中国海上风电市场发展概述:分类与优劣势分析
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车研咨询www.cheyanzixun.com发布的《中国海上风电市场投资建设与发展前景预测深度调研分析报告(2024版)》,分析了我国海上风电法律法规、政策规划、技术发展、投资建设、运营管理、装机容量、发电量、消纳保障、上网电价、财政补贴、发展趋势等。



链接:《中国海上风电市场投资建设与发展前景预测深度调研分析报告(2024版)》



一、海上风电市场概述

(一)海上风电界定

海上风电项目(offshore wind power project)是指沿海多年平均大潮高潮线以下海域的风电项目,包括在相应开发海域内无居民海岛上的风电项目

(二)海上风电分类

1、按照海水深度分类

海上风电场包括潮间带和潮下带滩涂风电场、近海风电场和深海风电场。

1)潮间带和潮下带滩涂风电场:在沿海多年平均大潮高潮线以下至理论最低潮位以下5m水深内的海域开发建设的风电场。

根据潮汐作用的范围,海岸带可划分为如下几部分。

1)潮上带。指平均大潮高潮线以上至特大潮汛或风暴潮作用上界之间的地带。常出露水面,蒸发作用强,地表呈龟裂现象,有暴风浪和流水痕迹,生长着稀疏的耐盐植物。常被围垦。

2)潮间带。指平均大潮低潮线至平均大潮高潮线之间的地带。此带周期性地受海水的淹没和出露,侵蚀、淤积变化复杂,滩面上有水流冲刷成的潮沟和浪蚀的坑洼,是发展海水养殖业的重要场所。

3)潮下带。指平均大潮低潮线以下的潮滩及其向海的延伸部分。水动力作用较强,沉积物粗。

2)近海风电场:在理论最低潮位以下5-50m水深的海域开发建设的风电场。

3)深海风电场:在理论最低潮位以下50m水深的海域开发建设的风电场。

2、按照风电固定形式分类

1)着床式(固定式/固桩式)海上风电场

着床式海上风电机组直接固定在平浅的海底。

潮间带和潮下带滩涂风电场与近海风电场,属于着床式海上风电场。

一个海上风电机组一般是由海面下的基础部分(桩基与导管架)和海面上的塔筒、风机组成。

桩基是海上风电设备的支撑基础,其上端与风电塔筒连接,下端深入数十米深的海床地基中,用以支撑和固定海上的风电塔筒以及风电机组;导管架是海上风电设备的组合式支撑基础,由上部钢制桁架与下部多桩组配而成,上端与风电塔筒相连、下端嵌入海床地基中,起到连接和支撑作用,适用于复杂地质地貌的海洋环境。

按照桩基数量,着床式风电又可以分为单桩基与导管架多桩基。单桩式海上风电是指采用单桩嵌入海床形成的海上风力发电机组的基础。较适用于水深较浅的风电场。导管架多桩基结构主要应用于单机容量较大、水位较深、地质条件较差的近海风电场。

1)单桩基海上风电


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)导管架多桩基海上风电

20194月,在中广核阳江南鹏岛海上风电基地首个四桩导管架吊装完成这是国内最大的海上风电导管架。(如下图)

导管架是在码头拼装完成,由大型运输船运输到海上风电基地,再整体吊装。海上风电施工精准度要求高,导管架的安装,水平度偏差不能超过万分之五,还是在水面下操作。导管架安装完成后,上面再安装作业平台、风筒和风机。

 

 


 

 

 


 

2)浮动式(漂浮式)风电场

浮动式(漂浮式)海上风电机组一般安装在浮动平台上,并通过锚索进行固定。

深海风电场一般采用浮动式风电机组。

当水深超过50米后,海上风电项目在地质勘测、施工建设南都、投资成本都会大幅提升,要进一步开发远海风能资源,浮动式风电是最优选择。

 

 

分类

着床式海上风电场

浮动式风电场

桩基

导管架


潮间带和潮下带滩涂风电场

×

近海风电场

深海风电场

×





目前,全球范围内,主要以着近海床式海上风电场为主,深远海漂浮式风电以示范项目为主。随着近海风电布局的完善,各国开始开发深远海风电项目。

(三)海上风电优劣势

1、海上风电优势

1)不占用土地资源

与陆上风电相比,海上风电多建设在近海,不占用占用土地资源。

2)海上资源禀赋高

海上的风资源禀赋好,风速大、功率密度高。

在同样的地理位置,海上风电比陆上风电利用小时数高出20%70%

海上风电具有风能资源的能量效益比陆地风电场高,平均空气密度较高,发电效率比陆上风电高出20%-40%

3)发电量大

相较于陆上风电机组,海上风电机组单机容量更大,年发电量大。

4)受外界环境影响小

海上风湍流强度小、风切变小,受地形和气候的影响也比陆上更小。此外,海上风电场建设受噪音、景观、电磁波等问题的限制少。

5)距离负荷中心区域较近

我国陆上风能丰富的地区远离电力主消费地,存在消纳难的问题。海上风电可以解决陆上风电面临的产与消的矛盾,因为我国很多用电大省是临海的。

6)可大规模开发

风电场的建设需要大量的空间场地,海洋面积广阔,没有地表障碍物限制,可不断向远海深海开拓。

2、海上风电劣势

1)自然环境更为复杂

在陆地上架设风机只需考虑风载荷的影响,但在海上,风机遭遇的环境载荷来自风、浪、流的联合作用。南方沿海台风频发,渤海冬季海冰入侵,对风机和基础的强度与疲劳性能提出更高要求。此外,高湿、高盐的环境会加剧对叶片的腐蚀,不光导致发电量的下降,严重时还会损毁风机设备。

海底地形、地质较为复杂,特别是东海、南海海域起伏陡峭、遍布礁石及孤石,有的海底高差大,有的裸岩坚硬如铁,对工程施工提出了严苛的要求。

2)建设成本高

自然环境的复杂导致建造难度大、技术要求高。

风机吊装是难度最大、精度要求最高的环节。一般来说,海上风机吊装需借助平台船。一旦作业,平台船4根桩腿深深插入海床,维持作业平台稳定。在船不稳的条件下,根据潮汐变化规律选择吊装时间。同时密切关注天气变化,判断是否有利于作业。有时为了安装一支叶片,要等待数个小时。

另外还需要铺设海底电缆,连接风电场和电网,建设成本远高于陆地风电。海上风电的建设成本通常是陆上的2倍以上。

海上风电的风机成本占总成本比例低至三分之一,基建和电网建设成本则高出陆上风电。比如,同样一吨水泥运到岛上要贵出几十元;如果一条海缆损坏,不仅要损失1亿元,而且从出现故障到处理完毕要长达1个月时间。

3)运维成本高

除初期建设造价高外,我国海上风电场整体的运维成本,远高于同等装机容量的陆上风电场运维成本。

4)用海权审批复杂

发展海上风电可能影响海阳生态,在用海权上,海上风电开发在协调管理方面的难度也很大。