海上風電發展趨勢分析：漂浮式風電是深遠海海上風電主要技術

• 柯壯賓 2023年10月25日 來源：中研網 772 46
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海上風電走向深遠海大勢所趨，漂浮式風電是深遠海主要技術。相比近海，深海風資源更豐富。我國深遠海資源占比超60%，理論開發量達600GW，其中50-80米水深開發量為370GW，80米以上水深開發量為230GW。由于近海項目平均離岸距離已接近峰值，用海沖突多、發展掣肘較多，而

2022海上風電新增裝機9.4GW，中國貢獻過半6.8GW。從陸風資源和海風資源比較上看，海上風資源更為豐富，相比于陸上風電，海風風速大、風力穩定、功率密度高、空間開闊、且發電無地表障礙物限制。從我國自身情況看，我國海上風電資源豐富，發展海上風電更具優勢，福建、浙江、山東、江蘇、廣東等用電大省均位于沿海地區，在滿足電力高需求下海上風電輸運距離短、成本輸送低。據WFO數據顯示，2022年，全球累計海風裝機57.6GW，2022年新增9.4GW，其中中國新增6.8GW，貢獻全球72.3%新增裝機量。截至2022年底，中國累計投產海風裝機量已達26.6GW，占全球總裝機量44%。

全球海風新增裝機持續高攀，重點關注中歐市場。從市場增量規模看，據GWEC統計，2022-2030年，全球海風新增裝機量累計達260.17GW，其中中國市場約有86GW需求，歐洲約有111.41GW，二者總計占比約76%。從市場增速看，根據GWEC預測，2022-2030年全球新增裝機量復合增長率達24%，中國增速約15%、歐洲增速約30%，中國增速緩慢主要是中國年新增裝機基數較大，歐洲增速快，與歐洲海風資源豐富關系較大。

中國沿海多省市已出海風建設規劃，政策文件筑底海風裝機需求。中國沿海省市山東、廣東、福建等相繼發布了海上風電發展相關規劃，其中海上風電裝機規劃量繼續提升。據全球風能理事會（GWEC）預測，未來幾年中國海風新增裝機量將繼續領跑全球，成為全球海風裝機增長的核心引擎。

海上風電項目離岸距離和水深均呈現增加趨勢。歐洲海上風電發展較早，據美國能源部的數據顯示，歐洲固定式海上風電項目平均離岸距離近年來已經接近峰值，但風電場水深預計繼續增加。而亞洲海上風電起步較晚，離岸距離還未見頂，預計海上風電項目離岸距離與水深未來五年都將繼續增加。

近海資源可開發量少，深遠海域風能資源更為豐富。近年來海上風電發展迅速，開發區域主要集中在潮間帶和近海海域。從可開發量看，近海資源占比少。CarbonTrust數據顯示，歐洲、美國和日本60米水深以上海域風資源占比約為80%，60%，80%，對應理論可開發量分別為4000GW，2450GW，500GW。英國政府發布的《加速中國漂浮式風電發展——如何通過英中戰略合作來克服關鍵技術和供應鏈瓶頸》顯示，考慮海岸150km范圍內的區域，中國深遠海風電理論開發量在600GW，其中50-80米水深開發量為370GW，80米以上水深開發量為230GW，主要分布在我國海南、廣東、福建、山東、浙江五個省份。因此深遠海風電將成為我國未來海上風電發展的重要方向。

近海發展海上風電掣肘多。從空間資源角度，近海其它活動需求大，養殖業、旅游業、軍事資源廣泛分布于近海，尤其是航線資源，大量航線分布于近海水域，往來船只拋錨或航線運行不準，都可能對海底電纜或風電基礎造成傷害。近年來近海風電場的大量建設也已使得近海優質風資源地區逐漸緊張。深遠海空間資源開闊，旅游養殖等其他活動少，開發限制少，可以大規模建廠開發。

政策差異化鼓勵深遠海風電發展，深遠海獎勵500元/KW。我國政策層面也對深遠海風電項目采取了差異化支持。例如，去年出臺的《上海市可再生能源和新能源發展專項資金扶持辦法》不再對離岸50公里以內的近海風電進行獎勵，對深遠海風電和場址中心離岸距離不小于50公里的近海風電，按每千瓦500元獎勵，單項目年度獎勵金額不超過5000萬元。

漂浮式風電由風電機組（含塔筒）、浮式基礎、系泊系統和動態海纜系統四部分組成。漂浮式風電通過浮體漂浮在海水中支撐上部風電機組，通過系泊系統進行位置和運動的約束來保證漂浮狀態下浮式基礎結構的穩定性和安全性，然后經由動態海纜實現電力輸送。跟傳統的固定式相比，漂浮式風機把樁機換成了浮體和系泊系統。此外，在風電機組和海纜設計上，漂浮式和固定式相比也有一定差異。

漂浮式風電機組相比于固定式進行了結構加強和控制策略改進。漂浮式風機是一個運動系統，震動大，塔筒和零部件的受力大。因此漂浮式風機機組在結構方面進行了局部加強，如塔筒、主軸以及一些部件的底座。漂浮式的控制策略相比于固定式也有一定優化。控制策略與風-浪-流的耦合作用可能會造成塔架、系泊系統等大部件系統疲勞載荷的增加和功率波動。因此，必須對現有固定式的控制策略進行優化，使風力渦輪機可以在接近最佳效率值的情況下運行，并通過減少疲勞載荷來保證其可靠性。

浮式基礎是為風機機組提供浮力和穩定性的鋼結構。目前主流的浮式基礎結構主要分為以下四種：立柱式、半潛式、張力腿式以及駁船式。

立柱式(Spar)：具有自穩定性，該類型平臺重心設計遠低于浮心，具有結構簡單、垂向波浪激勵力小、穩定性較好等特點，但對工作水深有特定要求，通常需要大于100m水深。

半潛式(Semi)：適用水深通常大于40m，適用水深范圍較廣；可采用濕拖法運輸，部署靈活，技術較為成熟。

張力腿式(TLP)：具有較好平臺垂向運動性能，但安裝過程較為復雜，張力腱結構造價較高，目前國內缺乏相關的制造和施工安裝經驗；適用水深通常大于60m。

駁船式(Barge)：適應水深通常大于30m；結構形式簡單，容易制造，穩性較好，可采用濕拖法整體運輸，部署靈活且成本較低。

漂浮式發展逐步從樣機驗證階段進入預商業化階段。全球風能理事會（GWEC）將漂浮式海上風電發展分為以下階段：樣機和試點階段、預商業化階段，和商業化階段。其中，2009-2020年為樣機和試點階段，2021-2025年為預商業化階段，2026年起為商業化階段。樣機和試點階段是技術論證和積累的重要過程，目前已投產的漂浮式風電項目中大多數也多為樣機論證試點項目，比如我國三峽引領號等。隨著技術積累和驗證，漂浮式風電場建設逐步啟動。我國的首個商業化漂浮式項目海南萬寧項目已于2022年底開始動工。該項目是目前全球最大的商業化漂浮式海上風電項目，總裝機容量1000MW，分兩期進行。一期容量200MW，預計2025年投產。隨著越來越多國家和地區開始建設大型漂浮式海上風電場，漂浮式加速進入商業化階段。

全球漂浮式總規劃達185GW，漂浮式風電進入高速發展通道。隨著漂浮式技術的不斷積累突破，全球臨海國家加快規劃漂浮式海上風電建設。美國規劃至2035年實現部署漂浮式海上風電15GW。歐洲方面，至2030年，英國政府規劃并網5GW左右，挪威4.5GW，希臘2GW，西班牙1-3GW，意大利3.5GW，葡萄牙2GW，法國750MW。韓國計劃2030年漂浮式風電裝機達6GW。據renewableUK統計，全球漂浮式風電總規劃已經達185GW，其中歐洲總規劃107GW，占比超58%。據GWEC預測，2020-2025年全球漂浮式風電新增裝機量年復合增長率高達105%，2020-2031年年復合增長率為59.6%。

已投產項目多為立柱式和半潛式，半潛式預計成為行業主流。在已投產項目中，立柱式和半潛式占比接近，駁船式占比僅為2%。根據美國能源局發布的《OffshoreWindMarketReport:2022Edition》顯示，在2021年宣布建設的全球所有漂浮式海上風電項目中，半潛式規劃裝機量14183.3MW，占比約為80%，而張力腿式裝機僅為25.2MW。相比于其他結構，半潛式結構具有適用水深范圍最廣、運輸和組裝方便（只需常規拖船）、風電機組可在陸上安裝、系泊系統成本低等優點。立柱式由于立柱長度大，需要特殊的安裝船進行安裝，工程量較大，成本相對較高。駁船式由于運動適應性差，只適用于50-100m海域。張力腿式穩定性最好，但是目前由于技術不成熟、安裝難度過高等因素難以投入使用。

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