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中國海上風電市場發展概述:分類與優劣勢分析
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車研咨詢www.cn-petrel.com發布的《中國海上風電市場投資建設與發展前景預測深度調研分析報告(2024版)》,分析了我國海上風電法律法規、政策規劃、技術發展、投資建設、運營管理、裝機容量、發電量、消納保障、上網電價、財政補貼、發展趨勢等。



鏈接:《中國海上風電市場投資建設與發展前景預測深度調研分析報告(2024版)》



一、海上風電市場概述

(一)海上風電界定

海上風電項目(offshore wind power project)是指沿海多年平均大潮高潮線以下海域的風電項目,包括在相應開發海域內無居民海島上的風電項目

(二)海上風電分類

1、按照海水深度分類

海上風電場包括潮間帶和潮下帶灘涂風電場、近海風電場和深海風電場。

1)潮間帶和潮下帶灘涂風電場:在沿海多年平均大潮高潮線以下至理論最低潮位以下5m水深內的海域開發建設的風電場。

根據潮汐作用的范圍,海岸帶可劃分為如下幾部分。

1)潮上帶。指平均大潮高潮線以上至特大潮汛或風暴潮作用上界之間的地帶。常出露水面,蒸發作用強,地表呈龜裂現象,有暴風浪和流水痕跡,生長著稀疏的耐鹽植物。常被圍墾。

2)潮間帶。指平均大潮低潮線至平均大潮高潮線之間的地帶。此帶周期性地受海水的淹沒和出露,侵蝕、淤積變化復雜,灘面上有水流沖刷成的潮溝和浪蝕的坑洼,是發展海水養殖業的重要場所。

3)潮下帶。指平均大潮低潮線以下的潮灘及其向海的延伸部分。水動力作用較強,沉積物粗。

2)近海風電場:在理論最低潮位以下5-50m水深的海域開發建設的風電場。

3)深海風電場:在理論最低潮位以下50m水深的海域開發建設的風電場。

2、按照風電固定形式分類

1)著床式(固定式/固樁式)海上風電場

著床式海上風電機組直接固定在平淺的海底。

潮間帶和潮下帶灘涂風電場與近海風電場,屬于著床式海上風電場。

一個海上風電機組一般是由海面下的基礎部分(樁基與導管架)和海面上的塔筒、風機組成。

樁基是海上風電設備的支撐基礎,其上端與風電塔筒連接,下端深入數十米深的海床地基中,用以支撐和固定海上的風電塔筒以及風電機組;導管架是海上風電設備的組合式支撐基礎,由上部鋼制桁架與下部多樁組配而成,上端與風電塔筒相連、下端嵌入海床地基中,起到連接和支撐作用,適用于復雜地質地貌的海洋環境。

按照樁基數量,著床式風電又可以分為單樁基與導管架多樁基。單樁式海上風電是指采用單樁嵌入海床形成的海上風力發電機組的基礎。較適用于水深較淺的風電場。導管架多樁基結構主要應用于單機容量較大、水位較深、地質條件較差的近海風電場。

1)單樁基海上風電


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)導管架多樁基海上風電

20194月,在中廣核陽江南鵬島海上風電基地首個四樁導管架吊裝完成這是國內最大的海上風電導管架。(如下圖)

導管架是在碼頭拼裝完成,由大型運輸船運輸到海上風電基地,再整體吊裝。海上風電施工精準度要求高,導管架的安裝,水平度偏差不能超過萬分之五,還是在水面下操作。導管架安裝完成后,上面再安裝作業平臺、風筒和風機。

 

 


 

 

 


 

2)浮動式(漂浮式)風電場

浮動式(漂浮式)海上風電機組一般安裝在浮動平臺上,并通過錨索進行固定。

深海風電場一般采用浮動式風電機組。

當水深超過50米后,海上風電項目在地質勘測、施工建設南都、投資成本都會大幅提升,要進一步開發遠海風能資源,浮動式風電是最優選擇。

 

 

分類

著床式海上風電場

浮動式風電場

樁基

導管架


潮間帶和潮下帶灘涂風電場

×

近海風電場

深海風電場

×





目前,全球范圍內,主要以著近海床式海上風電場為主,深遠海漂浮式風電以示范項目為主。隨著近海風電布局的完善,各國開始開發深遠海風電項目。

(三)海上風電優劣勢

1、海上風電優勢

1)不占用土地資源

與陸上風電相比,海上風電多建設在近海,不占用占用土地資源。

2)海上資源稟賦高

海上的風資源稟賦好,風速大、功率密度高。

在同樣的地理位置,海上風電比陸上風電利用小時數高出20%70%。

海上風電具有風能資源的能量效益比陸地風電場高,平均空氣密度較高,發電效率比陸上風電高出20%-40%。

3)發電量大

相較于陸上風電機組,海上風電機組單機容量更大,年發電量大。

4)受外界環境影響小

海上風湍流強度小、風切變小,受地形和氣候的影響也比陸上更小。此外,海上風電場建設受噪音、景觀、電磁波等問題的限制少。

5)距離負荷中心區域較近

我國陸上風能豐富的地區遠離電力主消費地,存在消納難的問題。海上風電可以解決陸上風電面臨的產與消的矛盾,因為我國很多用電大省是臨海的。

6)可大規模開發

風電場的建設需要大量的空間場地,海洋面積廣闊,沒有地表障礙物限制,可不斷向遠海深海開拓。

2、海上風電劣勢

1)自然環境更為復雜

在陸地上架設風機只需考慮風載荷的影響,但在海上,風機遭遇的環境載荷來自風、浪、流的聯合作用。南方沿海臺風頻發,渤海冬季海冰入侵,對風機和基礎的強度與疲勞性能提出更高要求。此外,高濕、高鹽的環境會加劇對葉片的腐蝕,不光導致發電量的下降,嚴重時還會損毀風機設備。

海底地形、地質較為復雜,特別是東海、南海海域起伏陡峭、遍布礁石及孤石,有的海底高差大,有的裸巖堅硬如鐵,對工程施工提出了嚴苛的要求。

2)建設成本高

自然環境的復雜導致建造難度大、技術要求高。

風機吊裝是難度最大、精度要求最高的環節。一般來說,海上風機吊裝需借助平臺船。一旦作業,平臺船4根樁腿深深插入海床,維持作業平臺穩定。在船不穩的條件下,根據潮汐變化規律選擇吊裝時間。同時密切關注天氣變化,判斷是否有利于作業。有時為了安裝一支葉片,要等待數個小時。

另外還需要鋪設海底電纜,連接風電場和電網,建設成本遠高于陸地風電。海上風電的建設成本通常是陸上的2倍以上。

海上風電的風機成本占總成本比例低至三分之一,基建和電網建設成本則高出陸上風電。比如,同樣一噸水泥運到島上要貴出幾十元;如果一條海纜損壞,不僅要損失1億元,而且從出現故障到處理完畢要長達1個月時間。

3)運維成本高

除初期建設造價高外,我國海上風電場整體的運維成本,遠高于同等裝機容量的陸上風電場運維成本。

4)用海權審批復雜

發展海上風電可能影響海陽生態,在用海權上,海上風電開發在協調管理方面的難度也很大。