海上风力发电发展现状

海上风电发展大纲：国外海上风电发展现状及各国远景规划海上风电的特点与面临的困难海上风电发展的关键技术国外海上风电发展现状及各国远景规划目前已进入运营阶段的海上风电场均位于西北欧，西班牙和日本也建立了各自的首个试验性海上风电场。截至2006年6月，全球共建立了24个海上风电场，累计安装了了402台海上风机，总容量805MW，年发电量约2,800,000,000千瓦时。西北欧地区的海上风电场布局如下图所示，红色标志由兆瓦级风机构成的运营风电场，紫红色标志由小容量风机构成的运营风电场，而灰色则标志已完成规划的在建风电场。图1 西北欧海上风电场已投入运营的大规模海上风电场大多集中在丹麦和英国。其中丹麦海上风电总装机容量达426.8MW，其次是英国339MW，共计现有海上风电装机容量的95%。而德国早在2004年就在北海的Emden树立了首台Enercon的4.5MW风机，西班牙也于今年在其北部港市毕尔巴鄂树立了5台Gamesa2MW风机。美国已经规划的三个海上风电场CapeCod，BluewaterWind，NaiKun正处于不同阶段的论证与评估阶段，其中CapeCod风电场将于2009年正式投入运营。由此可见，各风电大国都不约而同地把注意力集中到海上风电开发的技术研发与运营经验实践中，以图控制海上风电发展的制高点。根据欧盟的预测，到2020年欧洲的海上风电场总装机容量将从现有的805兆瓦增长到40,000MW。相比之下，过去7年来欧洲海上风电装机容量的年增长率约为35%。欧盟指派的工作组预测欧洲的海上风电潜力约达140,000MW。

场址/国家投产日期转子直径(米)/额定功率(Kw)/总装容量,排布离岸距离(Km)水深(m)轮毂高度(m)基础

Vindeby

/Lolland-Denmark199111*Bonus35/4505MW/tworows1,5–32.5–537.5混凝土沉箱LelyIJsselmeer/Netherlands19944*NedWind40/5002MW/singleline0.84–539DrivenmonopileTunaKnob/Denmark199510*VestasV39/5005MW/tworows63-540.5混凝土沉箱Dronten/Netherlands199628*Nordtank43/60016.8MW/singleline0.031-250DrivenmonopileBockstigen/Gotland-SwedenMar.19985*WindWorld37/5502,8MW/cluster46DrilledmonopileUtgrunden/Oland/SwedenDec.20007*EnronWind70/150010.5MW,cluster127-10Drivenmonopile

Blyth/UnitedKingdom20002*VestasV66/2.0004MW16Tide558DrilledmonopileMiddelgrundenDenmarkMar.200120*Bonus76/2.00040MW,curvedline

2-32-660混凝土沉箱(重力式)YttreStengrund/Oland-SwedenJul.20015*NEG-Micon72/200010MW,line5860DrilledmonopileHornsRevEsbjerg-DenmarkDec.200280*VestasV80/2.000160MW,carré14-206-1470DrilledmonopileRonlandJutland-West,DKJan.20034*VestasV80/2.0004*Bonus82/2.300场址/国家投产日期转子直径(米)/额定功率(Kw)/总装容量,排布离岸距离(Km)水深(m)轮毂高度(m)基础Samso,

DenmaFeb.200310*Bonus82.4/2,30023MW,line3.511-1861单桩FrederikshavenDenmarkDec.2002Nov.20031*Vestas90/3,0001*Nordex

90/2,3001*Vestas90/3,0001*

Bonus82/2,3000.5180/?/80/?3条单桩Nysted,olland,DenmarkNov.200372*Bonus82/2300165.6MWcarré96-1069混凝土沉箱(重力式)ArklowBank

IrishSeaDec.20037*GEW104/3.60025MW7-12574单桩NorthHoyle,WalesDec.200330*Vestas80/2,00060MW7-8

12浪高867单桩

Hokkaido,JapanFeb.20042*Vestas47/6001.2MW547?ScrobySandsNorfolk,Oct.200430*Vestas80/2,00060MW2.3

68单桩Emden,DolllardGermanyOct.20041*EnerconE112/4,5000.032100类陆上基础Rostock,BreitlingGermanyFeb.20061*NordexN90/2.5000.52KentishFlatsThamesEstuaryAug200530*VestasV90-3.000/7090MW8-10570单桩BarrowIrischSea,Cumbria,U.K.Mar.200630*VestasV90/300090MW715-2075单桩Bilbaoharbour/Spain20065*Gamesa2.00010MW各国海上风电规划海上风电起步早的国家为了抢夺市场战略致高点，各自制定了长期的发展目标，其中规划最详细，目标最宏大的要数英国和德国。下面介绍各国的目标规划。英国英国目前进入运营阶段的海上风电场有6个，总装机容量329MW，它们分别是：BlythHarbour、NorthHoyle、ScrobySands、NorthHoyle、KentishFlats和Barrow风电场。英国皇冠地产(CrownEstate)公司选定了14处场址用于开发海上风电，原定建设期是2005－2008年，总装机容量超过800MW。但是由于融资不足导致这些项目开发期推迟了几年。2003年8月，英国经济事务部指定了另外三大片区域用于开发海上风电，计划到2010年装机容量超过7000MW，足于满足英国9%的电力需求。皇冠地产公司获许的项目有15个，装机容量共计7169MW，这些项目分布在英国西北部、沃什湾地区以及泰晤士河口地带。为了进一步明确发展目标，英国政府将海上风电发展规划分为两期，便于执行。该两期规划纳入的风电场装机容量均在60MW以上，时间始于2003年。英国第一期海上风电规划的具体详情如表1所示，其地理位置图示及项目状态见图2.表1地点状态装机规模开发公司/风机种类NorthHoyle运营(Dec2003)60MWnpowerrenewables(Vestas2MW)ScrobySands运营(Dec2004)60MWE.ONUKRenewables(Vestas2MW)KentishFlats运营(Sep2005)90MWElsam(Vestas3MW)Barrow运营(Jun2006)90台风机Centrica/DONG(Vestas3MW)GunfleetSands已批准30台风机GEEnergyLynn/InnerDowsing已批准60台风机CentricaCromer已批准30台风机NorfolkOffshoreWind/EDFScarweatherSands已批准30台风机E.ONUKRenewables/EnergiE2RhylFlats已批准30台风机npowerrenewablesBurboBank已批准30台风机SeascapeEnergySolwayF已批准60台风机E.ONUKRenewablesShellFlat已提交90台风机ScottishPower/Tomen/Shell/ElsamTeesside已提交30台风机NorthernOffshoreWind/EDFTunesPlateau已提交30台风机RES/B9EnergyOrmonde已提交30台风机EclipseEnergy图2英国第一期海上风电规划英国第一期海上风电规划的具体详情如表2所示，其地理位置图示及项目状态见图3。表2LocationMaximumcapacity(MW)DeveloperDockingShoal500CentricaRaceBank500CentricaSheringham315Ecoventures/Hydro/SLPHumber300HumberTritonKnoll1,200npowerrenewablesLincs250CentricaWestermostRough240TotalDudgeonEast300WarwickEnergyGreaterGabbard500Airtricity/FluorGunfleetSandsII64GEEnergyLondonArray1,000EnergiE2-FarmEnergy/Shell/E.ONUKRenewablesThanet300WarwickEnergyWalney450DONGGwyntyMor750npowerrenewablesWestDuddon500ScottishPowerTOTAL7,169图3德国德国正在北海和波罗的海地区执行一个庞大的海上风电计划。在离岸12英里以内的海域中正在规划的海上风电容量大约40000MW，其中在北海有37个场址，在波罗的海有5个场址。在近海海域有8个项目正在规划中，总容量1400-2000MW。德国环境署制定了到2020年海上风电装机容量达到20,000－25,000MW的目标。该目标分期执行，到2007年底海上风电装机容量达到500MW，到2010年海上风电装机容量达到2000-3000MW。2001年ProkonNord公司取得第一个海上风电许可，总容量60MW，共12台风机，场址位于Borkum岛北面45公里处。截至2005年9月取得许可的项目已经有9个，其中包括了波罗的海的首个海上风电项目。德国这个位于Borkum岛北面45公里处的试验性海上风电项目将于2007年完工，使用12台5MW风机，这些风机将来自Enercon,Repower和Multibrid公司。德国在北海规划的海上风电场德国在波罗的海规划的海上风电场丹麦

丹麦政府的风电发展目标是到2030年实现风电满足50%的电力需求，到时运行的海上风电容量将厔3000MW。HornsRev和Nysted风电场计划到2009年各自扩容200MW。图丹麦的海上风电场Blue:OperatingProjects1.Vindeby,11*450kWBonus2.TunøKnob,10*Vestas37/5003.Middelgrunden,20*2000kWBonus4.HornsRev,80*Vestas80/20005.Nysted,72*Bonus82/2.3006.Samsø,10*Bonus82/2.3007.Frederikshavn,11MW(Bonus,Vestas,Nordex)8.Ronland,4*2MWVestas,4*2.3MWBonusGreen:Underconstruction:None

Red:Otherplannedprojects9.HornsRev-II200MW,200910.Nysted-II,200MW,2009

Yellow:PlannedGermanProjects美国已经规划三个海上风电场CapeCod，BluewaterWind，NaiKun正处于不同阶段的论证与评估阶段，其中CapeCod风电场将于2009年正式投入运营。（差补齐细节）荷兰

荷兰经济事务部制定的海上风电目标是到2010年达到总装机容量700MW。目前有两个近海风电项目进入运营阶段，总装机容量16MW。现有海上风电场总结：1．均处于近岸水域，水深一般不超过20米，大部分都在10米以内；离岸距离一般不超过20公里，大部分在10公里以内。其中丹麦的HornsRev风电场离岸14－20公里，水深6-14米，是现有离岸距离最大的海上风电场；英国的Barrow风电场离岸7公里，水深15－20公里，是现有水深最深的海上风电场。2．海上风电场的容量相对现有的陆上风电场来说容量小，所占的比例也小，部分风机数量少的海上风电场具有很强的试验性质。3．风机的单机容量大，特别是2000后开始运营的风电场，风机单机容量大多在1.5MW以上，德国在Emden树立了4.5MW的风机。4.风机塔架的基础一般采用单桩基础，有敲入式单桩与钻入式单桩。5．2001年后投入运营的海上风电场风机轮毂高度一般均在60米以上。

海上风电技术发展纲要permanentmagnetexcitedgearlesswindturbinegenerator混合励磁直驱式风力发电机技术：永磁电机、混合励磁、变速变频技术、直驱设计远程信息与自动控制系统电力传输系统塔架与基础叶片：材料、流体力学海上风资源评估技术环境影响永磁直驱风机的革新随着风机单机容量的增大，各个部分的规格也同步增大，传统的风机的传动系统的劣势日渐显露，这导致了齿轮箱故障的机率大增，而齿轮箱故障导致的损失是非常大的。传统的齿轮箱通过提高转速来减少扭矩，但是随着风机规模的日益增大，必须使风机转子处于低转速状态，才能保证叶片的末端所受的离心力不会过大。而齿轮箱的功能就是将转子叶片的低转速转化为发电机部分的低扭矩和高转速，随着这个比例的逐渐增大，齿轮出现故障的机率越来越大，这直接导致了齿轮箱末日的到来。因此，不难想象，抛弃了齿轮箱的直驱式风机越来越受到各国政府、生产商和用户的青睐。直驱式风机的优点有：提高兆瓦级风机的效率，为低风速风电场设计成本效率高的风机，降低建立风电场所需的风资源门槛。直驱式风力发电机的解决方案有几种：包括高度集成系统、永磁电机、多电机配置等。它们最主要的目的是要降低直驱系统的初装成本以及长期的替换成本。 其中永磁电机的策略是抛弃齿轮箱，以电气控制方法代替传统的机械控制方法来控制转轴转速及扭矩。…更多待续欧洲海上风电发展沿革Animportantfactorforthestartofafutureapplicationofwindenergyatseaisthequestionwhenthemulti-megawattwindturbineswillbereallyreadyforuse.Theanswerstothisquestionrevealedthatwindturbineswith2to3MWinstalledcapacityarealreadyconsideredasfullydeveloped.Defacto,today'soffshorewindfarmsareequippedwithmachinesofthissizecategory.Thecategoryof3.1to4MWisnotconsideredtobereallyreadyforuseuntilafter2006.Windturbineswith4.1to5MWareregardedasfitforapplicationafter2007andthosewith5.1to6MWonlyafter2008.Inthesesizecategoriestherearealreadyprototypesoperatingtoday,sothattheestimationofthetimewhentheplantswillbereadyforserialproductionharmoniseswiththecurrentstateofdevelopment.Turbineswithmorethan6.1MWinstalledcapacityareassessedbythevastmajorityofrespondentstobefullydevelopedonlyaftertheyear2010.Sinceforthefar-offshoresitestheuseofthe5-MWcategoryisconsideredtobenecessary,thestatementaboutthetimethiscategorywillbereadyforusecorrespondswiththestatementthatthedevelopmentofoffshorewindenergyisnotlikelytostartseriouslybeforetheyear2008(Fig.12).FromGerman2006Report德国在2006海上风电报告中对规划目标作出了较大的调整。德国原定到2010年海上风电装机容量达到2000到3000MW，但是按照目前的发展趋势看这个目标难于实现，于是重新拟定目标为到2010年海上风电装机容量1300MW，而到2014年争取达到5600MW。据德国的调查显示，德国真正的商业化海上风电场初始建设期预计不早于2008年，比预期至少推迟两年，究其原因是由技术不成熟与行政问题导致的。但是全球的海上风电市场正在勃发，风机制造商也正全力以赴，抢占市场制高点。下图是德国对海上和陆上风电装机的预测图：InstalledCapacityperYear/InstallierteLeistungproJahr(Germany/Deutschland)早在2002年，丹麦Ve