摘要：介绍了国内外海上风电发展现状及发展趋势，探讨了我国海上风电面临的问题及应对策略。可为未来风电场建设提供借鉴。
关键词：海上风电、装机容量、发展趋势、浮式海上风电、风电制氢、应对策略
引言：作为可再生能源中无污染且可持续供给的“绿色能源”，风力发电已成为继水力发电之后技术最成熟、最具规模化开发和商业发展前景的可再生能源。曾有人把风力发电产业发展规划为三部曲：陆上风电技术、逐步开拓的近海风电技术、未来潜力巨大的海上风电技术［1］。[ 作者简介：牛云波（1989）、助理工程师、2013年毕业于承德石油高等专科学校、主要从事海上风电模块建造及研究工作、工作地址：山东省青岛市黄岛区连江路1号（中国石油集团海洋工程海工事业部）、电话：18766483287、 邮箱：niuyb.cpoe@cnpc.com.cn]
一、国内外海上风电发展现状
1)欧洲海上风电发展现状
2019年欧洲海上风电市场保持平稳发展，当年，全球海上风电新增装机超过6GW，创历史新高，欧洲仍然是海上风电的最大市场，占2019年新风电装机量的59％（其中英国1.8GW、德国1.1GW）。截至2019年底，全球海上风电累计装机容量见图1［2］。
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2)美国海上风电蓄势待发
美国能源部研究发现美国900多吉瓦的海上风电有潜力发电，主要集中在美国东海岸。美国海上风电业起步较晚，然而从美国海上风电未来发展规划可看到其广阔的发展前景。
2019年，美国海上风电业务取得了长足进步。纽约州和新泽西州上调了海上风电采购目标，更多的州也公布了各自的海上风电目标，美国的总体海上风电采购目标从2018年的9.1 GW增至2019年的25.4 GW。截至2019年12月，已有6个州通过招标选择了超过6 GW的海上风电项目，预计到2020年，纽约州和新泽西州将开展更多的海上风电招标。目前，美国的海上风电正在进入项目建设规划和执行阶段，预计到2026年，将有超过15个海上风电项目建成［2］。
3)中国海上风电蓬勃发展
我国海上风电资源丰富，根据国家发改委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》报告，中国水深5-50米海域，100米高度的海上风能资源开放量为5亿千瓦，总面积为39.4万平方千米［3］。
进入“十三五”以来，我国在《十三五电力发展规划》以及《十三五能源发展规划》等多个规划文件中对海上风电行业提出规划，海上风电的重视程度大幅提高。在政策支持下，我国海上风电取得突破进展。数据显示，2019年海上风电新增装机容量达到2395兆瓦，成为海上风电新增装机最多的国家［4］，
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自2017年以来我国海上风电全面启动，海上风电装机规模持续扩大，2017年国内海上发电项目招标3.46GW同比增长81%，占全国招标总量12.5%。根据国家《风电发展“十三五”规划》，我国未来四年海上风电装机总量年复合增长率超过75%。 到2020年全国海上风电开工建设规模达到10GW，力争累计并网达到5GW以上，海上风电累计装机容量将达到15.78GW（吊装量），重点推动江苏、浙江、附件、广东等省的海上风电建设［3］。
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二、国内外海上风电发展趋势
1)海上风电朝着规模化、大功率化方向发展
海上风电是重要能源产业之一，近几年的平均增长速度达到80%以上。在欧洲，2017年其海上发电的市场占有率约达到20%左右。从全球层面上来看，尽管中国在进行大规模发展，世界海上风电装机容量的比例在十年内仍不会超过15%，预测到2023年，预计全球海上风电装机容量将达到54000MW左右［4］。
随着海上风电技术的发展，风电机组朝着大功率化方向发展。目前海上风电机组基于陆上风电机组改造，据统计2017年，在我国所有吊装的海上风电机组中，单机容量为4MW机组最多，截止2019年底海上风电的主流机型为4MW-7MW,小批量7MW-10MW机组进入海上风电场，预计2021年-2030年10MW-15MW机组将成为 海上风电的主流机型，小批量16MW-20MW机组将进入海上风电场［4］。
截止2018年我国海上风电累计装机情况见图4：
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2)从浅海到深海、浮式海上风电前景可期
常规海上风电场的设计局限，意味着它们必须建在相对较浅的水域中并靠近陆地，在水深超过100m的海域固定式基础成本过高。相比固定式，浮动平台允许在海上几乎任何地方部署风力涡轮机，可最大程度地利用海上风能潜力，不仅开拓了可开发的海域范围，而且开发周期更短、对环境更友好，是未来深远海上风电开发的主要技术［6］。
据统计，目前全球有近3000万kW的海上风电在运行，其中超过2/3在欧洲。丹麦、荷兰和英国是风机数量最多的国家，这些国家不仅拥有港口基础设施和技术，而且土地空间也非常宝贵，这在一定程度上推动了浮式海上风电技术的创新。迄今为止，唯一使用多台（5台6MW风机）漂浮式风电的是Equinor开发的英国苏格兰Hywind Scotland海上风电项目（30MW），这也是世界上首个商业化海上漂浮式风电项目［6］。
海上风电是海上风能和油气开采业的结合，国际能源署表示，约有40%的海上风电项目全寿命成本与石油项目重合，建设海上油气开采项目相关基础设施和水下设施的企业也同样可为海上风电项目建造相关设施。近日，法国油气巨头道达尔与英国海上可再生能源公司Simply Blue Energy签订协议，将在威尔士共同开发96MW浮式海上风电项目。该项目位于凯尔特海，距离威尔士Pembroke港45km，项目名为Erebus（厄瑞玻斯），水深70m左右，规划装机容量96MW，计划投运时间为2025~2026年［7］。
行业专家认为，全球漂浮式海上风电的巨大潜力已然显现，尤其在沿海水域较深的国家，但昂贵的价格一定程度上制约了漂浮式海上风电的商业化发展。有学者指出，目前浮动式海上风电的成本是陆上风电的4倍，预估到2030年可能会下降至陆上风电成本的2倍。因此，如何在利用现有基础设施的同时，不断创新相关技术，以引导和最大化增长潜力，并不断降低漂浮式风电场的开发成本，这将是漂浮式风电面临的真正挑战［6］。
3)海上风电迎来新路径：风电制氢
风电制氢，就是将风力发出的电直接通过水电解制氢设备将电能转化为氢气，通过电解水产生的氢气便于长期存储。具体的过程为：风力发电—电解水—制氢制氧—氢气能源—应用到多种行业，比如运输业、工业热加工处理、化工行业等。［8］
利用弃风来制氢能大大降低地区弃风率，同时可以提高地区风电装机规模。风电制氢、储氢及综合利用的研究为风电消纳提出了一种新模式。采用电网用电低谷时被限掉的风电制氢，通过对制取的氢气进行了高密度、长时间储存。再以高效、零排放氢气等利用，是解决风能限电问题、提高风能供给的连续性和稳定性的重要技术途径。［8］
国内首个风电制氢工业应用项目——沽源风电制氢综合利用示范项目近日取得新进展。根据项目方发布的消息，目前，该项目的全程建构物结构、全程建筑物装饰装修已完工，制氢设备全部安装就位，制氢系统管道完成95%，下一步将对设备进行调试。
作为河北省重点项目，该项目总投资20.3亿元，由河北建投新能源有限公司投资，与德国McPhy、Encon等公司进行技术合作， 引进德国风电制氢先进技术及设备，在沽源县建设200兆瓦容量风电场、10兆瓦电解水制氢系统以及氢气综合利用系统三部分。该项目依照河北省总体氢能产业规划进行建设，一部分氢气用于工业生产，降低工业制氢产业中煤炭、天然气等能源消耗量；另一部分将在氢能源动力汽车产业具备发展条件时，用于建设配套加氢站网络，支持河北省清洁能源动力汽车发展。项目建成后，可形成年制氢1752万标准立方米的生产能力，对提升坝上地区风电消纳能力具有重要意义。［8］
国际能源署（IEA） 与中国石油经济技术研究院在北京联合发布的《氢的未来—抓住今天的机遇》报告中指出，全球能源结构向清洁化、低碳化转型背景下，氢能正迎来重要的发展机遇期，世界各国的氢能发展政策和项目数量迅速增加。与会专家认为，强化政策引导、破解技术瓶颈、降低应用成本、加强国际合作是促进氢能规模化发展的重要途径。报告预测，随着可再生能源成本的下降以及制氢规模的扩大，到2030年，从可再生能源中制氢成本或将下降30%，燃料电池、燃料补给设备和电解槽（用于电解水制氢）都将从大规模制氢中收益。［8］
三、中国海上风电发展面临问题及应对策略
1)中国海上风电发展面临问题
国内海上发电机组面临着技术缺乏有效验证、标准缺失等明显短板，与海外技术差距明显。我国海上风电机组容量以3MW-4MW为主，5MW-6MW风电机组多处于小批试验阶段，自主研发有所突破，但技术缺乏有效验证，核心技术仍依赖于海外成熟技术。同比之下欧洲6MW海上风电机组已形成产业化能力并批量安装，8.5MW及9.5MW海上风风电机组进入样机试运行阶段，12MW的海上风电机组也已经开始设计，与国外技术水平仍有较大的差距［3］。
表5：国内外主要风机对比
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由于海上风电对地理位置的特殊需求，海上风电涉及能源局、海洋局、海事局、环保和港口等管理部门，在环境条件、气象条件、海洋规划和海域管理等反面更显复杂，海上风电规划与海洋功能区划之间需要加强协调沟通。
2022年我国将取消海上风电的财政补贴，海上风电产业链的降本压力将曾大，平价时代提前来临，短期海上风电装机需求将下降［5］。
海上风电风险大、机组故障率高；维修工作大，需要定期或不定期的对海上风机及平台进行养护。由于国内海上风电处于初步发展阶段，海上运维门槛高、起步晚。导致海上运维成本是陆地的2-4倍。
四、建议与结论
世界海上风电市场正在快速扩张，各国政府在不断加大对于海上风电的扶持力度，海上风电产业链也形成了规模，同时海上风电技术的不断进步，各种新技术层出不穷，这无不预示着海上风电工业在崛起，海上风电已成为未来风能利用的必然趋势。拥有丰富海上风资源的我国要把握当前海上风电发展的新趋势，从以下几方面做好海上风电的开发工作［8］：
密切跟踪国际海上风电技术的发展动态，建设国家海上风电技术服务中心，既要积极引进国外先进技术，为海上风电建设和设备制造储备技术，又要加强海上风电技术创新研发，打破核心技术壁垒、制订海上风电施工方案，形成一整套的技术体系和行业标准［8］。
结合我国实际，制定海上风电电价政策；利用政策导向推动风电项目的竞争配置，促进风电项目建设规划的透明化，有效降低风电非技术类成本［8］。
引入可再生能源配额考核和绿色证书交易机制，引导价格走向市场化［8］。
参考文献：
［1］张先亮 ，海上风电发展趋势及关键技术研究，能源工程 ，2013年第一期；
［2］国际能源署，2019全球海上风电展望报告
http://news.bjx.com.cn/html/20191213/1028376.shtml
［3］申万宏源行业研究报告-风电行业深度报告之海上风电
［4］中国海上风电发展分析http://news.bjx.com.cn/html/20200323/1056652.shtml
［5］海上风电系列报告：借鉴欧洲推行竞价，我国海风有望加速迈进平价时代
［6］从浅海到深海，浮式海上风电未来可期
http://news.bjx.com.cn/html/20200319/1055848.shtml
［7］漂浮式风电储量惊人 油气巨头开启这片神秘海域
http://news.bjx.com.cn/html/20200324/1057120.shtml
［8］海上风电迎来新路径：风电制氢
http://news.bjx.com.cn/html/20200228/1048802.shtml
［9］陈晓明，关于海上风电发展的概况和对策，广东造船，2011年