[摘要]在迎來(lái)了在岸(onshore)風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)建設(shè)高潮的同時(shí)，海上風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的預(yù)期正被各大投資商迅速提高，但海上風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)與在岸風(fēng)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)建設(shè)有很大的不同。華南沿海開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電項(xiàng)目必然會(huì)面臨許多特殊的內(nèi)、外部條件的影響，充分借鑒歐洲國(guó)家在開(kāi)發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，將其應(yīng)用于對(duì)華南沿海海上風(fēng)電項(xiàng)目特殊條件的分析，在充分分析并正確認(rèn)識(shí)這些特殊條件的基礎(chǔ)上，做好必要的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控措施，采取正確的開(kāi)發(fā)建設(shè)程序無(wú)疑會(huì)大大降低相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素。

　　

　　海上風(fēng)電(offshore windfarm)，忽如一夜春風(fēng)，從南到北，刮遍了我國(guó)萬(wàn)里海岸線，各大電力投資商對(duì)海上風(fēng)電項(xiàng)目或已經(jīng)取得合作開(kāi)發(fā)的意向，或已經(jīng)取得了地域開(kāi)發(fā)利用權(quán)，或已經(jīng)直接啟動(dòng)了前期研究工作，僅廣東沿岸就有好幾家投資公司開(kāi)展了上述相關(guān)工作。但海上風(fēng)電項(xiàng)目在開(kāi)發(fā)程序、風(fēng)電設(shè)備設(shè)計(jì)、特殊環(huán)境條件與陸上風(fēng)電項(xiàng)目又有很大的區(qū)別，沒(méi)有充分的技術(shù)準(zhǔn)備和積累將給投資行為帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)。在開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電項(xiàng)目的過(guò)程中，歐洲一些國(guó)家的海上風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)值得我們借鑒。瑞典是第一個(gè)海上風(fēng)場(chǎng)的國(guó)家，早在1990，瑞典便在其東海岸建起海上風(fēng)場(chǎng)、緊接著便是丹麥、英國(guó)以及荷蘭，他們是第一批開(kāi)發(fā)海上風(fēng)場(chǎng)的國(guó)家，他們擁有海上風(fēng)場(chǎng)的第一次經(jīng)驗(yàn)。這些風(fēng)場(chǎng)都有一個(gè)共性：水深淺于10m, 離岸少于10km，風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)少于30臺(tái)。投資費(fèi)用大概是2200歐元/kW。每年的運(yùn)行費(fèi)用為投資費(fèi)用的1%。緊接著的第二批風(fēng)場(chǎng)以水深深于20m, 離岸大于20km，風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)在100到200臺(tái)之間。考慮了風(fēng)強(qiáng)度以及海浪等環(huán)境的因素。第一批的風(fēng)場(chǎng)與第二批的風(fēng)場(chǎng)除了以上的不同外，第二批風(fēng)場(chǎng)的年運(yùn)行費(fèi)用為總投資的5%，此中原因是因?yàn)榈诙娘L(fēng)場(chǎng)離岸遠(yuǎn)，水深，受海洋氣候的影響更加嚴(yán)重[1]。總的來(lái)說(shuō)，他們已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)發(fā)展—總結(jié)—再發(fā)展的一個(gè)過(guò)程，尤其是對(duì)第一批開(kāi)發(fā)的海上風(fēng)電項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)使他們認(rèn)識(shí)到：充分認(rèn)識(shí)海上風(fēng)電的利弊將決定其項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)程度。相對(duì)陸上風(fēng)電項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，海上風(fēng)電項(xiàng)目面臨的挑戰(zhàn)有：更高的投資和運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用;更多的結(jié)構(gòu)需求;安全和可靠性的更高要求;進(jìn)入困難;交通工具的安全性問(wèn)題等。而在華南地區(qū)海域開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電項(xiàng)目，必然要考慮到亞熱帶海洋性氣候?qū)︼L(fēng)機(jī)的挑戰(zhàn)!海洋氣候?qū)︼L(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)、變壓器、油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等設(shè)施的影響;雷擊、高濕度、臺(tái)風(fēng)等各種氣候特點(diǎn)的分析;還要考慮亞熱帶氣候和海洋條件中的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)，等等。

　　

　　鹽霧和海水的侵蝕：濕度高是海上風(fēng)場(chǎng)的共同特征，潮濕與帶有鹽份的空氣會(huì)對(duì)暴露在外的風(fēng)機(jī)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕;因此，海上風(fēng)機(jī)的發(fā)電機(jī)以及變壓器等電器的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮此因素。風(fēng)電機(jī)在海上運(yùn)行時(shí)，破碎浪躍過(guò)發(fā)電機(jī)艙頂部的情形是有可能出現(xiàn)的，作為機(jī)艙中的變壓器和電機(jī)等電器部件，受離岸的氣候條件、空氣中侵蝕的鹽份影響，變壓器可能出現(xiàn)的問(wèn)題是絕緣不正確，絕緣故障引起短路;發(fā)電機(jī)的問(wèn)題則在于線圈沒(méi)有發(fā)揮其功能。這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)已經(jīng)不同程度地發(fā)生在歐洲的海上風(fēng)電項(xiàng)目上，而荷斯韋夫(Horns Rev)風(fēng)電場(chǎng)教訓(xùn)引出的一項(xiàng)設(shè)計(jì)變化是：修改風(fēng)機(jī)的冷卻進(jìn)氣通道，避免變壓器暴露在進(jìn)入的含鹽水空氣流中。

　　

　　歐洲的海上風(fēng)場(chǎng)所在的海域北海(Nord See), 波羅的海(Baltic See)位與N50°到N65°之間。而中國(guó)東南沿海緯度大約在N18°到N25°之間。一個(gè)位于溫帶與亞寒帶，一個(gè)位于亞熱帶，緯度不同引起的氣候條件截然不同。因而對(duì)風(fēng)機(jī)性能的要求也有所不同。除了同樣應(yīng)該考慮潮濕，鹽霧等海上風(fēng)場(chǎng)共同的因素外，還應(yīng)考慮南部沿海的特殊氣候條件對(duì)海上風(fēng)電技術(shù)所提出的挑戰(zhàn)。

　　

　　雷擊的影響：華南地區(qū)是我國(guó)多雷暴區(qū)域，這是由于該地區(qū)氣溫高，濕度大，每當(dāng)冷暖空氣交匯，以及熱力對(duì)流的旺盛發(fā)展都會(huì)引起雷暴的頻繁出現(xiàn)，海上的雷暴情況暫時(shí)不被人類(lèi)所清楚，僅雷暴登陸后對(duì)人類(lèi)的生命財(cái)產(chǎn)的破壞卻年年都有新聞，而對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目影響較大的如紅海灣風(fēng)電項(xiàng)目，由于該風(fēng)電項(xiàng)目正處于雷電高發(fā)區(qū)，且雷電強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)有超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定的100KA的強(qiáng)度值，給電器設(shè)備和由于電氣故障而造成的葉輪失速而造成的設(shè)施破壞十分嚴(yán)重。因此，海上風(fēng)電項(xiàng)目規(guī)劃選址時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用雷電定位系統(tǒng)，運(yùn)用相關(guān)技術(shù)和計(jì)算機(jī)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，可實(shí)時(shí)探測(cè)云對(duì)地雷擊的時(shí)間、位置、電流幅值、極性、回?fù)舸螖?shù)等參數(shù)。

　　

　　臺(tái)風(fēng)的影響：風(fēng)機(jī)在按風(fēng)速威布爾(weibull)曲線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，一般地區(qū)的極大風(fēng)速與平均風(fēng)速之間有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但在華南由于受西太平洋暖濕氣流的影響，按IEC標(biāo)準(zhǔn)選擇的適合某地年平均風(fēng)速的風(fēng)機(jī)將可能不具備抗臺(tái)風(fēng)的能力，而華南海上臺(tái)風(fēng)的形成，少則幾個(gè)，多則十多個(gè)，其中不乏具備極大破壞力的臺(tái)風(fēng)。據(jù)1949～1981共33年統(tǒng)計(jì)資料[2],南海熱帶氣旋共514次，平均每年15.57次，其中熱帶風(fēng)暴11.1次。熱帶風(fēng)暴活動(dòng)多集中在10°N以北海區(qū)，10°N以南少見(jiàn)。而一個(gè)具體的局部地區(qū)，此處僅列在珠江口以西至吳川一帶登陸的臺(tái)風(fēng)，自1949年至2003年55年間，年平均1.62個(gè)。

　　

　　基于臺(tái)風(fēng)在登陸后對(duì)陸上風(fēng)電場(chǎng)的破壞影響，人們不禁對(duì)在南方開(kāi)發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電項(xiàng)目十分擔(dān)心，針對(duì)這種情況，有關(guān)部門(mén)已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng)起來(lái)，結(jié)合多年在華南追臺(tái)風(fēng)的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)華東和華南地理位置的分析比較后，大膽提出了一些新的建設(shè)性意見(jiàn)，在其多年的追臺(tái)風(fēng)經(jīng)歷中，廣東省內(nèi)還沒(méi)有超過(guò)70米/秒的極大風(fēng)，但在福建和浙江卻出現(xiàn)了，考慮到臺(tái)灣海峽的地形作用，臺(tái)風(fēng)在到達(dá)這里時(shí)存在加速的可能性;另一個(gè)更有力的發(fā)現(xiàn)是，臺(tái)風(fēng)“回奕”時(shí)的風(fēng)速有時(shí)會(huì)大于臺(tái)風(fēng)初至?xí)r的風(fēng)速;有鑒于此，可以推定臺(tái)風(fēng)極大風(fēng)值的增大與地形的變化有關(guān)，相對(duì)而言，臺(tái)風(fēng)在經(jīng)過(guò)海面時(shí)，由于不存在失壓或加速作用因子，對(duì)華南沿海海面上臺(tái)風(fēng)的極大值的分析計(jì)算應(yīng)該不同于陸上。當(dāng)然，這一推斷還有待海上測(cè)風(fēng)工作和相關(guān)工作的進(jìn)一步實(shí)證，但如果這一分析是正確的話，對(duì)臺(tái)風(fēng)的破壞顧慮就可以減少很多[2]。

　　

　　炎熱與強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射：為了適應(yīng)炎熱與潮濕環(huán)境，應(yīng)要求風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)考慮極端溫度的影響。除了氣候炎熱之外，再加上在機(jī)艙上強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射，容易造成風(fēng)機(jī)的運(yùn)行溫度過(guò)高，過(guò)高的運(yùn)行溫度對(duì)齒輪箱、發(fā)電機(jī)、電子設(shè)備以及控制系統(tǒng)，都會(huì)有較大的威脅。在這種情況下，散熱系統(tǒng)必須特殊考慮。比如，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，齒輪箱內(nèi)油的溫度升高，潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑性能將變差，在炎熱的環(huán)境下風(fēng)機(jī)的潤(rùn)滑更多采用主動(dòng)冷卻的方法，且應(yīng)該考慮加強(qiáng)。此外，強(qiáng)烈的日光照射和紫外線輻射，對(duì)防腐層的使用壽命的影響，因此也對(duì)機(jī)艙外殼所采用的防紫外線材料提出了要求。

　　

　　華南海上風(fēng)電項(xiàng)目可能受到遇到的特殊條件還有：1、熱帶風(fēng)暴可撳起波高10～14m以上的大浪，這種大浪對(duì)結(jié)構(gòu)的損壞和風(fēng)機(jī)受力計(jì)算模型的設(shè)定，目前還沒(méi)有較好的解決方案，還有待人們做更進(jìn)一步調(diào)研;2、在相當(dāng)大的范圍內(nèi)存在低壓氣旋帶，其將導(dǎo)致當(dāng)?shù)仫L(fēng)速輪廓圖出現(xiàn)并不是在一定范圍(如h=100米)內(nèi)風(fēng)速隨高度的增加而增大，相反，在其間某個(gè)高度會(huì)出現(xiàn)風(fēng)速較大下降的情況;3、此外，還應(yīng)考慮偏航齒輪暴露于空氣中，其潤(rùn)滑脂也暴露在炎熱，帶有鹽份的空氣中，潤(rùn)滑性能的應(yīng)如何保證等問(wèn)題。

　　

　　除此之外，惡劣的海上環(huán)境對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行維護(hù)以及維修所造成的重重困難應(yīng)更加予以重視。因此，中國(guó)華南沿海海上風(fēng)電由于其與現(xiàn)有的歐洲海上風(fēng)場(chǎng)由于地理位置的不同而存在較多的特殊性。這些特殊性無(wú)論可預(yù)見(jiàn)或不可預(yù)見(jiàn)，都對(duì)海上風(fēng)電技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。而借鑒歐洲海上風(fēng)電的發(fā)展歷史，對(duì)風(fēng)電技術(shù)、海洋生態(tài)[3]、風(fēng)險(xiǎn)以及運(yùn)行費(fèi)用等因素進(jìn)行理性的綜合的考慮。

　　

　　針對(duì)上述特殊條件的分析，我們可以將上述各因素考慮至海上風(fēng)電項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)程序中來(lái)，做到重點(diǎn)關(guān)注、有序推進(jìn)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、控制風(fēng)險(xiǎn)。

　　

　　在項(xiàng)目初始階段，取得相關(guān)職權(quán)部門(mén)的授權(quán)，此階段的控制在于確定調(diào)研應(yīng)該進(jìn)行至何種深度。這個(gè)階段的調(diào)研主要包括地球物理學(xué)、地球技術(shù)勘探，分析海床及其土壤狀況，海底地形情況[4]，調(diào)查范圍內(nèi)的海流運(yùn)動(dòng)情況，潮汐、波浪的實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)。從目前的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，地球物理學(xué)、地球技術(shù)地勘參數(shù)、海流、潮汐實(shí)測(cè)參數(shù)等，為獲得項(xiàng)目授權(quán)、設(shè)計(jì)過(guò)程的提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。同時(shí)對(duì)相關(guān)區(qū)域的可用性研究，尤其是與海洋、漁業(yè)、軍事、環(huán)保、航道、生態(tài)[3]等部門(mén)的預(yù)可行性研究是十分必要的;結(jié)合上述可能存在的特殊條件所帶來(lái)的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)來(lái)選定可以進(jìn)行海上風(fēng)電場(chǎng)的區(qū)域;確定海上風(fēng)電場(chǎng)的接入方案和線路;進(jìn)行為期至少一年的測(cè)風(fēng)工作;確定規(guī)模和主要的方案;可行性研究、立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工等。其中，對(duì)擬定場(chǎng)區(qū)的確定、風(fēng)機(jī)設(shè)備的選型、工程施工、維護(hù)和運(yùn)行都要考慮華南特殊氣候?qū)ι鲜龉ぷ鞯挠绊憽?/div>