海上风电发展趋势分析：漂浮式风电是深远海海上风电主要技术

• 柯壮宾 2023年10月25日 来源：中研网 772 46
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海上风电走向深远海大势所趋，漂浮式风电是深远海主要技术。相比近海，深海风资源更丰富。我国深远海资源占比超60%，理论开发量达600GW，其中50-80米水深开发量为370GW，80米以上水深开发量为230GW。由于近海项目平均离岸距离已接近峰值，用海冲突多、发展掣肘较多，而

2022海上风电新增装机9.4GW，中国贡献过半6.8GW。从陆风资源和海风资源比较上看，海上风资源更为丰富，相比于陆上风电，海风风速大、风力稳定、功率密度高、空间开阔、且发电无地表障碍物限制。从我国自身情况看，我国海上风电资源丰富，发展海上风电更具优势，福建、浙江、山东、江苏、广东等用电大省均位于沿海地区，在满足电力高需求下海上风电输运距离短、成本输送低。据WFO数据显示，2022年，全球累计海风装机57.6GW，2022年新增9.4GW，其中中国新增6.8GW，贡献全球72.3%新增装机量。截至2022年底，中国累计投产海风装机量已达26.6GW，占全球总装机量44%。

全球海风新增装机持续高攀，重点关注中欧市场。从市场增量规模看，据GWEC统计，2022-2030年，全球海风新增装机量累计达260.17GW，其中中国市场约有86GW需求，欧洲约有111.41GW，二者总计占比约76%。从市场增速看，根据GWEC预测，2022-2030年全球新增装机量复合增长率达24%，中国增速约15%、欧洲增速约30%，中国增速缓慢主要是中国年新增装机基数较大，欧洲增速快，与欧洲海风资源丰富关系较大。

中国沿海多省市已出海风建设规划，政策文件筑底海风装机需求。中国沿海省市山东、广东、福建等相继发布了海上风电发展相关规划，其中海上风电装机规划量继续提升。据全球风能理事会（GWEC）预测，未来几年中国海风新增装机量将继续领跑全球，成为全球海风装机增长的核心引擎。

海上风电项目离岸距离和水深均呈现增加趋势。欧洲海上风电发展较早，据美国能源部的数据显示，欧洲固定式海上风电项目平均离岸距离近年来已经接近峰值，但风电场水深预计继续增加。而亚洲海上风电起步较晚，离岸距离还未见顶，预计海上风电项目离岸距离与水深未来五年都将继续增加。

近海资源可开发量少，深远海域风能资源更为丰富。近年来海上风电发展迅速，开发区域主要集中在潮间带和近海海域。从可开发量看，近海资源占比少。CarbonTrust数据显示，欧洲、美国和日本60米水深以上海域风资源占比约为80%，60%，80%，对应理论可开发量分别为4000GW，2450GW，500GW。英国政府发布的《加速中国漂浮式风电发展——如何通过英中战略合作来克服关键技术和供应链瓶颈》显示，考虑海岸150km范围内的区域，中国深远海风电理论开发量在600GW，其中50-80米水深开发量为370GW，80米以上水深开发量为230GW，主要分布在我国海南、广东、福建、山东、浙江五个省份。因此深远海风电将成为我国未来海上风电发展的重要方向。

近海发展海上风电掣肘多。从空间资源角度，近海其它活动需求大，养殖业、旅游业、军事资源广泛分布于近海，尤其是航线资源，大量航线分布于近海水域，往来船只抛锚或航线运行不准，都可能对海底电缆或风电基础造成伤害。近年来近海风电场的大量建设也已使得近海优质风资源地区逐渐紧张。深远海空间资源开阔，旅游养殖等其他活动少，开发限制少，可以大规模建厂开发。

政策差异化鼓励深远海风电发展，深远海奖励500元/KW。我国政策层面也对深远海风电项目采取了差异化支持。例如，去年出台的《上海市可再生能源和新能源发展专项资金扶持办法》不再对离岸50公里以内的近海风电进行奖励，对深远海风电和场址中心离岸距离不小于50公里的近海风电，按每千瓦500元奖励，单项目年度奖励金额不超过5000万元。

漂浮式风电由风电机组（含塔筒）、浮式基础、系泊系统和动态海缆系统四部分组成。漂浮式风电通过浮体漂浮在海水中支撑上部风电机组，通过系泊系统进行位置和运动的约束来保证漂浮状态下浮式基础结构的稳定性和安全性，然后经由动态海缆实现电力输送。跟传统的固定式相比，漂浮式风机把桩机换成了浮体和系泊系统。此外，在风电机组和海缆设计上，漂浮式和固定式相比也有一定差异。

漂浮式风电机组相比于固定式进行了结构加强和控制策略改进。漂浮式风机是一个运动系统，震动大，塔筒和零部件的受力大。因此漂浮式风机机组在结构方面进行了局部加强，如塔筒、主轴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优化。控制策略与风-浪-流的耦合作用可能会造成塔架、系泊系统等大部件系统疲劳载荷的增加和功率波动。因此，必须对现有固定式的控制策略进行优化，使风力涡轮机可以在接近最佳效率值的情况下运行，并通过减少疲劳载荷来保证其可靠性。

浮式基础是为风机机组提供浮力和稳定性的钢结构。目前主流的浮式基础结构主要分为以下四种：立柱式、半潜式、张力腿式以及驳船式。

立柱式(Spar)：具有自稳定性，该类型平台重心设计远低于浮心，具有结构简单、垂向波浪激励力小、稳定性较好等特点，但对工作水深有特定要求，通常需要大于100m水深。

半潜式(Semi)：适用水深通常大于40m，适用水深范围较广；可采用湿拖法运输，部署灵活，技术较为成熟。

张力腿式(TLP)：具有较好平台垂向运动性能，但安装过程较为复杂，张力腱结构造价较高，目前国内缺乏相关的制造和施工安装经验；适用水深通常大于60m。

驳船式(Barge)：适应水深通常大于30m；结构形式简单，容易制造，稳性较好，可采用湿拖法整体运输，部署灵活且成本较低。

漂浮式发展逐步从样机验证阶段进入预商业化阶段。全球风能理事会（GWEC）将漂浮式海上风电发展分为以下阶段：样机和试点阶段、预商业化阶段，和商业化阶段。其中，2009-2020年为样机和试点阶段，2021-2025年为预商业化阶段，2026年起为商业化阶段。样机和试点阶段是技术论证和积累的重要过程，目前已投产的漂浮式风电项目中大多数也多为样机论证试点项目，比如我国三峡引领号等。随着技术积累和验证，漂浮式风电场建设逐步启动。我国的首个商业化漂浮式项目海南万宁项目已于2022年底开始动工。该项目是目前全球最大的商业化漂浮式海上风电项目，总装机容量1000MW，分两期进行。一期容量200MW，预计2025年投产。随着越来越多国家和地区开始建设大型漂浮式海上风电场，漂浮式加速进入商业化阶段。

全球漂浮式总规划达185GW，漂浮式风电进入高速发展通道。随着漂浮式技术的不断积累突破，全球临海国家加快规划漂浮式海上风电建设。美国规划至2035年实现部署漂浮式海上风电15GW。欧洲方面，至2030年，英国政府规划并网5GW左右，挪威4.5GW，希腊2GW，西班牙1-3GW，意大利3.5GW，葡萄牙2GW，法国750MW。韩国计划2030年漂浮式风电装机达6GW。据renewableUK统计，全球漂浮式风电总规划已经达185GW，其中欧洲总规划107GW，占比超58%。据GWEC预测，2020-2025年全球漂浮式风电新增装机量年复合增长率高达105%，2020-2031年年复合增长率为59.6%。

已投产项目多为立柱式和半潜式，半潜式预计成为行业主流。在已投产项目中，立柱式和半潜式占比接近，驳船式占比仅为2%。根据美国能源局发布的《OffshoreWindMarketReport:2022Edition》显示，在2021年宣布建设的全球所有漂浮式海上风电项目中，半潜式规划装机量14183.3MW，占比约为80%，而张力腿式装机仅为25.2MW。相比于其他结构，半潜式结构具有适用水深范围最广、运输和组装方便（只需常规拖船）、风电机组可在陆上安装、系泊系统成本低等优点。立柱式由于立柱长度大，需要特殊的安装船进行安装，工程量较大，成本相对较高。驳船式由于运动适应性差，只适用于50-100m海域。张力腿式稳定性最好，但是目前由于技术不成熟、安装难度过高等因素难以投入使用。

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