(wàn)千瓦以上比較經(jīng)濟(jì);海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用也很高。為減少維修次數(shù),在海上惡劣天氣條件下停運(yùn)設(shè)備降低了可用率;為使風(fēng)電機(jī)組適合海上運(yùn)行,要采取氣密、干燥、換熱、防腐處理等特別措施;為方便維修風(fēng)電機(jī)組需設(shè)計(jì)、安裝的特殊裝置,這些都造成發(fā)電成本的增加。目前,海上風(fēng)電場(chǎng)的總投資中,基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)占15% ～25%,而陸上風(fēng)電場(chǎng)僅為5%～10%[ 3-4 ] 。因此,發(fā)展低成本的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是降低海上風(fēng)電成本的一個(gè)主要途徑。
　　2、海上風(fēng)電的發(fā)展趨勢(shì)
　　2. 1、風(fēng)電技術(shù)發(fā)展迅速,成本持續(xù)下降
　　海上風(fēng)電場(chǎng)總投資成本一般比陸上風(fēng)電場(chǎng)總投資成本高出2倍左右[ 5 ] ,其中基礎(chǔ)、安裝及電網(wǎng)接入成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸上。雖然建設(shè)成本相對(duì)較高,但海上風(fēng)電場(chǎng)擁有優(yōu)越的風(fēng)資源,不占用陸地面積等顯著優(yōu)點(diǎn),它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值正得到越來(lái)越多的認(rèn)可。同時(shí)海上風(fēng)電場(chǎng)安裝容量的增加、風(fēng)機(jī)尺寸和風(fēng)機(jī)布置規(guī)模的擴(kuò)大、大功率風(fēng)機(jī)的研制開(kāi)發(fā)和安裝運(yùn)輸技術(shù)的成熟,海上風(fēng)電成本及運(yùn)營(yíng)成本也在逐步下降,海上風(fēng)電將得到進(jìn)一步的發(fā)展[ 6 ] 。
　　歐盟委托歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)制定風(fēng)機(jī)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證體系,協(xié)調(diào)各個(gè)風(fēng)機(jī)制造商,在技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí),把相對(duì)穩(wěn)定機(jī)型和頻譜、避免機(jī)型出現(xiàn)混亂、增加零部件的通用性和互換性、提高可靠性和穩(wěn)定性、降低發(fā)電成本作為重要目標(biāo)。過(guò)去的發(fā)展更多的是依靠技術(shù)進(jìn)步,以后更多的是依賴(lài)于規(guī)模化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化降低成本。一旦大規(guī)模投入市場(chǎng),通過(guò)規(guī)模化、系列化和標(biāo)準(zhǔn)化,可以大幅度降低售價(jià),從而降低發(fā)電成本。世界風(fēng)能理事會(huì)估計(jì),到2020年,海上風(fēng)機(jī)的造價(jià)可以降低40%以上,發(fā)電成本可以同幅下降。
　　國(guó)外有關(guān)機(jī)構(gòu)也對(duì)如何降低海上風(fēng)電成本進(jìn)行了研究,提出了以下應(yīng)對(duì)措施:提高海上風(fēng)機(jī)的可靠性,延長(zhǎng)使用壽命,提高免維護(hù)時(shí)間,降低維護(hù)和維修費(fèi)用;適當(dāng)大規(guī)模開(kāi)發(fā),合理安排施工時(shí)間;充分利用已知海洋地質(zhì)和氣象資料,減少開(kāi)發(fā)初期投入;適當(dāng)降低噪聲要求和塔架高度,降低造價(jià)。