2022年世界海洋日前夕，记者从自然资源部获悉，按《2021年中国海洋经济统计公报》最新数据，目前我国海洋清洁能源开发势头强劲，2021年全国海上风电新增并网容量1690万千瓦，同比增长4.5倍，累计容量跃居世界第一。
 

我国海上风电新增容量连续多年领跑全球。据国际能源署预测，2040年我国海上风电装机容量将与整个欧盟相当，减排能力将进一步提升。
 

风力发电是当今发展最快的绿色能源之一。与陆地风电不同，海上风电更少受占用土地、噪声污染等因素制约。就资源禀赋来看，我国经济重心在东南沿海，而传统能源主要分布在西北内陆，海上风电有利于弥补这种能源供应与经济重心逆向分布之不足。
 

“向海争风”的一大支撑是海洋高端装备研发制造能力的迅速提升。2021年，我国自主研发制造的抗台风型漂浮式海上风电机组在广东并网发电，国内首个“海上风电+储能”海上风电场建设进入储能交付期，多项技术全球领先。
 

去年7月，我国在广东阳江海域成功安装了国内第一台漂浮式海上风电组，它的单机容量达5500千瓦，每年可以为3万户家庭提供清洁电力。这意味着继光伏之后，海上风电也闯入了“清洁能源”的赛道。

 

踩着钢丝发电
 

海上风电的技术难度有多大？
 

风电机的一部分是漂浮在海面上的， “头重脚轻”的它看起来似乎摇摇欲坠。尤其是一旦遭遇台风，在发电之前，风电机先倒下了怎么办？

 

 

实际上风电机不仅抗风，能抗的甚至是17级的台风，这样的成就，放眼全球都是第一例。它究竟是怎么做到的？

 

人们最开始制造海上风电机的时候，也完全是按照地面上的思路去造的。

 

最广为人知的第一种方法就是“打桩”，简单来说就是在海床上开一个“洞”，把海上工程的“腿”插在里面，使用天然水压和沙土的力量稳固工程的根基。

 

 

只不过打桩这种方法需要受到一些限制条件，比如水不能超过一定的深度，以及海床的地面不能过于“松软”，否则都容易导致打桩的工程失败。

 

除此之外，海上打桩需要用到一种叫深层水泥搅拌船（DCM船）的装备，加上造船的成本，用来建造海上机场那种四平八稳的工程倒是很好用，用来做风电机这种竖直的、高耸的工程，可就不太合适了。

 

 

而第二种方法，就是打造一个巨大的、沉重的重力基础，用它的自重将它稳固在水中。

 

这种方法最著名的运用其实是三峡大坝，能抗的水压大家也都有目共睹，同理，抗个海风自然也是不成问题的。

 

但重力基础和打桩面对着同样的顾虑，那就是它更适合那种“大块头”，而非“高个子”的工程，而且水越深，重力基础所需要的材料越多，稳固性也越差，除此之外，它还需要对海床的要求还很高，不是平整的地面就很难建设，十分麻烦。

 

这两种方法，虽然能在大型海工中大放异彩，但用于海上风电机就显得有点鸡肋了，人们急需一种更适应海洋环境、成本更低、泛用性更广的“地基”。

 

直到2007年，世界上才第一次出现了漂浮式基础。漂浮式基础主要有三种，分别是单柱式、半潜浮式和张力腿式。

 

单柱式平台

 

“漂浮”和“基础”两个词，看似是矛盾的，实则不然。因为风电机看似是整个地浮在水上，其实海面下还藏有几十米、甚至是上百米的杆体，在水面交界处，还专门设置有一个浮台。

 

与此同时，水底下还有好几个“秤砣”，这些秤砣每一个都重达几千吨，以一种平衡的方式固定在水中，用牵引绳扯住风电机的“腰部”，将其牢牢固定住，不会在海面上飘远。

 

由于海上风机的柱子并不粗壮，所以浮水平台也很小，在多方的牵制下，虽然会小范围浮动，却因此不会被刮倒了。它利用了阿基米德的浮力原理：完全或部分浸入水中的物体会经历垂直向上的推力，算是某种意义上的“以柔克刚”。

 

 

半潜浮式平台

 

这种方式的设计思路是：最大限度地减少暴露在水中的表面积，改而增加体积，从而为风电机提供大量浮力。

 

可惜，如果要达到这个目的，最好的选择是制造一个球体，但球体的实际使用效果并不佳，因此退而求其次采用了圆柱体。

 

这些圆柱体垂直分布，组成了一个三角或四角形的平台，彼此之间的距离都大有讲究，决定了最终的稳定性。

 

而风电机就放在其中的一个圆柱上，显得不太对称，但正是这种不对称的结构，决定了它在经受风力攻击的时候，可以自行旋转，调整压载重量，从而维持住在海面上的平衡。

 

 

我国的这台漂浮式海上风电机组就是使用的半潜浮式平台，它的最大抗风能力达到了17级台风，也是全球第一台抗台风级的漂浮式海上风电机，完全演绎了什么叫不动如山、大国重器。

 

张力腿平台

 

这是一种风险和利润并存的方式，它的平台是三、四或五臂构成的星型几何形状，通过特殊的结构产生远大于自重的浮力，即使不需要安装风力涡轮机，也可以达成平衡。

 

这种方式虽然已经有理念，但主要是用在海洋油气开发工程之上，尚未在海上风电领域有具体的运用。

 

 

海上漂浮式风电的前景怎么样？中国能争取吗？

首先，海上风电相较于地面风电已经有很多优势：首先是无需占用土地，能够连片开发；

 

其次是海面上的风力没有阻挡，比地面上的更为强劲，发电的能量密度更大；

 

最后，耗电最大的往往是沿海的发达城市，而海上风电正好填补了这个缺口……

 

 

而海上风电中，漂浮式风机无疑是最先进的，因为它可以安装在固定式风电机到不了的深度，因为后者需要海床作为基础，所以只能在最多30米的水深下进行安装。

 

而漂浮式就不一样了，水越深，它越高兴，可安装的范围达到了60~300米之间，这造就了它超乎寻常的泛用性。

 

除此之外，固定式风电场的安装需要使用大量的基础船只，如之前提到过的DCM船，同样建在海底下的“地基”也是一笔不菲的成本；

 

而漂浮式风电场的大多数工序，如制造、组装等工作，都可以在港口完成，之后只需要使用拖船和电缆敷设船将它运到指定位置即可，节省了一大笔成本，在工艺成熟之后，工人数量和建造时间也可以大幅度缩减。

 

可想而知，由于近海的资源有限，今后世界上的海上风电也大概率会将漂浮式作为主要的发展方向，我国也不例外，我国近期研究出的，能抗17级台风的海上风电机就是其铁证。

 

南鹏岛海上风电项目

实现并网发电

2022年1月16日，在全体建设工作者的共同努力下，我国中节能（阳江）南鹏岛海上风电首批风机实现并网发电，这标志着该项目跨过了建设过程的又一里程碑节点，进入了建设与生产并行的新阶段。

 

傍晚，记者来到中节能（阳江）南鹏岛海上风电项目风机塔基上，抬头仰望，伴随着晚霞穿破朵朵层云，一扇扇叶片撕破长空，一台台风机陆续转动起来。据工作人员介绍，该风机光塔筒就高达104.33米，每片叶片长达76.6米，重达36吨。在塔筒内，记者看到了正在调试网线的运维工程师武学成，为风机的并网发电作最后的检查。

 

 

中节能阳江南鹏岛海上风电风机运维工程师 武学成：现在我正在看工作过程中的最后一个节点，检查一下风机内部是不是还有其他的问题，风机是否具备并网发电的条件，如果可以的话我这边就开始和中调那边申请，申请这台风机具备并网发电，经那边同意之后我这边就开始并网发电。

 

困难面前方显伟大，海上风机并网发电比陆上更是多了天气和海况等不确定因素，除此之外，茫茫大海上，通讯也是一个较大的困难。但办法总比困难多，在大家不分昼夜的齐心协力下，克服了重重困难，最终，五台风机顺利并网发电，实现了蓝天下的“舞动”。

 

 

中节能阳江南鹏岛海上风电运维工程师 林显桓：因为我们海上风机并网调试是远离陆地的，面临生活工作上的困难比较多，目前面临一个比较大的困难就是天气和海况的不确定性，造成窗口期比较短，但是我们也在尽量想办法去克服这种困难。

 

据项目建设相关负责人介绍，本次五台风机的成功并网意味着项目跨过了建设过程的又一里程碑节点，进入了建设与生产并行的新阶段。下一步，他们将在保证安全的前提下，加快推进项目建设，确保项目按期实现全容量并网发电目标。