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1、海上风电发展现状与趋势分析海上风电具有利用小时数高、不产生温室气体排放、适宜规模化开发等特点，近年来，成为沿海国家和地区风电发展的重要方向，全球累计装机容量已达64.31GWo开展海上风电技术研究是我国加快能源清洁低碳转型、构建新型电力系统、实现“双碳”目标下可持续发展的重要战略布局的需要，也是我国全力推进科技创新与攻关、打造原创技术策源地的重要手段。我国海风资源丰富，开发潜力大，在沿海各省份“十四五”规划中，海上风电都被列为重点发展对象。从全球海上风电项目开发趋势看，未来海上风电项目1.COE（即平准化度电成本）将不断下降，单体风机容量正逐渐增大，站址的选择不断地向深远海迈进，离岸越远，传统
2、固定式风机建设成本越高、运维风险越大等。为更好地适应深远海风电发展,漂浮式风机、柔性直流输电、无人化智能运维等技术装备正在逐步应用到新建项目中。为进一步提高风电场整体收益，海上风电+农业、海上风电+制氢、海上风电能源岛等多种业态被引入海上风电项目开发领域，实现了产业融合发展。但是，目前我国海上风电产业也面临一些挑战，诸如：链主缺失导致产业链构建困难，国内海上风电政策导向不明，海上风电装备与建造存在技术瓶颈，电网对于清洁能源存在较大的消纳压力等。本文以结果为导向，为我国海上风电产业的平稳健康发展提出切实有效的解决办法。一、国内外海上风电发展现状1 .全球海上风电装机量呈现快速上涨趋势当前，全球范
3、围内海上风电装机量在亚太地区和欧洲地区呈现出高产业集中度，根据全球风能协会公布数据，截至2022年底，全球海上风电装机容量已经达到了64.31GW。其中亚太地区、欧洲地区海上风电装机容量分别为34GW和30.27GW,占全球容量的52%和47%,合计占比99虬亚太地区正在逐步取代欧洲成为海上风电新的增长极。2022年全球新增装机量为8.87GW,其中亚太地区新增6.31G肌欧洲地区新增2.46GW,分别占新增容量的71%和28%,亚太地区海上风电装机年增量约为欧洲的2.5倍。2 .全球风电1.COE呈现逐步下降趋势海上风电的1.eOE是指每单位电能的生产成本,包括建设、运营、维护等各方面的费用
4、。根据全球清洁能源署（IRENA）的数据，海上风电1.COE在2010-2020十年间下降了70%,截止到2021年，全球平均海上风电1.COE约为0.08美元/千瓦时。3 .我国海上风电发展处于国际领先地位截至2022年底，我国累计海上风电装机量达到31.44GW,占亚太地区总装机量的92%,占全球总装机量的48%o在增量方面，我国2022年海上风电新增装机量为5.05GW,占亚太地区新增装机量的80%,占全球总新增装机量的57%。值得一提的是，2021年是我国海上风电项目享受国家补贴的最后一年,新增装机量创历史新高,达到16.9GW,占当年亚太地区和全球新增量的95%和80%o因此，考虑到
5、2021年抢装潮提前透支等因素，我国在2022年取得的成绩颇为不易。4 我国沿海省市重视发展海上风电OffshoreWindTechnicalPotentialinChinaISEsce:66Fixed:1.400GWFloating:1,52GWTotal:2,982GlExduMEconomcZone(EEZ)Futd(vmvdp950m)克WlSSSSS11SS1.-II-EZmCy.gs994996iAEFMng(wMvdepth1000m)图1中国风能潜力图我国拥有1.8万公里漫长的海岸线，未来我国海上风电仍颇具开发潜力。根据世界银行估计,未来我国海上风电总容量潜力达2982GW,其
6、中近海固定式风电为1400GW,远海漂浮式风电为1582GWo2022年1月29日，国家发展改革委、国家能源局印发的“十四五”现代能源体系规划中提出：要积极推进东南部沿海地区海上风电集群化开发，重点建设广东、福建、浙江、江苏、山东等海上风电基地。各省也提出了相应的发展目标（见表1）。表1我国沿海省份与“十四五”海上风电产业发展规划KH-HM伏息家源tt*P42.5hFS力争制上垠电累计件河侦机容达到405F瓦江宁省-fWK-为洋咐济发展娥也）30jFft计划到2025年.禽IM电装叽寿将达到350刀干凡-“上院蝶划场址Il个.“1230JiFk.“传否寿上网电规划在海上风电项目建设方面，202
7、2年国内新核准的海上风电项目共有14项，装机规模合计10.1GW,其中大唐集团所获项目的总装机规模最大，共计1.55GW。比较国内各企业在2022年已并网的海上风电容量，三峡集团、华能集团、国家电投、国家能投、中广核名列前五（见图2）；比较在2022年底前已核准、但未并网的装机容量，中广核、电气风电、三峡集团、国家电投、国家能源集团名列前五（见图3）。4.5炸三期曲的总词图32022年底已核准未并网海上风电装机容量前五名二、海上风电产业发展趋势1.海上风电装备大型化大型海上风电机组可增加单位发电效率，是降低风电场整体成本有效的途径之一，海上风电装备大型化已成为主流方向。从国外大型海上风电项目投
8、运情况来看（见表2）,79MW机组市场占比已逐渐提高，单机组平均容量逐步增大。表2国外大型海上风电场采用机组类型乂电场/警位置ftB/MW风机Vl*/台VlWftMW状日1Kormoi2荚国13616$X.4WfJfaRMSG8.0-167DD2022HormcaImIJIS1747flrat*SU7-70-1542019MorayEjbI英Ui9501009.$三尊T推斯塔斯VIM93MW2022TnlunKnoll857909.5菱巾I海斯塔斯9.5MW2021BmsckIIl752a8西门7灵仪8MW2020BoruckIII&IVH士7313V9.5发aI缗融塔斯VI6495MW202
9、1EaMngluONfc夷Ul7141027AflfaRMSr-7.O-IS4MHI-8.25MW2020WaIneykxtcmm65940*47711fM7MW2018KfKfmHakWt60)728.4Aflfa哭收SUT-8.4-I672021Bcairc笑国SWM11f欧美“SWTZ(M542019从国内海上风电市场开发情况来看，7MW以上机组占比超过90%,大型化趋势明显（见表3）O目前7MW以下的机型已逐步淡出市场；79MW机型的采购占比超50%,成为目前市场主流风机机型;9IlMW机型的市场占有率约为16.11%；而IIMW及以上大型风机的市场占比已经超过20%,风机大型化趋势明
10、显。表32022年国内海上风电中标机型分布情况机型装机容量/MW采购占比11o,t-phc2中篇式58.48.S2025PtfntbndEOWOemonstraior半潜式1212从全球各国的规划来看，部分发达国家已提出漂浮式风机发展规划与战略愿景。英国提出到2030年建设IGW及以上漂浮式海上风电项目；法国提出“法国2030”计划，预计将投入3亿欧元专项资金用于发展漂浮式风机；GWEC测算从2021-2025年全球漂浮式海风项目新增装机量将从57.IMW提升至1048MW,年复合增长率约79%04 .远海海上风电送出柔直化柔性直流输电技术(VSC-HVDC)是目前电网最先进的输电技术之一，比
11、较交流输电与传统直流输电，VSC-HVDC在电力有功无功调节、海缆成本等方面具有更强的灵活型和经济性，未来将是远海风电并网的主流技术。研究表明：对于离岸距离大于80km的深远海海上风电场，采用VSeTVDC送出将更具备经济性，且风场容量越大，VSC-HVDC越有比较优势，对于100oMW的风场，采用VSC-HVDC比采用交流节约6.5亿元。(2)国内外已有不同工程采用VSC-HVDC,并取得良好效果。例如：我国三峡如东海上风电项目是国内首个采用柔直送出的海上风电项目，电压400kV,容量IloOMVA。德国北海地区BorWin1、DolWin.HelWin等九个风场风场也均采用VSC-HVDC
12、,最高电压320kV,最大容量900MVAo美国计划建设的大西洋风力传输(AtIantiCWindConnection)工程，准备采用VSC-HVDC消纳700万kW的海上风电。5 .控制运维智能化海上风电远离陆地，其运维难度、运维成本和风险等级显著提升，控制运维智能化势在必行。已有多种海洋无人化智能硬件装备在海上风电场日常运维中代替人工操作，可以最大程度减小人工安全隐患，提高操作效率(见表6)o表6海上风电智能运维代表性装备无人通性潜水BfJIfttt.传感后对收K.XIH及电缰迸行系技构测，覆授,可怏透剪向.长W网水下作业.次Fi6险机界人白土木卜航行&turn.传业做Hl更广,4阳焉作业
13、，可以送打。上导e,B除收总.卜A葡1A却无人给M供无人机件放充电,芹.岸上拘界人员&京无人机可自FdRfJiI入海JJ4%时涡能机.木3无人装*叶”的n动MMHrm可带用网电片八R行，除常风电切片是西行期$,时指教白功!史设备.实现检件解幢体化.智能化软件已逐步融入海上风电场日常运维与控制，可进一步提高风电场整体协同效率，减小运行成本，使效益最大化(见表7)。表7海上风电智能化控制代表性技术而上风电智能控制技术H电场咕天气预JS技术畿荷安全拄制技术功率我荷班动多日你冷M技木风电场尾湎浊同控刎技术至H标优化必推短修海上风电智能坛雄技术智能做得与询标技代W能运僮3%卞要.决柯图根据天气条幅探前I
14、M定风电场运行策略.KMIIRT（MA风）限电场的女全校N.康强同卜M电的孟性猊1提高运打桢定性.保注发电效率.总决海风星诡H微性.电以鼓流的Me1.在机飒故降.兑堆成A,就荣悒H和生产效热之网;，找AHllr拗.提高海上用电监测.诊断.软测.决筑检力.眸向匕风电坛JU4咫.6 .海洋资源利用综合化海上风电场不仅可以用于发电，还可以以“海上风电+海洋农业”、“海上风电+制氢”、“海上风电+能源岛”的形式协同发展，海洋资源的利用正在向综合化、融合化发展。在海洋农业方面，特殊设计的桩基可以发挥人工鱼礁功能。在风机水上部分建设水上平台并配套水产养殖设备等，形成海洋牧场产业体系。2021年广东省政府工
15、作报告指出，“十四五”期间要大力发展深远海智能养殖平台和远洋渔业。在海上风电制氢方面，廉价的海上风电电力可以使得制氢成本下降。2023年全球首个海上风电无淡化海水原位直接电解制氢项目，在福建兴化湾海上风电场成功中试，漂浮式制氢平台使得“海上风电+制氢”产业化推广更进一步。在“海上风电+能源岛”方面，风机靠近海岛可就地取材，降低电能传输成本。将海岛建设成能量储存、转换和运输中心，可以降低海陆输能成本。三、海上风电产业发展的问题与挑战1.产业链构建问题链主经济指代的是以产业链供应链安全为主的经济模式。走向链主经济是经济高质量发展的必然结果，也是大国经济参与国际分工和产业竞争的内生选择，是建设现代产
16、业体系的基本要求。链主引领格局下，将深化产业链市场化分工、保障产业链安全发展；将发挥磁场效应，带动产业协同发展;将提升科技创新能力，推动产业结构升级。尽管近年来我国海上风电发展迅速，并网规模也居于世界首位，但从现代产业链构建的要求来看，仍然存在着核心领域话语权弱、现代产业链条不完整、具有影响力的链主缺失等问题，制约了我国在全球影响力的发挥。究其原因，一方面各省份发展海上风电往往只考虑装机规模增长的目标，在整体产业链的打造上缺少统筹与协同。另一方面，具有全球影响力的海上风电链主企业尚待培育。在海上风电蓬勃发展、大兆瓦趋势愈发明显等情况下，产业链协同创新的需求越发迫切。7 .政策导向问题近几年新能
17、源行业政策变化频繁，影响了市场的稳定预期，也造成了投资的不确定性和不可控性，一定程度上影响了市场投资者的信心和行业的景气度。2021年，我国海上风电新增装机量达到了创历史记录的1690万kW,但2022年新增装机容量只有407万kW,出现了断崖式下降。主要原因是中央财政对于海上风电的补贴在这两年间出现了从有到无的转折，这一政策调整推动了2021年的井喷式的增长，也透支了2022年的建设需求。随着远海风电的逐步推进，海上升压站、海缆、运输、施工成本和难度都将上升，海上风电较长的审批周期和较多审批环节也会增加项目的机会成本，如果没有比较稳定的扶持政策预期，诸多市场主体恐难保持长久的投资热情，行业发
18、展景气度势必受到影响。8 .技术瓶颈问题海上风电行业目前依然面临着核心技术快速迭代、关键部件依赖进口、深远海风电开发技术不成熟等问题，制约了海上风电的规模化发展。关键部件国产化率低。近年来，海上风电行业出现了装备大型化、风机漂浮化、运维智能化等技术更替，我国国内风机制造厂商已具备IOMW级海上风电整机自主研发、制造安装能力，但主轴轴承、超长碳纤叶片、变流器等关键零部件主要依赖进口，如：我国风电主轴轴承国产化率33%,齿轮箱轴承国产化率0.6%发电机轴承国产化率0.22机瑞典斯凯孚SKF、德国舍弗勒跨国巨头主轴承的市场占有率超过70%,风机叶片原材料100%进口，关键核心技术和风机叶片原材料国产
19、化仍然面临困难。深远海风电技术不成熟。深远海风电工程技术复杂，涉及到气流动力学、结构动力学、伺服控制系统、水动力学和系泊动力学等多个学科的复杂交叉，其动力特性与传统海洋工程有本质区别，高精准度的动力全耦合仿真面临巨大挑战。9 .风电消纳问题柔性直流技术的快速发展提升了大规模海上风电并网能力。随着更多批次、更大规模的远海风电项目电并入电网，新能源出力同质性、反负荷特性与时空错配等特性，将给电网带来的更大的消纳压力。同时，与欧美国家相比，当前我国电力系统中灵活性资源存在相对不足，灵活型气电装机占比较低，而煤机占比较高。因此,通过灵活性改造、抽水蓄能、电化学储能等手段，提升电力系统灵活调节能力迫在眉
20、睫，且这一过程需要与海上风电建设进度做好匹配，实现最大比例的供需平衡。四、浙江省海上风电行业发展建议1 .产业链打造方面浙江省拥有得天独厚的海洋资源和地理优势，在陆域资源禀赋有限的情况下，加快打造现代海洋经济产业链应当是浙江省实现“双碳”目标的必然选择。首先，陆海统筹，培育壮大海洋装备制造业。需求导向项目牵引，依托海上风电项目建设，推动海上风电装备制造产业就近布局并壮大，做大装备制造规模，进而具备向周边省份乃至国际市场的辐射能力。其次，点面创新，推动海洋产业集群化开发利用和模式创新。顺应海上风电大型化、远海化、规模化发展趋势，积极推动海上风电集群化开发利用，一体化统筹海上风电规划、建设、送出、
21、并网与消纳，并逐步由近海向深远海拓展；试点示范探索“远海风电+海上氢岛”、“海上风电+海洋牧场”、海上综合能源岛、“海上风电+综合能源”等新兴交融业态模式，争取形成点上突破与面上带动。最后链主引领，推动做强海上风电产业链。在全球产业链重构、升级背景下，浙江要着力打造链主生态圈，整合产业链、供应链、资金链、创新链和人才链，形成多链条协同机制；推动形成专业化分工，形成相互嵌套、相互共生的产业链集群，构筑产业链整体竞争优势；培育专精特新海上风电链主企业，增强链主的强链、延链、稳链、控链能力。2 .产业政策方面随着双碳目标的提出和实施，海上风电产业投资、建设、装备制造等全产业链积极性已经被充分调动起来
22、，需要保持海上风电产业政策稳定性，给市场清晰的导向。首先，明确坚定大力发展海上风电的路线不动摇。决定发展路线的大账国家来算，保持中长期产业发展政策导向，给予各市场主体以稳定预期；决定企业投资的小账由企业自主决策，政府出台可持续的价格机制，保障项目合理收益水平，激励企业持续投资热情。其次，探索海上风电综合价值实现路径。在国内继续深化电力市场化改革的背景下，海上风电参与电力市场将与电力市场化改革步伐保持一致，随着碳配额价格和碳交易市场的逐步成熟,海上风电节能降碳、清洁绿色发展的价值应当逐步在市场上予以体现。再者，科学规划、优化审批，满足项目开发提速需求。加强统筹规划，做大单体规模推动集中连片开发；
23、统一规划、集中建设送出线路，优化登陆点，降低输电成本；简化核准手续及管理流程，统筹协调多部门协同参与联动机制与整体规划。最后，产融结合，政企合作，营造产业发展良好氛围。充分发挥政府引导性基金的作用，鼓励国有和民间资本组建海上风电产业专项投资基金，带动社会资本进入海上风电产业。3 .技术攻关方面加大对关键技术和科研攻关的投入，持续增强海上风电产业自主创新能力，提高自主知识产权的掌控度，有效降低度电成本，为大规模、深远海海上风电开发打下基础。首先，提升关键零部件及主材制造自主掌控力。持续加大对主轴轴承、超长碳纤叶片、大功率齿轮箱等关键核心零部件的技术攻关力度，争取提升核心设备国产化率；聚焦高性能替
24、代材料的研发应用、高电压等级交流海缆以及50OkV级别柔性直流海缆等的研发与制造,加强原材料的掌控力，解决技术“卡脖子”难题与瓶颈。其次，聚焦深远海风电开发技术推进相关研发工作。深远海海上风电机组的动力特性与传统海洋工程结构物有很大区别，且机组荷载控制还需要考虑到基础运动响应等，如何能够确保漂浮式风电机组的可靠性达到产业化应用的要求，是国内相关科研领域亟待破解的难题。4 .工程技术方面海上风电场站的工程建设将随着我国海上运力水平的提升，逐步由粗放式建设向精准化和集约化转变，必须着力提升大型工程建设和运维技术能力。首先，提升大型海上风电场站建筑安装技术水平。为应对复杂海上作业工况下的工程建设，亟
25、需在专业化施工装备上进行技术革新，在设备的主吊吊重、主吊吊高、可变载荷、超大型液压打桩锤等关键技术上实现突破。其次，提高风电机组系统的智能化运维水平。建立稳态和动态的海上风电场站级尾流模型，通过模态分析和时域、频域分析手段，量化尾流效应对于机组整体载荷的影响，实现机组设计一载荷校验一运行维护一体化协同优化，结合设备智能在线监测运维技术自动完成信号读取、故障处理与诊断等任务，降低风电场站的检修频次，增强系统的抗故障强度，提高机组全生命周期的运行可靠性。5 .电网消纳方面电网送出一直是海上风电规模化发展的主要难题之一，未来随着深远海海上风电技术的突破和成本的降低，电力系统的消纳能力将会显得更为重要
26、。首先，重视传统电源在电力系统中的作用，加快火电灵活性改造进程。在长周期运行可靠性挑战下，电力系统需要稳定输出的基荷电源发挥兜底保障的作用，要持续发挥好火电的压舱石作用,为更大规模的海上风电提供调峰支持。其次，聚焦储能、抽水蓄能等灵活性电源投资，因地制宜推进抽水蓄能、电化学储能建设，满足偶然性、尖峰性场景的需要。再者，关注负荷侧技术创新对需求侧响应的影响。随着分布式电源、虚拟电厂、新型配网技术的发展，负荷侧在未来将被充分激活，需求侧响应或将成为新能源消纳的重要力量。最后，健全电力辅助服务市场，将传统电源参与电力系统新能源消纳的价值充分反应到市场中去，遵循“谁提供、谁获利；谁收益、谁承担。”的电力辅助服务原则，给予提供服务方充分的财务回报，提高积极性。
