向深向远挺进 追风逐电大海

　　图为三峡集团海上风电机组。三峡集团供图

　　不久前，拥有完全自主知识产权的全新一代18兆瓦海上直驱风电机组下线，成为目前已下线的全球单机容量最大、叶轮直径最大的海上直驱风电机组。而在2021年，海上风机最大单机容量还是16兆瓦。

　　值得注意的是，开启海上风机“18兆瓦时代”的整机厂商不止一家。中国东方电气集团有限公司、明阳智慧能源集团股份公司、中国船舶集团海装风电股份有限公司等都在2023年公布了自主研制18兆瓦海上风机的消息。

　　将视野放至全球，中国海上风电迅猛发展的态势更加明显。《全球海上风电产业链发展报告》显示，我国海上风电机组产能占全球市场的60%，发电机产能占全球市场的73%。我国已成为全球海上风电累计装机规模最大的国家。那么，我国发展海上风能有何潜力？海上风能的开发有哪些技术路线？发展海上风能对于我国能源体系有何意义？带着这些问题，记者采访了相关专家。

　　我国海上风能资源较为丰富

　　“与陆上风能资源相比，海上风能资源丰富、储量大，可集中连片大规模开发。”长期从事风能研究的中国科学院力学研究所研究员杨晓雷告诉记者，海上的风能资源禀赋好，风速大、功率密度高。此外，风电场的建设需要大量的空间场地。而海洋面积广阔，没有地表障碍物限制，可不断向远向深开拓。

　　我国海上风能资源较为丰富，发展海上风电有特别的优势。杨晓雷介绍，一方面，我国近海和深远海、离岸200千米以内且水深小于100米的海上风能可开发量巨大。另一方面，我国海上风电行业在制造、安装等领域都具有较强国际竞争力。

　　不仅如此，相比于陆上风电机组发出的电能，海上风电机组发出的电能到达沿海等高能源需求地区的距离更短、成本更低，更适合大规模开发。福建、浙江、山东、江苏、广东等用电大省，正好都位于沿海地区。

　　我国海岸线绵长，大陆架面积大，岛屿众多，海上风能资源技术开发潜力超过3500吉瓦。如今，我国新增海上风电规模已位居全球第一，成为全球最重要的海上风电市场之一。在国家政策的支持下，国内多家海上风电企业都开始发力“向大海要能源”。

　　“应从两个方面认识海上风电的重要定位。”中国工程院院士、中国华能集团原董事长舒印彪说，“从战略角度，海上风电对实现碳达峰碳中和目标具有重要意义；在科技层面，风电各产业链技术是国际必争的制高点。”

　　海上风能开发有两条技术路线

　　风电机组从陆地走向海洋并非易事。随着离岸距离和区域位置的不同，自然环境变化非常复杂。在30多年的开发实践中，海上风电产业逐步形成近海风能和深远海风能开发两条技术路线。

　　在上海东海大桥海域，高大的海上风机已经在这里迎风旋转了近14年。“这是亚洲首座海上风电场，也是近海海域利用固定式基础开发风能的典型代表。”杨晓雷告诉记者。记者了解到，固定式基础是在水深较浅的海域，采用固定式的平台结构，将海上风机固定在海上的方式。在近海海域，海床结构稳定，风、浪、流的联合作用相对较小，采用固定式基础技术难度小、建设成本低，是海上风能开发的首选方案。

　　而离岸60多海里、水深超70米的深远海浪涌强劲，施工建设方无法将海上风机基础牢固地直插入海底。在这种海域，施工建设方选择用漂浮式基础，将风机拖浮在海面上。

　　在我国南海，一台高度超百米的海上风电机组屹立在三角结构的漂浮平台上。远远望去，巨大的桨叶引人注目。这是全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组——“三峡引领号”。它在2021年12月正式并网发电，标志着我国海上风电迈出了向深远海获取风能资源的步伐。

　　“与近海机组‘站立’在海底不同，风电机组及漂浮式平台通过锚系与海底链接，像不倒翁一样漂在海面上。”杨晓雷说，“让风机安全稳定地漂浮起来，需要综合考虑叶片空气动力学、风电机组控制、漂浮式平台的结构设计、海洋环境等多种因素，极具难度。”

　　目前，欧洲仍然是深远海域海上风电的先行者。欧洲市场已经完成建设漂浮式单立柱式风机20余台，半潜式风机10余台。多个海上风电强国也已在深远海域进行布局。在我国，除了“三峡引领号”，中国海装“扶摇号”、中国海油“海油观澜号”两个漂浮式海上风电平台也已并网发电。

　　积极推动第三代风能技术发展

　　由于具有运行效率高、输电距离短、不占用土地、适宜大规模开发等特点，我国相关部委和沿海多省份出台的能源规划中，都将海上风电作为未来的重点发展方向。

　　国家发展改革委等九部门联合印发的《“十四五”可再生能源发展规划》提出，要有序推进海上风电基地建设，积极推动深远海海上风电技术创新和示范应用，不断推进深远海海上风电降本增效，实现海上风电平价示范。

　　“发展海上风电对于我国能源体系具有重要意义。”杨晓雷告诉记者，发展海上风电，可以帮助我国实现能源结构的多元化，减轻对化石能源的依赖，提高我国能源安全性和可靠性，带动相关产业的发展，为经济增长注入新动能。与此同时，海上风电符合可持续发展战略的要求，能推动绿色低碳发展和生态文明建设。

　　但是，作为技术密集型的高技术产业，我国海上风电，特别是深远海风电的开发仍然面临诸多难题。比如，海上的恶劣条件会对设备和系统带来较大挑战。我国在海上风电的施工、运维等环节还存在一些不足。

　　杨晓雷认为，海上风能技术是风能技术前沿。他建议，要积极推动以场级控制为目标的第三代风能技术的发展，加快围绕风能波动、间歇特性等相关理论、方法组织基础研究，推进相关核心技术取得突破。同时，加强研发海上风电制氢、海水淡化等技术，促进海上风能的规模化综合应用。

　　浩瀚海洋，风起电至。未来，中国的“大风车”将在更广阔的海域安家落户，继续化海风为能源。