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CWP2024声音丨深海追风 引领海上风电新浪潮

在全球推进碳达峰碳中和目标的背景下，海上风电作为重要的可再生能源正迎来空前的发展机遇。在CWP2024同期举办的“海上风电发展论坛”上，与会嘉宾针对深远海风电的开发挑战与未来潜力，深入探讨了技术创新、产业链协同及融合发展等核心议题，为海上风电迈向深远海的征程提供了宝贵的创新思路和解决方案。

科技为帆 挺进深海

国际可再生能源署（IRENA）今年7月最新发布的《漂浮式海上风电展望》报告指出，全球漂浮式海上风电截至2023年底仅约270兆瓦，但列入计划的漂浮式海上风电项目装机容量已高达244吉瓦。这一数据对比显示出，全球海上风电向深远海布局正在加快。

在中国，根据国家发展改革委能源研究所的《中国风电发展路线图2050》报告，近海水深5~50米范围内的风能资源技术开发容量约为5亿千瓦，而深远海的风能资源可开发容量是近海的3到4倍。中国可再生能源学会风能专业委员会的估算显示，国家已批复的海上风电规划中，超过3亿千瓦的总量中，90%以上属于深海或远海风电项目。

中国农机协会风力机械分会会长、中国海洋工程咨询协会海上风电分会副会长柳地主持上午场会议

中国可再生能源学会风能专业委员会高级顾问刘维方主持下午场会议

拥有巨大开发潜力的同时，深远海相较于近海更为复杂的海洋环境亦对风电机组的设计、风电项目的建设以及后期的运维提出了前所未有的高要求。对此，嘉宾们在论坛上分享了各自领域在漂浮式风电等前沿技术上的创新实践和前瞻性思考。

今年完成安装并即将并网发电的全球单体容量最大漂浮式海上风电平台“明阳天成号”采用了多项全球首创技术。论坛上，明阳智慧集团的漂浮式风机研发工程师刘凡鹰回顾了近年来携手中国三峡、中国海油推进漂浮式风电平台研制、直至自主研发“明阳天成号”的创新历程。“明阳天成号”由两台8.3兆瓦的海上风电机组组成，是全球第一个“一台底座 两台风机”的双转子漂浮式风电机组，其翼型双塔筒、双主机、双风轮的设计实现了漂浮式风电研制的多项全球首创，同时在材料运用等方面也实现了多项突破，显著提升了发电效率和稳定性，推动了漂浮式风电平台制造的革新。

面对深远海风电开发面临的高建设成本和低投资收益的压力，中船海装风电有限公司的海上风电产品经理廖波介绍了中船海装在大兆瓦海上风电机组技术方面的最新突破。中船海装H305-25MW平台是专为浙江、福建、广东等年平均风速8.5~10m/s的高风速深远海区域量身定制的新一代大型海上风电机组。这一产品以“高可靠性、高发电量、低度电成本”为研发目标，在设计中充分考虑了深远海区域特有的环境条件，如台风、波浪和海流的影响，以提升在这些恶劣条件下的稳定性和可靠性。

金风科技针对深远海海域的挑战开展了一系列海洋环境精细化分析技术的探索。金风科技有限公司海洋水文分析高级工程师薛文飞详细阐述了如何通过环境监测、数值模拟、冲刷腐蚀监测与仿真等金风科技海洋环境精细化分析技术，来优化风电机组支撑结构的设计，以适应更加增长的深远海环境。金风科技自主搭建的海洋水文分析平台形成了全面的海洋水文数据库，可为风电场的设计、建设和运维提供全链条服务，助力有效提高设计的经济性和安全性。

在通过精细化分析优化风电机组设计方面，中车株洲所也取得了显著进展。中车株洲电力机车研究所有限公司罗涛详细介绍了中车株洲所在漂浮式风电机组的精细化建模和载荷分析方面所做的工作，包括对支撑结构、系泊系统以及风电机组整体响应的深入研究。中车株洲所最近发布的20MW漂浮式风电机组“启航号”即是这一努力的结晶。该平台通过采用先进的ILA耦合设计流程和多系统动态响应仿真，成功突破了多项技术壁垒，实现了发电性能、可靠性和安全性的显著提升。

远景能源系统首席专家高猛论述了测试验证在确保风电机组可靠性中的关键作用。据他介绍，为了满足海上风电行业对可靠性的日益增长的需求，远景能源加大了在风电机组设计、仿真、样机制造以及测试验证等关键环节的投入。通过断裂力学测试、定制化材料研究、焊接工艺评定，以及叶片气动性能和疲劳测试的深入分析，以提升风电机组全生命周期中的性能和可靠性。

来自研究机构的嘉宾从更加前瞻的视角为行业带来新的启发。荷兰国家应用科学研究院的高级气动学专家Kisorthman Vimalakanthan介绍了大规模风电场的气动学优化，阐释了通过精确的CFD建模和风电场集群策略来提高发电效率和降低尾流影响的重要性。他分享了如何利用先进的气动模拟技术来优化风电场布局，以及通过控制技术如风电机组倾斜角度调整来提升功率输出和降低载荷，从而增强风电场的整体性能和能源产出效率。

海上风电数字化领域的前沿研究是湖南兴蓝风电有限公司海上风力发电装备与风能高效利用全国重点实验室主任助理谭诤分享的主题。他介绍了如何利用大数据和人工智能技术，通过部署智能传感器和数据采集系统，实现对风电机组运行状态的实时监控。他还介绍了实验室在开发数字化设计工具方面的进展，这些工具能够在风电场规划和设计阶段模拟运行情况，优化风电机组布局，进一步提升风能捕获效率。这些研究为行业的数字化转型和智能化升级提供了借鉴。

技术革新无疑是攻克复杂海洋环境挑战的核心要素，也是实现成本效益以及推动项目商业化的重要驱动力。从成本管控的角度出发，东方电气风电股份有限公司风电技术专家贺建华谈道，当前漂浮式风电的开发成本仍高于市场预期，其中国外成本超过3万元/千瓦，国内也超过2万元/千瓦，而理想的成本目标是降至1.5万元/千瓦。东方电气正积极探索，通过一体化仿真技术和部件级运动响应分析等多种措施来逐渐实现这一成本目标。

协契共进  逐浪前行

随着技术的不断进步和成本的逐渐降低，深远海风电开发正站在走向规模化开发的新起点上。这一进程不仅依赖于持续的技术创新来推动，也有赖于全产业链的协同合作以及跨领域的融合发展。

“海上风电向深远海发展的过程中，传统的输电方式面临线路损耗和电压稳定性的挑战。”阳光电源股份有限公司产品部总经理宋健认为，在深远海的严苛环境面前，漂浮式风电机组对运行稳定性与长期可靠性的要求考验着产业链各个环节。他分享了阳光电源在低频变流器和变频电源领域的技术创新，详细阐述了低频输电技术在提高线路输容量、减少线路电压波动以及降低线缆无功功率方面的显著优势。阳光电源为适应低频输电而定制开发的变流器产品，不仅能够实现低频电网与工频电网之间的转换，还具备高可靠性和智能化控制的特点。

动力传输设备有限公司能源航天事业总经理乔纳斯·汉森着重讨论了定制化风力发电机部件在提升风电机组性能和可靠性方面的重要性。他强调，即使是单一零部件的定制化，也能显著提高风电机组的运行时间和整体效率。他分享了公司如何通过与客户紧密合作，进行深入的材料和工艺测试，以确保风电机组的各个部件能够在恶劣的海洋环境中持久稳定地运行。

即便是在整个投资中占比不大的涂料也是不容忽视的一环。PPG工业防护与船舶涂料的全球产品经理C.Y.LEE指出，深海区域的风电塔筒更加需要高性能的防护涂料来抵御极端的海洋环境。PPG提供的创新涂料解决方案，如SIGMACOVER 809和SIGMAShield，可为海上风电塔筒提供长达40年的抗腐蚀保护，其卓越的耐久性和保护性能有效延长风电塔筒的使用寿命，减少长期维护成本。

风电机组的生命周期管理直接关系到项目的整体经济效益和风险控制。挪威船级社中国有限公司的风电机组工程师孙林分享了挪威船级社在风电机组寿命评估方面的专业经验，包括利用数据分析、故障记录和运行状态监测来评估风电机组的健康状态和剩余寿命，突出了风电机组生命周期管理在降低海上风电项目全生命周期成本、提高项目投资回报率方面的作用。

江苏华瀚耀星海洋科技有限公司总经理邱褀奇强调了水下检测在海上风电项目全生命周期中的关键性。他指出，水下检测不仅对施工阶段的基础稳定性至关重要，在运维阶段对海缆的健康状况监测同样发挥着不可或缺的作用。华瀚耀星在国内率先将无人船、AUV及三维实时声呐设备引入并成功应用于水下检测工作，为精确监控风电基础的冲刷情况和海缆的埋深变化提供坚实支撑，以确保风电设施的长期安全和性能。

运达能源科技集团股份有限公司副主任工程师徐立晖分享了他关于海上风电综合能源利用的思考。他表示，风能与其他可再生能源如波浪能和太阳能融合发展不仅可以最大化海上风电的潜力并提高其经济效益，也有助于平衡电网负荷，减少风电波动对电网的影响。他进一步提出在深远海区域开发能源岛的设想，即利用风电场的基础设施进行波浪能发电和海水制氢，形成一个可再生能源的高效开发和多场景利用的新模式。

作为标普全球大宗商品洞察全球风电产业链研究副总监，Indra Mukherjee从投资研究的视角指出，海上风电增长势头强劲吸引了新资本的注入，尤其是油气公司的参与，为行业注入了创新和活力。基于对装机容量、市场开拓以及政策环境等多方面的分析和预测。他认为，海上风电的市场潜力正在被逐渐释放，预计在未来几年内将实现显著增长，这一增长不仅将为全球能源结构的转型提供重要支撑，还将为相关企业和投资者带来新的机遇。

“技术的成熟和产业链的完善必将进一步降低成本，推动漂浮式风电的商业化和全球推广。”挪威石油亚太区海上风电项目的管理总监Rajnish Sharma在论坛上表达了他对漂浮式风电发展前景的高度信心。他详细介绍了挪威在漂浮式风电技术上取得的进展，特别强调了经济性的显著提升。他表达了与中国及亚太地区加强合作的期待，认为共享知识、技术和资源对于克服挑战、降低成本、最大化漂浮式风电商业潜力至关重要。他期待通过这些合作，共同推动漂浮式风电技术实现更广泛的应用和更经济的解决方案，为全球能源转型和可持续发展作出贡献。