引言

 

海上风电作为一种新兴的海上新能源，具有风速高、风能资源丰富、单机容量高、靠近东部电力负荷中心、当地消费方便、噪声污染小等优点。经过多年的快速增长，中国海上风电装机总量居世界第一。因此，大力发展海上风电已成为实现“碳峰、碳中和”目标的主要手段之一。

 

1.影响海上风力发电发展的一些因素

 

目前正处于海上风力发电发展的黄金时期，影响海上风力发电的主要因素有：海上风力发电机组单机容量大，制造技术复杂，工程建设成本高，海上风力发电机组运行维护成本高。对海上风力发电成本影响较大的因素有：离岸距离、水深、升压站位置、风机等基本成本和人工成本。此外，海上风力发电处于强腐蚀性海洋环境中，部件长期暴露，防腐问题面临巨大挑战。此外，海上气候环境恶劣、复杂、多变，风力发电机组吊装、工程施工和运行困难，需要加强气候监测能力，科学制定吊装和施工方案。

 

2.我国海上风力发电的发展

 

2.1漂浮式海上风电

 

目前，我国海上风电的发展主要集中在浅水滩涂海域，近海水深为5～50m海域的海上风能储量约为5亿kW。据统计，水深大于50m的深水海域风能储量约为13亿kW，远高于浅水区。但当水深大于60m时，固定式海上风机的施工和维护成本将急剧上升，难以保证其安全性。浮动基础逐渐成为深海风能开发的必要技术手段，因为它可以携带更大的功率风扇，适合更深的海域。目前已成为海上风能利用的重要研究方向，但仍存在许多技术挑战亟待解决。

 

2.2提高状态监测设备和系统的可靠性

 

状态监测所需的数据主要来自运行设备上的传感器。处理传感器收集的信号后，提取特征量，为分析诊断提供材料。应用状态监测技术时，应对运行设备的故障机制进行深入分析，得到所需的监测对象，然后用相应的传感器检测所需的物理量。风电机组应用的状态监测技术主要包括加速度和振动监测、温度监测、应力监测、油监测等。目前，海上风电运维数据来源主要依靠内容管理系统和数据采集监控系统。由于这些运维数据缺乏共享和开放性，滞后性大，监测范围有限，无法为风机的实时状态评价提供充分的判断依据。因此，要进一步提高状态监测设备和系统的可靠性，首先要提高海上风机的监测水平，为海上风电运维管理提供可靠的数据支持

 

2.3海上风力发电场选址

 

海上风力发电场的选址非常重要，选择的地质稍有不慎就会导致项目失败。选址时，需要限制的因素很多，如控制区域的限制、环境生态要求、风资源的条件等。选址的基本原则应考虑以下几个方面：（1）风资源的类型、频率和周期、海床的地质结构、海底的深度和最高波浪水平；（2）地理位置：避开路线、雷达和军事设施，选择靠近陆地和主要电网的中心，方便基础工程的实施；（3）极端情况：地震类型和活动、雷电等恶劣天气；（4）环境影响：符合当地城市建设规划和海洋资源开发利用，考虑海上风电场对当地生态环境、水生物和旅游业的影响，尽量减少对渔业的影响。中国是一个能源消耗大国，可再生资源和新能源是中国未来能源建设的方向，目前正在大力发展海上风力发电技术，已建成海上风力发电能源开发利用超过20兆瓦，这种独特的资源优势非常有利于中国海上风力发电技术的发展，可以有效解决能源短缺问题。

 

2.4海上风电与其他产业融合发展

 

随着海上风电向深海的发展，风电场向外的输电成本将随着海上电缆本身和海上电缆敷设工程成本的增加而迅速增加。此外，锚固系统和基础设施的成本也大大提高了固定基础，这也是我国深海风电发展面临的主要挑战。面对这种情况，业内人士提出了“多品种一体化”的发展模式，即海上浮动风电与其他海洋工程的发展相结合。未来几年，我国海上风电的发展将逐步从单一模式向多品种一体化发展模式转变。海上风电将与海洋渔业、氢能、海水淡化等行业相结合，实现海洋能源的综合开发利用，降低海上风电成本。

 

2.5提高运维方案的优化设计水平

 

目前，海上风电运维系统仍参照陆上风电运维系统。具体的实际运维方案有优化的空间。例如，由于缺乏正确的设计，运维资源配置过于保守。由于缺乏精益分析，运维调度产生了大量的运维成本。因此，应对海上风电运维方案进行精益分析，优化运维调度方案和资源配置方案的设计。随着未来海上风电的快速发展，其离岸距离和海水安装深度不断增加，运维成本将进一步提高。海上风电场运维成本模型可根据不同风机的运行情况，通过离岸距离、水深、风电场规模、风/浪等气候因素建立，优化运维方案，降低海上风电运维成本。

 

2.6海上风机的结构类型

 

海上风机的结构类型一般分为单桩风机、重力混凝土、沉箱多桩和吸力风机四种。每种机械都有其独特的优缺点。受海底地质条件和海水深度的影响，单桩风机插入海床的深度与土壤强度有关，安装设备相对单一，一般安装在海底10～中等水域25m，优点是安装简单，无需海床准备，缺点是移动困难，成本高。重力混凝土沉箱基础结构体积大，风机依靠自身重量固定。其优点是基础结构简单，成本相对较低，抗风暴和风浪攻击能力强，稳定性高。缺点是安装时需要海地测量准备，施工时间长，运输成本高。多桩型，一般适用于深海三脚桩施工，优点是重量轻，施工方便，缺点是成本高。最后一种是吸力沉箱基础，适合安装在砂土和软粘土区域，可细分为单柱和多柱吸力，施工方法灵活，缺点不稳定。海上风机基础设施类型的选择取决于成本、水深、地质、海床条件和安装条件。

 

结语

 

新能源的开发利用有利于我国低碳社会和低碳经济的发展。海上风力发电作为一种清洁能源，是当前值得倡导的发展方向之一。陆地风力发电技术的不断成熟促进了风力发电技术的成熟，为海上风力发电技术的发展奠定了坚实的基础。海上风力发电技术的改进将进一步降低我国未来的用电成本，进一步利用海上风力发电。