導(dǎo)語

全球深遠海風電資源占總量70%，且深遠海風力資源質(zhì)量較高、開發(fā)對自然環(huán)境與人員經(jīng)濟活動影響較小，具備較大經(jīng)濟價值。我國目前規(guī)劃的近海風電裝機規(guī)模為100GW、深遠海風電裝機規(guī)模為300GW，目前已開發(fā)30GW近海風電資源，海上風電逐步向深遠海進發(fā)。

海上風電開發(fā)現(xiàn)狀

中國近海風電規(guī)劃裝機規(guī)模約100GW，目前裝機量約34GW，還有約60GW的開發(fā)空間。十三五末海上風電裝機量約10GW ,十四五各省規(guī)劃裝機總量約50-60GW，以近海風電為主，若十四五目標順利達成，近海風電開發(fā)空間僅30-40GW，資源即將開發(fā)完畢。近海開發(fā)面臨很多限制條件，如對出行和航道的影響、生態(tài)保護等，深遠海發(fā)展風電不會占據(jù)海岸線和航道資源，能夠減少或避免對沿海工業(yè)和居民的影響。深遠海風電規(guī)劃裝機約是近海風電的3倍，潛在開發(fā)資源約290GW。

深遠海風電開發(fā)現(xiàn)狀

近海風電一般采用樁基和導(dǎo)管架等固定式基礎(chǔ)，隨著深度增加，固定式基礎(chǔ)成本成指數(shù)式上升，深遠海風電一般采用漂浮式基礎(chǔ)，即漂浮式風電。2009年Equinor開發(fā)全球首臺漂浮式海風機組Hywind I以來，經(jīng)歷單臺樣機試驗（2009-2015年）到小批量示范風場（2016-2022年）的發(fā)展歷程。當前全球漂浮式海風在海風累計裝機容量中占比不足1%，尚不具備大規(guī)模經(jīng)濟開發(fā)的條件。

國內(nèi)一直在跟進漂浮式的研發(fā)，截至2023年6月，我國漂浮式海風項目已投運3個，裝機規(guī)模18.95MW。國內(nèi)漂浮式海風在建項目當前共4個，其中中電建海南萬寧漂浮式海上風電項目是全球最大規(guī)模的商業(yè)化漂浮式海風項目，項目規(guī)劃總裝機容量100萬kw，分兩期進行開發(fā)。一期建設(shè)規(guī)模為12臺單機容量16MW以上的風機，裝機規(guī)模20萬kw，預(yù)計2025年底建成投產(chǎn)；二期建設(shè)規(guī)模80萬kw，計劃2027年底建成投產(chǎn)，標志著我國漂浮式海風由單臺樣機試驗階段開始轉(zhuǎn)向規(guī)模化開發(fā)階段。

深遠海風電基礎(chǔ)技術(shù)

風機基礎(chǔ)是機組賴以持續(xù)穩(wěn)定工作的平臺，是海上風電場的重要組成部分，對風電項目的運行質(zhì)量和投資效益影響較大。按照基礎(chǔ)是否與海床直接接觸，海上風電基礎(chǔ)分為著床式和漂浮式兩種結(jié)構(gòu)形式，或稱為固基和浮基。著床式基礎(chǔ)與陸上風電類似，包含單樁基礎(chǔ)、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)等，適用于近海區(qū)域(水深小于50m的情況)，已被大量應(yīng)用于目前已建成的海上風電場，技術(shù)成熟，經(jīng)驗豐富。漂浮式基礎(chǔ)指塔筒不與海床直接接觸，通過錨索或纜繩將其與海底相連，使風電機組可在某一相對固定區(qū)域內(nèi)自由移動，該類基礎(chǔ)目前主要處于研發(fā)和示范階段，但對海洋環(huán)境的適應(yīng)性較強，與著床式基礎(chǔ)相比施工難度較小、運維成本低，因此在發(fā)展深海風電方面具有良好的應(yīng)用前景。

漂浮式基礎(chǔ)主要包括四種類型，分別是立柱式平臺、半潛式平臺、張力腿平臺和駁船型平臺，四種基礎(chǔ)的性能和使用場景有所區(qū)別。

立柱式：平臺呈現(xiàn)圓柱形，吃水較大，運用水深需大于100米。主體結(jié)構(gòu)由浮力和壓載艙、過渡段、系泊系統(tǒng)組成，通過壓載艙促進平臺的浮心高于重心，保持良好的穩(wěn)定性。立柱式基礎(chǔ)安裝和大部件更換相對困難，對工作水深有較高要求

半潛式：主體結(jié)構(gòu)多為三、四浮筒結(jié)構(gòu)，通過對各浮筒壓艙程度調(diào)節(jié)保持平衡。適用水深大于40米，設(shè)計靈活，運輸安裝難度較小，可采用濕拖法運輸，技術(shù)較為成熟，我國目前大部分漂浮式風電基礎(chǔ)均運用半潛式。

張力腿式：基礎(chǔ)控制平臺的浮力大于自重，借助錨固在海底的拉索維持穩(wěn)定，通過向下的系泊張力平衡浮體向上的超額浮力。安裝過程較復(fù)雜，張力腿結(jié)構(gòu)造價較高，適用水深大于40米。張力腿式平臺水平方向易受到波浪和水流作用力，形成面內(nèi)橫蕩、首搖、縱蕩運動。

駁船式：呈現(xiàn)四邊形中間鏤空結(jié)構(gòu)，類似于船型，良好的阻尼作用改善整體運動性能。適用水深大于30米，結(jié)構(gòu)形式簡單，便于批量化組裝，穩(wěn)定性較好，建設(shè)成本較低，可采用濕拖法運輸。駁船式平臺重心較高，對波頻相應(yīng)較為敏感，需對平臺運動頻率進行優(yōu)化。

目前階段，立柱式和半潛式技術(shù)可行度較好，處于小批量示范風場階段，但立柱式整體成本較高，半潛式的商業(yè)化和規(guī)?；瘧?yīng)用前景最為廣闊。駁船式處于小容量樣機試驗階段，張力腿式處于單機樣機試驗階段。從水深適應(yīng)性方面來看，半潛式的水深適應(yīng)能力較強，可以滿足在30米以上水深海域的使用。我國海域大陸架總體較平緩，半潛式在現(xiàn)階段過渡水深范圍（40-60米）的漂浮式風電項目中頗具應(yīng)用潛力。而張力腿和單立柱平臺適用水深至少在60-80米，我國深遠海風電開發(fā)尚未大范圍達到此深度，所以應(yīng)用有限。

深遠海風電成本

Equinor披露的數(shù)據(jù)顯示，Hywind Tampen漂浮式海風項目總投資近50億克朗，單位投資約4萬元/kw。國內(nèi)漂浮式海風的發(fā)展相對滯后，整體投資成本要高于歐洲，據(jù)公開信息披露，“三峽引領(lǐng)號”造價2.44億元，單位造價為44364元/kw。海裝扶搖號造價超過3億元，如果按3億元的總成本計算，單位造價為48387元/kw。國內(nèi)近海固定式海風單位造價約為1-1.4萬元/kw，僅相當于漂浮式海風的三成。漂浮式海風造價高昂的主要原因在于，漂浮式海風尚處于驗證和試驗階段，安全穩(wěn)定運行優(yōu)先，單臺樣機未能有效發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)。海南萬寧深海風電項目一期于2023年6月招標完成，招標價格2.2萬元/KW。由于我國海上風電已經(jīng)停止補貼，全面實現(xiàn)平價上網(wǎng)，2.2萬元的成本價格仍處于較高水平。

以圖示樣機成本分布為例，漂浮式海風中的風機占比較低，浮式基礎(chǔ)、系泊系統(tǒng)、施工安裝的比重較高。風機占比較低，降本路徑主要為大兆瓦。浮式基礎(chǔ)的降本路徑為減少用鋼量、鋼土混用，結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化以降低冗余設(shè)計，以及最大限度地減少昂貴的海上作業(yè)時長等措施。系泊系統(tǒng)的降本路徑是使用輕質(zhì)材料降低系泊鏈重量和共享錨固。施工可以通過增加安裝運維船、提高施工效率、項目綜合開發(fā)來降低施工成本，我國海上風電安裝船數(shù)量較多，近兩年施工船只新建成數(shù)量較多，施工安裝成本逐漸下降。

漂浮式海風預(yù)計到2025年總體降本幅度接近40%。根據(jù)中國電建海風公司董事長閆建國的采訪，海南萬寧一期200MW項目的目標為降本至25元/W，二期800MW項目的目標為降本至20元/W以下。中國海裝預(yù)測，到2025年，國內(nèi)漂浮式海風可能達到相對有競爭力水平，投資成本有望降至每千瓦2萬元左右，預(yù)計在2030年前后降至與固定式海風相當?shù)乃?，達到每千瓦1-1.5萬元。

深遠海風電的發(fā)展趨勢

中短期來看，沿海各省“十四五”規(guī)劃仍以近海海域開發(fā)居多，但深遠海風也已經(jīng)起步，有望在“十五五”和“十六五”逐步規(guī)?；l(fā)展。截至2022年，我國海風累計裝機容量超過30GW，但裝機區(qū)域主要分布在近海。從各省的“十四五”海風發(fā)展規(guī)劃來看：1）廣東、福建和江蘇等三個傳統(tǒng)海風大省的規(guī)劃發(fā)展空間依然領(lǐng)先，而海南、山東、遼寧和廣西等省份的海風發(fā)展則有望明顯提速；2）結(jié)構(gòu)方面各省仍然以近海海域開發(fā)為主，但部分省份也開始提及深遠海風的整體規(guī)劃，并給出了明確的時間和裝機量化目標。結(jié)合現(xiàn)階段我國漂浮式項目的實施情況，預(yù)計漂浮式深遠海風將在“十五五”、“十六五”期間逐步開始投建。遠期來看，中國沿海省份漂浮式海風發(fā)展?jié)摿薮?，未來海上風電項目項目會逐步走向深海和遠海，開展大規(guī)模漂浮式風電建設(shè)。據(jù)國家能源局委托水電總院牽頭開展的全國深遠海海上風電規(guī)劃，全國共將布局41個海上風電集群，預(yù)計深遠海海上風電總?cè)萘考s達290GW。