海上风电场防腐工程(风力发电工程技术丛书)
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1.2 海上风电发展现状

1.2.1 世界发展现状

目前,世界上超过90%的海上风电分布在北欧沿岸,如北海、波罗的海、爱尔兰海以及英吉利海峡。还有两个试验项目分布在中国的东海沿岸。海上风电是欧洲实现从可再生能源获取20%最终能耗这一既定目标的主要组成部分。我国则制定了到2020年要在沿海海岸装机30GW的目标。海上风电是一项激动人心的新科技,与此同时也是一项新业务。世界各国政府以及来自日本、韩国、美国、加拿大、印度的企业都对此表现出极大的兴致。到2020年,除北欧和我国之外,对海上风电的开发可能会有一个更加美好的长期展望。

2012年全球风能协会(GWEC)发布的全球风电市场报告显示,2011年共有235台涡轮机组在欧洲9个风电场实现了并网,总容量达866.4MW,为欧洲累计输送了3813MW的海上风电,其中,87%的新增容量来自英国海域。德国安装了108MW,随后是丹麦3.6MW以及葡萄牙2MW的实体漂浮式风电机组原型,另有两个低端漂浮式风电机组原型在挪威和瑞典进行了试验。

表1-1 2011年世界海上风电新增及累计装机容量     单位:MW

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 2011年全球海上风电装机新增容量965.6MW,累计4096MW。

表1-1给出了2011年世界海上风电新增及累计装机容量。英国(2093.7MW)和丹麦(857.28MW)仍然是欧洲最大的两个海上风电市场,紧随其后的是荷兰(246.8MW)、德国(200.3MW)、比利时(195.0MW)、瑞典(163.7MW)、芬兰(26.3MW)和爱尔兰(25.2MW)。挪威和葡萄牙各自拥有一个实体漂浮式涡轮机组。

目前,欧洲正在建设近6000MW装机容量的海上风电。有17MW的装机容量建设已经获批,另有114MW的扩充计划。预期在未来10年欧洲的海上风电装机容量将增加10倍。欧洲风能协会(EWEA)估计到2020年60000MW的海上风电每年可供电148TW·h,足以满足超过欧洲电量总需求的4%,可减少CO2排放8700万t。在整机制造方面,西门子(Siemens)是2011年海上风电市场的最大供应商,包揽了近693MW的并网容量,紧随其后的是瑞能(Repower)(111.7MW)和巴德(BARD)(60MW)。维斯塔斯(Vestas)在葡萄牙接通了2MW的浮式海上风电机组。

英国拥有全球最大的海上风电装机容量,超过200万kW,已经占电力总量的2%。还将在2016年之前设置600万kW,在2020年之前设置1000万kW,在10年时间内,海上风力发电将占电力总量的17%~20%。根据该国2011年制定的可再生能源发展蓝图,在2020年之前,将使可再生能源达到能源总量的15%,作为主角的海上风电达到1800万kW。根据剑桥大学推算,相关产业的就业人数将达到3100人,共产生4.7万个直接及间接就业岗位。

丹麦的海上风电装机容量为86万kW,仅次于英国,并且还将继续进行高水平投资。2012年将建成40万kW的“Anholt发电站”以及“Frederikshavn发电站”(规模未公布)。并且,预计在2020年之前建成“KriegersFlak”(60万kW)以及“HornsReef”(60万kW)等。该国是先由国家进行事前调查,然后进行开发水域招投标,规定供电公司(Transmission System Operator,TSO)负责铺设相关电缆。虽然在较远的海域开展业务的成本会上升,但预计随着技术的进步以及新一代产品工业化的实现,成本有望得到降低。力争在2020年之前开发的下一轮招投标中,使成本削减50%。

德国截至2011年年底的海上风电装机容量为20万kW,但目前有200万kW正在进行建设,预计2012年追加20万kW。另外,目前已经有25项业务从联邦港湾管理部门及州政府获得了许可,总输出高达850万kW。该国的陆地输电线建设成本也由TSO负责,目前已经建成3条40万kW的直流高压线。虽然海底电缆的建设较为迟缓,但目前已确定了政策方案,将为随之产生的TSO及开发运营商的负担提供补贴。德国已将海上风电定位为在2022年之前实现去核,使可再生能源成为主要电源的“能源改革”的主角。将在2030年之前开发25000MW,其中,在2020年之前开发10000MW。

按累计安装的海上风电容量计算,西门子(53%)和维斯塔斯(36%)占据了欧洲绝大部分的市场份额,瑞能(5%)位居其后。

1.2.2 我国发展现状

我国开发海上风电具有更大的优势和动力。我国拥有海岸线总长约3.2万km,其中大陆海岸线长为1.8万km,岛屿海岸线长为1.4万km,辽阔的海域蕴藏着丰富的风能,同时中国沿海地区拥有最雄厚的经济发展基础和能源市场,迫切的需求促进了近海风能的开发。海上风电必然是我国实现风力发电长远目标的必然要求。2002年我国颁布了《全国海洋功能区划》,对港口航运、渔业开发、旅游以及工程用海区等作了详细规划,如果避开上述这些区域,考虑其总量10%~20%的海面可以利用,风电机组的实际布置按照5MW/km2计算,则近海风电装机容量可达1亿~2亿kW。随着海上风电场技术发展成熟、经济上可行,海上风电必然会成为重要的可持续能源。随着国家有关部门对海上风电规划、建设工作部署的展开,我国海上风电发展的帷幕已正式拉开。

尽管世界海上风电技术经过10多年的发展已日趋成熟,并进入大规模开发阶段,但我国仍处于起步阶段。与丹麦、德国、西班牙、美国和印度等国相比,我国海上风电场建设经验缺乏,海上风电机组国产化也才刚刚起步。同时,我国自主研发力量严重不足,由于国家和企业投入的资金较少,缺乏基础研究的积累和人才,我国在风电机组的研发能力上还很薄弱,总体来说还处于跟踪和引进国外先进技术的阶段。目前国内引进的许可证,有的是国外淘汰的技术,有的图纸虽然先进,但受限于国内配套厂的技术、工艺、材料等原因,导致国产化的零部件质量、性能达不到国际水平。另外购买生产许可证技术的国内厂商要支付昂贵的技术使用费。

目前,我国近海风场的可开发风能资源是陆上实际可开发风能资源储量的3倍,其风能储量远高于陆上,未来发展空间巨大。

我国主要风电整机企业争先“下海”。在我国陆上风机日趋饱和的情况下,进军海上风电市场成为中国主要整机企业的共同选择。华锐风电成功获得我国第一个海上风电示范项目——上海东海大桥项目。2010年2月27日,34台3MW机组(共计102MW)海上风电项目全部整体安装成功,并于6月8日调试完毕,并网投入运行。我国第二大风电整机企业——金风科技已于2007年在渤海湾中海油的钻井平台试水了海上风机的所有工序。截至2009年6月,该海上风机已累计发电500万kW·h。2009年11月18日金风科技投资30亿元在江苏大丰经济开发区建设海上风电产业基地项目,并计划将其建设成为国内最大、世界领先的海上风电装备制造基地。华仪电气宣布再融资11.46亿元,其中超过4.6亿元将投向3MW风力发电机组高技术产业化项目,用于备战海上风电;上海电气2009年5月宣布规模达50亿元的再融资计划,其中包括3.6MW海上风电机组的研发;湘电风能有限公司通过竞拍,以1000万欧元收购荷兰达尔文公司,并获得了该公司研究的DD115-5MW海上风机的知识产权,为进军海上风电奠定了基础;东方电气3.6MW海上机型正在研制中;中船重工(重庆)海上风电充分依托集团公司在海洋工程领域的基础研究和试验基地等优势,整合风电整机和配套设备的研发实力,形成全产业链,现已组织实施了2MW近海潮间带批量装机工程,正致力于研发近海5MW风电机组,并由国家科技部授牌成立了“海上风力发电工程技术研发中心”。

国家政策推动了海上风电发展,2008年完成并发布《近海风电场工程规划报告编制办法》和《近海风电场工程预可行性研究报告编制办法》,2009年完成并发布《海上风电场工程可行性研究报告编制办法》和《海上风电场工程施工组织设计编制规定》,印发《海上风电场工程规划工作大纲》。2010年1月,国家能源局在《2010年能源工作总体要求和任务》中称“2010年,要继续推进大型风电基地建设,特别是海上风电要开展起来”。2010年1月22日,国家能源局、国家海洋局联合下发《海上风电开发建设管理暂行办法》,规范海上风电建设。3月25日,工业和信息化部发布《风电设备制造行业准入标准》(征求意见稿),其中明确表示,“优先发展海上风电机组产业化”。随即,国家能源局启动了中国首轮海上风电首批特许权招标,并向辽宁、河北、天津、上海、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西、海南等11省(自治区、直辖市)有关部门下发通知,要求各地申报海上风电特许权招标项目。可见,国家开发海上风电的步伐正在加快。

政府大力推进海上风电项目。我国在哥本哈根全球气候变化会议上做出了两项承诺:到2020年非化石能源在能源消费中的比例提高达到15%,单位GDP二氧化碳排放量比2005年减少40%~45%。经国内外多个部门和机构分析预测,为实现非化石能源达到15%的目标,我国风电装机容量应达到1.5亿kW。我国正希望从海上获得更多的风能,以完成这一目标。东部沿海地区的滩涂及近海具有开发风电的良好条件,其中江苏、浙江两省将成为我国海上风电的重点省份,两省近海风能资源到2020年规划开发容量分别为700万kW和270万kW。此外,全国各地酝酿及在建的海上风电场还包括广东湛江、广东南澳、福建宁德、浙江岱山、浙江慈溪、浙江临海、山东长岛等。目前,江苏、上海的海上风电规划已经完成,待其他地方海上风电规划全部完成之后,将汇总形成全国性海上风电规划。为充分利用我国丰富的近海风能资源优势,国家能源局于2010年5月18日正式启动了总计100万kW的首轮海上风电招标工作,包括两个30万kW的近岸风电项目和两个20万kW的潮间带项目。