海上风电场及其关键技术发展现状与趋势

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22031

摘要/Abstract

摘要：

近年来，海上风电产业发展十分迅速，海上风电场数量不断增加、规模不断扩大。首先对正在运行的风电场主要组成部分的特点和风电场的规模进行了综述，然后，对风电机数量、装机容量、离岸距离和水深等海上风电场布局参数进行相关性分析。此外，还综合考虑了在建海上风电项目的相关数据，讨论了与海上风电场项目相关的海上风能技术的发展。数据显示，海上风力发电场规模和风力发电机额定容量在持续增长，同时海上风电场将向离岸更远、水深更深处发展。最后，对未来海上风电场的布局和容量等进行了展望。

关键词: 海上风电场, 基础结构, 全球海上风电项目, 可再生能源, 风电场布局

Abstract:

In recent years, the development of offshore wind power industry is very rapid, the number of offshore wind farms is increasing and the scale is expanding. This paper first reviewed the operating wind farms, the characteristics of the main components and the scale of the wind farms. Then, the correlation analysis of the layout parameters of offshore wind farms, such as the number of wind turbines, installed capacity, offshore distance and water depth, was carried out. In addition, this paper also comprehensively considered the relevant data of offshore wind power projects under construction, and discussed the development of offshore wind energy technologies related to the wind farm projects under construction. The data shows that the scale of wind farms and the rated capacity of wind turbines continue to grow, while offshore wind farms will develop farther offshore and deeper. Finally, this article looked forward to the future layout and capacity of offshore wind farms.

Key words: offshore wind farms, infrastructure, gloable offshore wind power projects, renewable energy, wind farm layout

中图分类号:

TK 83

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图/表 12

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大洲	国家/地区	海上风电场数量/个	风力发电机数量/台
欧洲	英国	39	2 128
	德国	26	1 454
	丹麦	14	559
	比利时	10	399
	荷兰	10	538
	西班牙	4	11
	瑞典	6	81
	法国	2	5
	芬兰	3	19
	挪威	3	5
	爱尔兰	2	10
	葡萄牙	1	5
亚洲	中国	49	1 763
	日本	12	36
	韩国	5	34
	中国台湾	2	22
	越南	2	62
美洲	美国	2	7

大洲	国家/地区	海上风电场数量/个	风力发电机数量/台
欧洲	英国	39	2 128
	德国	26	1 454
	丹麦	14	559
	比利时	10	399
	荷兰	10	538
	西班牙	4	11
	瑞典	6	81
	法国	2	5
	芬兰	3	19
	挪威	3	5
	爱尔兰	2	10
	葡萄牙	1	5
亚洲	中国	49	1 763
	日本	12	36
	韩国	5	34
	中国台湾	2	22
	越南	2	62
美洲	美国	2	7

基础类型	适用深度/m	平均水深/m	占比/%	特点
重力式基础	<10	9.54	4.68	结构简单，成本较低，抗风浪性能好；施工周期长，安装不易，对地质条件要求较高
单桩基础	0~30	19.29	75.38	结构简单，安装难度低，成本低且适应性强；海床较为坚硬时，钻孔难度大，成本较高
高桩承台基础	0~20	6.25	6.25	造价低，施工可靠方便，适应不同地质条件；桩基相对较长，总体结构偏于厚重
三脚桩基础	10~30	37.63	3.28	稳定性和可靠性高，对海床条件要求不高，适用范围大；总质量大，不利于制作和运输
导管架基础	25~50	22.45	9.37	基础强度高，安装技术成熟，质量轻；需要大量的钢材，制造周期长，成本较高
负压桶基础	0~25	25.18	0.62	节省钢材，海上施工时间短，可重复利用；沉放、调平难度大
浮式基础	>50	74.89	0.43	成本低，安装灵活，易移动拆卸；基础不稳定，只适用于风浪小的海域

基础类型	适用深度/m	平均水深/m	占比/%	特点
重力式基础	<10	9.54	4.68	结构简单，成本较低，抗风浪性能好；施工周期长，安装不易，对地质条件要求较高
单桩基础	0~30	19.29	75.38	结构简单，安装难度低，成本低且适应性强；海床较为坚硬时，钻孔难度大，成本较高
高桩承台基础	0~20	6.25	6.25	造价低，施工可靠方便，适应不同地质条件；桩基相对较长，总体结构偏于厚重
三脚桩基础	10~30	37.63	3.28	稳定性和可靠性高，对海床条件要求不高，适用范围大；总质量大，不利于制作和运输
导管架基础	25~50	22.45	9.37	基础强度高，安装技术成熟，质量轻；需要大量的钢材，制造周期长，成本较高
负压桶基础	0~25	25.18	0.62	节省钢材，海上施工时间短，可重复利用；沉放、调平难度大
浮式基础	>50	74.89	0.43	成本低，安装灵活，易移动拆卸；基础不稳定，只适用于风浪小的海域

风机容量/MW	风机数量/台	风电场数量/个
(0, 2]	113	18
(2, 3］	745	17
(3, 4］	2 366	43
(4, 5］	647	10
(5, 6］	373	5
(6, 7］	623	15
(7, 8］	91	1
(8, 9］	37	3