[摘要]在迎來了在岸(onshore)風(fēng)電項目開發(fā)建設(shè)高潮的同時，海上風(fēng)電項目開發(fā)的預(yù)期正被各大投資商迅速提高，但海上風(fēng)電項目開發(fā)與在岸風(fēng)電項目的開發(fā)建設(shè)有很大的不同。華南沿海開發(fā)海上風(fēng)電項目必然會面臨許多特殊的內(nèi)、外部條件的影響，充分借鑒歐洲國家在開發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電項目的經(jīng)驗，將其應(yīng)用于對華南沿海海上風(fēng)電項目特殊條件的分析，在充分分析并正確認識這些特殊條件的基礎(chǔ)上，做好必要的風(fēng)險預(yù)控措施，采取正確的開發(fā)建設(shè)程序無疑會大大降低相關(guān)風(fēng)險因素。

　　

　　海上風(fēng)電(offshore windfarm)，忽如一夜春風(fēng)，從南到北，刮遍了我國萬里海岸線，各大電力投資商對海上風(fēng)電項目或已經(jīng)取得合作開發(fā)的意向，或已經(jīng)取得了地域開發(fā)利用權(quán)，或已經(jīng)直接啟動了前期研究工作，僅廣東沿岸就有好幾家投資公司開展了上述相關(guān)工作。但海上風(fēng)電項目在開發(fā)程序、風(fēng)電設(shè)備設(shè)計、特殊環(huán)境條件與陸上風(fēng)電項目又有很大的區(qū)別，沒有充分的技術(shù)準(zhǔn)備和積累將給投資行為帶來極大的風(fēng)險。在開發(fā)海上風(fēng)電項目的過程中，歐洲一些國家的海上風(fēng)電項目開發(fā)經(jīng)驗值得我們借鑒。瑞典是第一個海上風(fēng)場的國家，早在1990，瑞典便在其東海岸建起海上風(fēng)場、緊接著便是丹麥、英國以及荷蘭，他們是第一批開發(fā)海上風(fēng)場的國家，他們擁有海上風(fēng)場的第一次經(jīng)驗。這些風(fēng)場都有一個共性：水深淺于10m, 離岸少于10km，風(fēng)機臺數(shù)少于30臺。投資費用大概是2200歐元/kW。每年的運行費用為投資費用的1%。緊接著的第二批風(fēng)場以水深深于20m, 離岸大于20km，風(fēng)機臺數(shù)在100到200臺之間?？紤]了風(fēng)強度以及海浪等環(huán)境的因素。第一批的風(fēng)場與第二批的風(fēng)場除了以上的不同外，第二批風(fēng)場的年運行費用為總投資的5%，此中原因是因為第二批的風(fēng)場離岸遠，水深，受海洋氣候的影響更加嚴重[1]?？偟膩碚f，他們已經(jīng)經(jīng)歷過發(fā)展—總結(jié)—再發(fā)展的一個過程，尤其是對第一批開發(fā)的海上風(fēng)電項目的經(jīng)驗使他們認識到：充分認識海上風(fēng)電的利弊將決定其項目開發(fā)的風(fēng)險程度。相對陸上風(fēng)電項目來說，海上風(fēng)電項目面臨的挑戰(zhàn)有：更高的投資和運行、維護費用;更多的結(jié)構(gòu)需求;安全和可靠性的更高要求;進入困難;交通工具的安全性問題等。而在華南地區(qū)海域開發(fā)海上風(fēng)電項目，必然要考慮到亞熱帶海洋性氣候?qū)︼L(fēng)機的挑戰(zhàn)!海洋氣候?qū)︼L(fēng)機發(fā)電機、變壓器、油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等設(shè)施的影響;雷擊、高濕度、臺風(fēng)等各種氣候特點的分析;還要考慮亞熱帶氣候和海洋條件中的風(fēng)機設(shè)計，等等。

　　

　　鹽霧和海水的侵蝕：濕度高是海上風(fēng)場的共同特征，潮濕與帶有鹽份的空氣會對暴露在外的風(fēng)機設(shè)備產(chǎn)生腐蝕;因此，海上風(fēng)機的發(fā)電機以及變壓器等電器的設(shè)計應(yīng)考慮此因素。風(fēng)電機在海上運行時，破碎浪躍過發(fā)電機艙頂部的情形是有可能出現(xiàn)的，作為機艙中的變壓器和電機等電器部件，受離岸的氣候條件、空氣中侵蝕的鹽份影響，變壓器可能出現(xiàn)的問題是絕緣不正確，絕緣故障引起短路;發(fā)電機的問題則在于線圈沒有發(fā)揮其功能。這些經(jīng)驗教訓(xùn)已經(jīng)不同程度地發(fā)生在歐洲的海上風(fēng)電項目上，而荷斯韋夫(Horns Rev)風(fēng)電場教訓(xùn)引出的一項設(shè)計變化是：修改風(fēng)機的冷卻進氣通道，避免變壓器暴露在進入的含鹽水空氣流中。

　　

　　歐洲的海上風(fēng)場所在的海域北海(Nord See), 波羅的海(Baltic See)位與N50°到N65°之間。而中國東南沿海緯度大約在N18°到N25°之間。一個位于溫帶與亞寒帶，一個位于亞熱帶，緯度不同引起的氣候條件截然不同。因而對風(fēng)機性能的要求也有所不同。除了同樣應(yīng)該考慮潮濕，鹽霧等海上風(fēng)場共同的因素外，還應(yīng)考慮南部沿海的特殊氣候條件對海上風(fēng)電技術(shù)所提出的挑戰(zhàn)。

　　

　　雷擊的影響：華南地區(qū)是我國多雷暴區(qū)域，這是由于該地區(qū)氣溫高，濕度大，每當(dāng)冷暖空氣交匯，以及熱力對流的旺盛發(fā)展都會引起雷暴的頻繁出現(xiàn)，海上的雷暴情況暫時不被人類所清楚，僅雷暴登陸后對人類的生命財產(chǎn)的破壞卻年年都有新聞，而對風(fēng)電項目影響較大的如紅海灣風(fēng)電項目，由于該風(fēng)電項目正處于雷電高發(fā)區(qū)，且雷電強度發(fā)現(xiàn)有超過國標(biāo)規(guī)定的100KA的強度值，給電器設(shè)備和由于電氣故障而造成的葉輪失速而造成的設(shè)施破壞十分嚴重。因此，海上風(fēng)電項目規(guī)劃選址時，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用雷電定位系統(tǒng)，運用相關(guān)技術(shù)和計算機在線實時監(jiān)測技術(shù)，可實時探測云對地雷擊的時間、位置、電流幅值、極性、回擊次數(shù)等參數(shù)。

　　

　　臺風(fēng)的影響：風(fēng)機在按風(fēng)速威布爾(weibull)曲線進行優(yōu)化設(shè)計時，一般地區(qū)的極大風(fēng)速與平均風(fēng)速之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，但在華南由于受西太平洋暖濕氣流的影響，按IEC標(biāo)準(zhǔn)選擇的適合某地年平均風(fēng)速的風(fēng)機將可能不具備抗臺風(fēng)的能力，而華南海上臺風(fēng)的形成，少則幾個，多則十多個，其中不乏具備極大破壞力的臺風(fēng)。據(jù)1949～1981共33年統(tǒng)計資料[2],南海熱帶氣旋共514次，平均每年15.57次，其中熱帶風(fēng)暴11.1次。熱帶風(fēng)暴活動多集中在10°N以北海區(qū)，10°N以南少見。而一個具體的局部地區(qū)，此處僅列在珠江口以西至吳川一帶登陸的臺風(fēng)，自1949年至2003年55年間，年平均1.62個。

　　

　　基于臺風(fēng)在登陸后對陸上風(fēng)電場的破壞影響，人們不禁對在南方開發(fā)建設(shè)海上風(fēng)電項目十分擔(dān)心，針對這種情況，有關(guān)部門已經(jīng)開始行動起來，結(jié)合多年在華南追臺風(fēng)的經(jīng)驗，通過對華東和華南地理位置的分析比較后，大膽提出了一些新的建設(shè)性意見，在其多年的追臺風(fēng)經(jīng)歷中，廣東省內(nèi)還沒有超過70米/秒的極大風(fēng)，但在福建和浙江卻出現(xiàn)了，考慮到臺灣海峽的地形作用，臺風(fēng)在到達這里時存在加速的可能性;另一個更有力的發(fā)現(xiàn)是，臺風(fēng)“回奕”時的風(fēng)速有時會大于臺風(fēng)初至?xí)r的風(fēng)速;有鑒于此，可以推定臺風(fēng)極大風(fēng)值的增大與地形的變化有關(guān)，相對而言，臺風(fēng)在經(jīng)過海面時，由于不存在失壓或加速作用因子，對華南沿海海面上臺風(fēng)的極大值的分析計算應(yīng)該不同于陸上。當(dāng)然，這一推斷還有待海上測風(fēng)工作和相關(guān)工作的進一步實證，但如果這一分析是正確的話，對臺風(fēng)的破壞顧慮就可以減少很多[2]。

　　

　　炎熱與強烈的太陽輻射：為了適應(yīng)炎熱與潮濕環(huán)境，應(yīng)要求風(fēng)機的設(shè)計考慮極端溫度的影響。除了氣候炎熱之外，再加上在機艙上強烈的太陽輻射，容易造成風(fēng)機的運行溫度過高，過高的運行溫度對齒輪箱、發(fā)電機、電子設(shè)備以及控制系統(tǒng)，都會有較大的威脅。在這種情況下，散熱系統(tǒng)必須特殊考慮。比如，當(dāng)環(huán)境溫度較高時，齒輪箱內(nèi)油的溫度升高，潤滑油的潤滑性能將變差，在炎熱的環(huán)境下風(fēng)機的潤滑更多采用主動冷卻的方法，且應(yīng)該考慮加強。此外，強烈的日光照射和紫外線輻射，對防腐層的使用壽命的影響，因此也對機艙外殼所采用的防紫外線材料提出了要求。

　　

　　華南海上風(fēng)電項目可能受到遇到的特殊條件還有：1、熱帶風(fēng)暴可撳起波高10～14m以上的大浪，這種大浪對結(jié)構(gòu)的損壞和風(fēng)機受力計算模型的設(shè)定，目前還沒有較好的解決方案，還有待人們做更進一步調(diào)研;2、在相當(dāng)大的范圍內(nèi)存在低壓氣旋帶，其將導(dǎo)致當(dāng)?shù)仫L(fēng)速輪廓圖出現(xiàn)并不是在一定范圍(如h=100米)內(nèi)風(fēng)速隨高度的增加而增大，相反，在其間某個高度會出現(xiàn)風(fēng)速較大下降的情況;3、此外，還應(yīng)考慮偏航齒輪暴露于空氣中，其潤滑脂也暴露在炎熱，帶有鹽份的空氣中，潤滑性能的應(yīng)如何保證等問題。

　　

　　除此之外，惡劣的海上環(huán)境對風(fēng)機的運行維護以及維修所造成的重重困難應(yīng)更加予以重視。因此，中國華南沿海海上風(fēng)電由于其與現(xiàn)有的歐洲海上風(fēng)場由于地理位置的不同而存在較多的特殊性。這些特殊性無論可預(yù)見或不可預(yù)見，都對海上風(fēng)電技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。而借鑒歐洲海上風(fēng)電的發(fā)展歷史，對風(fēng)電技術(shù)、海洋生態(tài)[3]、風(fēng)險以及運行費用等因素進行理性的綜合的考慮。

　　

　　針對上述特殊條件的分析，我們可以將上述各因素考慮至海上風(fēng)電項目的開發(fā)程序中來，做到重點關(guān)注、有序推進、總結(jié)經(jīng)驗、控制風(fēng)險。

　　

　　在項目初始階段，取得相關(guān)職權(quán)部門的授權(quán)，此階段的控制在于確定調(diào)研應(yīng)該進行至何種深度。這個階段的調(diào)研主要包括地球物理學(xué)、地球技術(shù)勘探，分析海床及其土壤狀況，海底地形情況[4]，調(diào)查范圍內(nèi)的海流運動情況，潮汐、波浪的實測統(tǒng)計。從目前的經(jīng)驗來看，地球物理學(xué)、地球技術(shù)地勘參數(shù)、海流、潮汐實測參數(shù)等，為獲得項目授權(quán)、設(shè)計過程的提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。同時對相關(guān)區(qū)域的可用性研究，尤其是與海洋、漁業(yè)、軍事、環(huán)保、航道、生態(tài)[3]等部門的預(yù)可行性研究是十分必要的;結(jié)合上述可能存在的特殊條件所帶來的項目風(fēng)險來選定可以進行海上風(fēng)電場的區(qū)域;確定海上風(fēng)電場的接入方案和線路;進行為期至少一年的測風(fēng)工作;確定規(guī)模和主要的方案;可行性研究、立項、設(shè)計、施工等。其中，對擬定場區(qū)的確定、風(fēng)機設(shè)備的選型、工程施工、維護和運行都要考慮華南特殊氣候?qū)ι鲜龉ぷ鞯挠绊憽?/div>