海上风电发电成本与规模相关的影响因素

海上风电具有资源丰富、风能资源非常稳定、发电利用小时数高、不占用土地、对生态环境影响小、不消耗水资源和适宜大规模开发等优点，且一般靠近传统电力负荷中心，便于电网消纳，免去了长距离输电的问题，因此，海上风电的开发与利用越来越为全球所关注，例如英国、德国、爱尔兰、丹麦、比利时、荷兰、瑞典等欧洲国家都纷纷加快了海上风电的开发力度。另一方面，相对于陆上风电，海上风电面临浮冰、台风、盐雾等复杂的自然条件，对海上风电机组技术要求更高，海上风电场建设难度更大、成本更高、建设环境更复杂。例如，欧洲某知名风电机组生产厂商的2MW海上风电机组运行了一段时间后，一批发电机就曾因出现绝缘故障，而被迫维修更换。除了技术因素外，海上风电开发还要考虑电缆铺设、船舶航运、滩涂围垦以及珍稀禽类保护等多方面的因素。例如，出于保护沿海浅滩区生态和避免影响旅游业的考虑，德国政府就要求海上风电场至少距离海岸30km。阿尔法·文图斯海上风电场离海岸超过40km，由于建设地点离岸远、水深、风电机组尺寸大等因素，最终导致该项目耗资大大超过预算，达到2.5亿欧元，每千瓦造价超过3.5万元人民币。

海上风电场的发电成本与经济规模有关，包括海上风电机组单机容量和每个风电场风电机组台数。据报道，每个海上风电场最佳容量为120～150MW。其中，海上风电场投资分配比例一般为：风电机组51％、基础19％、海上电气系统9％、风电机组和基础安装9％、海上电气系统安装6％、管理4％、保险2％。相对而言，陆上风电场投资分配比例分别为：风电机组70％、其他30％。

面对海上风电开发与利用具有的广阔的发展前景，全球风电机组制造企业也纷纷加大海上大型风电机组研发和产业化力度，目前，已能够在海上风电场批量应用的海上风电机组主要有：法国Areva Multibrid公司的5MW半直驱风电机组、德国REpower公司的5MW风电机组、丹麦Vestas公司的2MW和3MW双馈异步风电机组、德国西门子公司的2.3MW和3.6MW风电机组、德国Bard公司的5MW风电机组、芬兰WinWind公司的3MW半直驱风电机组等。GE公司计划研发的新一代10～15MW级大容量风电机组（见图1-1），采用GE磁共振成像系统超导体磁体技术，淘汰了变速箱，由于超导线圈能够产生强磁场，超导发电机的转矩密度是常规发电机的两倍，因此，降低了对稀土的依赖，减少了发电机中铁的使用量，减轻了发电机的重量。

全球自1990年丹麦安装了第一台单机容量为220kW的近海示范风电机组以来，截至2011年底已建成80个海上风电场，累计装机容量达到4954MW；2012年，英国的瓦尔内海上风电场二期并网发电，成为世界上最大的海上风电场，总装机容量达到367MW。预计2015年、2020年，全球海上风电装机容量将分别达到26GW、70GW。

我国于2007年在渤海辽东湾南部海域、距海岸约46km处安装了首台1.5MW直驱型海上风电机组，该机组通过约5km长的海底电缆将发出的电力输送至绥中36-1油田独立电网，与4台双燃料透平机组组成互补系统。位于上海临港新城至洋山深水港的东海大桥102MW近海风电场采用34台3MW双馈机组，已于2010年全部建成并成功并网发电。我国已具备设计制造大型海上风电机组的能力，6MW大型海上风电机组已完成吊装或试运行。国家科学技术部通过“863计划”重点资助研发10MW大型海上风电机组，计划采用永磁直驱、双馈或超导技术。(www.xing528.com)

我国海上风电产业将重点开发建设江苏、山东基地，推进河北、上海、浙江、福建、广东、广西、海南等地海上风电建设。其中，上海、江苏、浙江、山东、福建5省市的海上风电规划装机规模为10.1GW，其中，近海5.9GW、潮间带4.2GW。到2020年，以上5省市海上风电风电装机规模预计将达到22.8GW，其中近海11.7GW、潮间带5.1GW。截至2011年底，我国海上风电（包含潮间带）累计装机容量为241.3MW。

图1-1 直驱式超导发电机结构示意图

我国制定的“十二五”能源规划和可再生能源规划中，我国海上风电将发展目标设定为：2015年建成5GW，形成海上风电的成套技术并建立完整产业链；2015年后，我国海上风电将进入规模化发展阶段，达到国际先进技术水平，到2020年建成海上风电30GW。在我国《风力发电科技发展“十二五”专项规划》中明确特大型风电场建设将成为我国风电开发的需求重点，“十二五”期间，我国将规划建设6个陆上和2个海上及沿海风电基地。