发电技术 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (1): 1-12.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23093
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严新荣1,2,3, 张宁宁3, 马奎超3, 魏超3, 杨帅3, 潘彬彬3
收稿日期:
2023-07-26
出版日期:
2024-02-29
发布日期:
2024-02-29
作者简介:
基金资助:
Xinrong YAN1,2,3, Ningning ZHANG3, Kuichao MA3, Chao WEI3, Shuai YANG3, Binbin PAN3
Received:
2023-07-26
Published:
2024-02-29
Online:
2024-02-29
Supported by:
摘要:
近年来,在碳达峰目标与碳中和愿景下,海上风电在我国取得了长足的发展。分析了我国目前海上风电的发展现状与未来规划,对海上风电装机规模、新增机型以及采用的技术路线进行了汇总。重点介绍了海上风电基础型式、防腐技术和运维技术,其中,漂浮式海上风电是基础型式研究的重点,运维巡检和运维管理系统是风电运维技术研究的重点。通过分析海上风电的发展状况,整理了各项技术的主要技术路线和先进成果。最后,基于目前国内的技术发展现状及需求,对我国海上风电未来发展趋势进行展望。
中图分类号:
严新荣, 张宁宁, 马奎超, 魏超, 杨帅, 潘彬彬. 我国海上风电发展现状与趋势综述[J]. 发电技术, 2024, 45(1): 1-12.
Xinrong YAN, Ningning ZHANG, Kuichao MA, Chao WEI, Shuai YANG, Binbin PAN. Overview of Current Situation and Trend of Offshore Wind Power Development in China[J]. Power Generation Technology, 2024, 45(1): 1-12.
序号 | 区域 | 海上风电装机规模/万kW | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
已建 | 2030年规划 | “十四五”规划 | 在建 | 核准未建 | ||
1 | 辽宁 | 105 | — | — | 20 | 65 |
2 | 河北 | 30 | 2 000 | 130 | 0 | 80 |
3 | 山东 | 220 | 3 500 | 1 000 | 380 | 90 |
4 | 江苏 | 1 184 | 1 460 | 1 460 | 0 | 0 |
5 | 浙江 | 340 | 713 | 270 | 110 | 0 |
6 | 上海 | 66 | 180 | 180 | 0 | 30 |
7 | 福建 | 321 | 2 550 | 1 270 | 17.5 | 0 |
8 | 广东 | 800 | 11 175.3 | 2 200 | 630 | 1 094.3 |
9 | 广西 | 0 | 2 250 | 750 | 270 | 0 |
10 | 海南 | 0 | 2 000 | 750 | 190 | 410 |
表1 各省海上风电规划及项目建设情况
Tab. 1 Offshore wind power planning and project construction of each province
序号 | 区域 | 海上风电装机规模/万kW | ||||
---|---|---|---|---|---|---|
已建 | 2030年规划 | “十四五”规划 | 在建 | 核准未建 | ||
1 | 辽宁 | 105 | — | — | 20 | 65 |
2 | 河北 | 30 | 2 000 | 130 | 0 | 80 |
3 | 山东 | 220 | 3 500 | 1 000 | 380 | 90 |
4 | 江苏 | 1 184 | 1 460 | 1 460 | 0 | 0 |
5 | 浙江 | 340 | 713 | 270 | 110 | 0 |
6 | 上海 | 66 | 180 | 180 | 0 | 30 |
7 | 福建 | 321 | 2 550 | 1 270 | 17.5 | 0 |
8 | 广东 | 800 | 11 175.3 | 2 200 | 630 | 1 094.3 |
9 | 广西 | 0 | 2 250 | 750 | 270 | 0 |
10 | 海南 | 0 | 2 000 | 750 | 190 | 410 |
序号 | 企业 | 建成容量/万kW | 在建及储备容量/万kW |
---|---|---|---|
1 | 国家能源集团 | 410 | >340 |
2 | 华能集团 | 450 | >550 |
3 | 国家电投 | 390 | >370 |
4 | 华电集团 | 95.4 | 60 |
5 | 大唐集团 | 74 | 173.5 |
6 | 三峡集团 | 430 | >550 |
7 | 中广核 | 356 | >1 015 |
表2 各发电集团海上风电资源情况
Tab. 2 Offshore wind power resources of each power generation group
序号 | 企业 | 建成容量/万kW | 在建及储备容量/万kW |
---|---|---|---|
1 | 国家能源集团 | 410 | >340 |
2 | 华能集团 | 450 | >550 |
3 | 国家电投 | 390 | >370 |
4 | 华电集团 | 95.4 | 60 |
5 | 大唐集团 | 74 | 173.5 |
6 | 三峡集团 | 430 | >550 |
7 | 中广核 | 356 | >1 015 |
时间 | 整机商 | 容量/MW | 叶轮直径/m | 技术路线 |
---|---|---|---|---|
2019 | 电气风电 | 8 | 167 | 永磁直驱 |
金风科技 | 8 | 175 | 永磁直驱 | |
明阳智能 | 8.3 | 180 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
东方风电 | 10 | 185 | 永磁直驱 | |
2020 | 东方风电 | 7 | 186 | 永磁直驱 |
2021 | 电气风电 | 5.55 | 172 | 中速永磁/平直驱/混合 |
中国海装 | 8 | 185 | 高速直驱 | |
中国海装 | 10 | 210 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
电气风电 | 11 | 208 | 永磁直驱 | |
2022 | 中车株洲所 | 8~12 | 225 | 中速永磁/平直驱/混合 |
电气风电 | 8.5 | 230 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
运达股份 | 9 | 225 | 双馈 | |
金风科技 | 9 | 230 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
中国海装 | 10 | 220/236 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
明阳智能 | 12 | 242 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
东方电气 | 13 | 211 | 永磁直驱 | |
金风科技 | 13.6 | 252 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
金风科技 | 16 | 252 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
中国海装 | 18 | 260 | 中速永磁/平直驱/混合 |
表3 2019—2022年我国宣布下线的部分海上风电机型
Tab. 3 Announced offline offshore wind power models in China from 2019 to 2022
时间 | 整机商 | 容量/MW | 叶轮直径/m | 技术路线 |
---|---|---|---|---|
2019 | 电气风电 | 8 | 167 | 永磁直驱 |
金风科技 | 8 | 175 | 永磁直驱 | |
明阳智能 | 8.3 | 180 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
东方风电 | 10 | 185 | 永磁直驱 | |
2020 | 东方风电 | 7 | 186 | 永磁直驱 |
2021 | 电气风电 | 5.55 | 172 | 中速永磁/平直驱/混合 |
中国海装 | 8 | 185 | 高速直驱 | |
中国海装 | 10 | 210 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
电气风电 | 11 | 208 | 永磁直驱 | |
2022 | 中车株洲所 | 8~12 | 225 | 中速永磁/平直驱/混合 |
电气风电 | 8.5 | 230 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
运达股份 | 9 | 225 | 双馈 | |
金风科技 | 9 | 230 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
中国海装 | 10 | 220/236 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
明阳智能 | 12 | 242 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
东方电气 | 13 | 211 | 永磁直驱 | |
金风科技 | 13.6 | 252 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
金风科技 | 16 | 252 | 中速永磁/平直驱/混合 | |
中国海装 | 18 | 260 | 中速永磁/平直驱/混合 |
水深/m | 结构型式 | 特点 | |
---|---|---|---|
0~30 | 桩式基础 | 单桩 | 桩腿为钢管桩,塔架直接由基础桩腿支撑或通过过渡段将两者连接;结构简单,技术成熟,施工简便,应用广泛 |
多桩承台 | 由钢筋混凝土承台和一组钢管桩构成;钢管桩可设计为斜桩或直桩;施工技术较为成熟,基础防撞性能好,软土地基适应性好 | ||
0~30 | 重力式基础 | 依靠基础结构及内部压载重量抵抗上部机组和外部环境产生的倾覆力和滑动力,使基础和塔架保持稳定;结构简单,具有良好的稳定性,采用陆上预制方式建造 | |
30~60 | 负压筒基础 | 由筒体和外伸段组成,筒体为顶部密封、底部开口的筒型,外伸段可采用钢筋混凝土预应力结构或钢结构;无需打桩,施工速度快,施工比较复杂,精度控制难度较大 | |
≥50 | 漂浮式基础 | 张力腿式、 立柱式、 半潜式、 驳船式 | 利用系泊或锚针在海底进行位置固定后漂浮在海面上的平台,通过自身重力、系缆回复力和结构浮力的平衡来维持风电机组基础结构的稳定性,能精准控制海流影响产生的摇晃角度;机动性好、易拆卸,可进行回收再利用 |
表4 不同风电机组基础结构型式的适用水深及特点
Tab. 4 Water depth and characteristics of different wind turbine infrastructure types
水深/m | 结构型式 | 特点 | |
---|---|---|---|
0~30 | 桩式基础 | 单桩 | 桩腿为钢管桩,塔架直接由基础桩腿支撑或通过过渡段将两者连接;结构简单,技术成熟,施工简便,应用广泛 |
多桩承台 | 由钢筋混凝土承台和一组钢管桩构成;钢管桩可设计为斜桩或直桩;施工技术较为成熟,基础防撞性能好,软土地基适应性好 | ||
0~30 | 重力式基础 | 依靠基础结构及内部压载重量抵抗上部机组和外部环境产生的倾覆力和滑动力,使基础和塔架保持稳定;结构简单,具有良好的稳定性,采用陆上预制方式建造 | |
30~60 | 负压筒基础 | 由筒体和外伸段组成,筒体为顶部密封、底部开口的筒型,外伸段可采用钢筋混凝土预应力结构或钢结构;无需打桩,施工速度快,施工比较复杂,精度控制难度较大 | |
≥50 | 漂浮式基础 | 张力腿式、 立柱式、 半潜式、 驳船式 | 利用系泊或锚针在海底进行位置固定后漂浮在海面上的平台,通过自身重力、系缆回复力和结构浮力的平衡来维持风电机组基础结构的稳定性,能精准控制海流影响产生的摇晃角度;机动性好、易拆卸,可进行回收再利用 |
名称 | 开发单位 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|---|
海上风电运维系统 | 清华大学 | 架构清晰,模块间关系明确 | 智能化水平不足 |
海上风电运维系统 | 湖北工业大学 | 基于B/S架构开发,灵活易用 | 缺少任务调度功能 |
风云系统 | 上海电气集团股份有限公司 | 拥有单独的海上运维调度平台 | 缺乏海洋协调功能 |
iGO系统 | 新疆金风科技股份有限公司 | 引入故障模型和大数据模型,可自主优化运维计划 | 缺乏海洋协调功能 |
Wind OSTM系统 | 远景能源有限公司 | 拥有强大的集控功能和移动监测应用 | 缺乏自主优化能力和海洋协调功能 |
FD-CLOUD系统 | 北京千尧新能源科技有限公司 | 实现了信息联动、安全快速协同作业 | 侧重于安全管理,缺乏海洋协调功能 |
表5 各系统优缺点对比
Tab. 5 Comparison of advantages and disadvantages of each system
名称 | 开发单位 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|---|
海上风电运维系统 | 清华大学 | 架构清晰,模块间关系明确 | 智能化水平不足 |
海上风电运维系统 | 湖北工业大学 | 基于B/S架构开发,灵活易用 | 缺少任务调度功能 |
风云系统 | 上海电气集团股份有限公司 | 拥有单独的海上运维调度平台 | 缺乏海洋协调功能 |
iGO系统 | 新疆金风科技股份有限公司 | 引入故障模型和大数据模型,可自主优化运维计划 | 缺乏海洋协调功能 |
Wind OSTM系统 | 远景能源有限公司 | 拥有强大的集控功能和移动监测应用 | 缺乏自主优化能力和海洋协调功能 |
FD-CLOUD系统 | 北京千尧新能源科技有限公司 | 实现了信息联动、安全快速协同作业 | 侧重于安全管理,缺乏海洋协调功能 |
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