當(dāng)前,海上風(fēng)電已成為全球風(fēng)電發(fā)展的研究熱點(diǎn),世界各國(guó)都把海上風(fēng)電作為可再生能源發(fā)展的重要方向,我國(guó)也將其劃入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。
一、全球海上風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會(huì)(GWEC)年度風(fēng)電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),截至2016年底,全球已建成海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量14384兆瓦,其中2016年新增裝機(jī)容量2219兆瓦,同比增長(zhǎng)18.2%。全球海上風(fēng)電占風(fēng)電總裝機(jī)容量的比重由2011年的1.73%上升至2016年的2.96%,2011~2016年全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量及占比如圖1所示。
截至2016年底,全球有14個(gè)國(guó)家擁有已建海上風(fēng)電場(chǎng),其中歐洲國(guó)家占據(jù)10席,亞洲國(guó)家以中國(guó)、日本、韓國(guó)三國(guó)為主,美國(guó)海上風(fēng)電在2016年實(shí)現(xiàn)零的突破。分區(qū)域來(lái)看,歐洲仍是全球海上風(fēng)電行業(yè)的領(lǐng)跑者,以英國(guó)、德國(guó)、丹麥表現(xiàn)最為突出。目前,英國(guó)是海上風(fēng)電的領(lǐng)軍國(guó),截至2016年底,英國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)5156兆瓦,占全球海上風(fēng)電總裝機(jī)容量的35.8%;中國(guó)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量突破1500兆瓦,躋身全球前三甲,亞太地區(qū)除中國(guó)外,日本和韓國(guó)海上風(fēng)電2016年也有所發(fā)展,躋身?yè)碛腥蚝I巷L(fēng)電國(guó)家前十;葡萄牙2兆瓦樣機(jī)于2016年退役,海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量歸為零。從機(jī)組的單機(jī)容量來(lái)看,海上風(fēng)電機(jī)組大型化是今后海上風(fēng)電發(fā)展的必然趨勢(shì),維斯塔斯公司研發(fā)的最大的海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到9.5兆瓦。
二、我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀
(一)我國(guó)海上風(fēng)能資源情況
我國(guó)海岸線長(zhǎng)約18000多公里,島嶼6000多個(gè)。近海風(fēng)能資源主要集中在東南沿海及其附近島嶼,風(fēng)能密度基本都在300瓦/平方米以上,臺(tái)山、平潭、大陳、嵊泗等沿海島嶼可達(dá) 500瓦 /平方米以上,其中臺(tái)山島風(fēng)能密度為534瓦/平方米,是我國(guó)平地上有記錄的風(fēng)能資源最大的地方。根據(jù)風(fēng)能資源普查成果,我國(guó)5~25米水深、50米高度海上風(fēng)電開發(fā)潛力約2億千瓦;5~50米水深、70米高度海上風(fēng)電開發(fā)潛力約5億千瓦。
我國(guó)海上風(fēng)能資源豐富主要受益于夏、秋季節(jié)熱帶氣旋活動(dòng)和冬、春季節(jié)北方冷空氣影響。各沿海省、市由于地理位置、地形條件的不同,海上風(fēng)能資源也呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。從全國(guó)范圍看,垂直于海岸的方向上,風(fēng)速基本隨離岸距離的增加而增大,一般在離岸較近的區(qū)域風(fēng)速增幅較明顯,當(dāng)距離超過(guò)一定值后風(fēng)速基本不再增加,平行于海岸方向上,我國(guó)風(fēng)能資源最豐富的區(qū)域出現(xiàn)在臺(tái)灣海峽,由該區(qū)域向南、北兩側(cè)大致呈遞減趨勢(shì)。
臺(tái)灣海峽年平均風(fēng)速基本在7.5~10米/秒之間,局部區(qū)域年平均風(fēng)速可達(dá)10米/秒以上。該區(qū)域也是我國(guó)受臺(tái)風(fēng)侵襲最多的地區(qū)之一,風(fēng)電場(chǎng)以IECⅠ或Ⅰ+類為主。從臺(tái)灣海峽向南的廣東、廣西海域,90米高度年平均風(fēng)速逐漸降至6.5~8.5米/秒之間,風(fēng)電場(chǎng)大多屬于IEC 或Ⅱ類。從臺(tái)灣海峽向北的浙江、上海、江蘇海域,90米高度年平均風(fēng)速逐漸降至7~8米/秒之間,浙江和上海海域風(fēng)電場(chǎng)大多屬于IEC Ⅱ至Ⅰ+類,江蘇海域風(fēng)電場(chǎng)大多屬于IEC Ⅲ或Ⅱ類。位于環(huán)渤海和黃海北部的遼寧、河北海域90米高度年平均風(fēng)速基本在6.5~8米/秒之間,該海域風(fēng)電場(chǎng)大多屬于IEC Ⅲ類。我國(guó)沿海各省風(fēng)資源統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表 1。
綜上所述,我國(guó)大部分近海海域90米高度年平均風(fēng)速在7~8.5米/秒之間,具備較好的風(fēng)能資源條件,適合大規(guī)模開發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電場(chǎng)。我國(guó)長(zhǎng)江口以北的海域基本屬于IEC Ⅲ或Ⅱ類風(fēng)電場(chǎng),長(zhǎng)江口以南的海域基本屬于IEC Ⅱ或Ⅰ類,局部地區(qū)為Ⅰ+類風(fēng)電場(chǎng)。與Ⅰ類風(fēng)電場(chǎng)相比,Ⅲ類風(fēng)電場(chǎng) 50年一遇最大風(fēng)速較低,適合選用更大轉(zhuǎn)輪直徑的機(jī)組。由于單位千瓦掃風(fēng)面積的增加,同樣風(fēng)速條件下,Ⅲ類風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量更高。風(fēng)電場(chǎng)理想的風(fēng)資源應(yīng)該是具有較高的年平均風(fēng)速和較低的50年一遇最大風(fēng)速。因此,從風(fēng)能資源優(yōu)劣和受臺(tái)風(fēng)影響的角度考慮,長(zhǎng)江口以北的海域更適合海上風(fēng)電的發(fā)展。