110617-福建能源研究会-海上风电的发展-全

海上风电的发展THEDEVELOPMENTOFOFFSHOREWINDPOWER施鹏飞ShiPengfei中国可再生能源学会风能专业委员会ChineseWindEnergyAssociationE-mail:[e-mail]2011年6月17日June17,2011海上风电的历史HistoryofoffshoreWindPower20世纪90年代开始探索海上风电。In1990’s,startingtoexploreoffshorewindpotential.从2000年起用兆瓦级机组建立海上风电场，单机容量2MW到3.6MW。From2000toestablishoffshorewindfarmbyMWsizewindturbine,mostofthemare2MWto3.6MW.专门为海上风电开发的5MW样机于2004年先安装在陆地上试运行，2006年再装到海里，2008年才用于风电场。Theprototype5MWwindturbinedesignedforoffshorewasinstalledonshorein2004，aftertwoyearserectedoffshorefordemonstration,in2008thistypeofturbinewereusedinwindfarm.海上风电的历史HistoryofoffshoreWindPower海上风电运行条件恶劣，发生过机舱成批拆下修理和海上变电站烧毁的事故，损失严重。Duetobadoperationconditions,failuressuchaschangeallnacellesandburningtheoffshoresubstationwerehappened,resultingbiglosses.由于海上风电对机组要求极其严格，风险很大，只有少数制造商提供海上风电机组。Extremhighrequirementsandmorerisk,onlyfewmanufacturersareabletosupplyoffshorewindturbine.数据来源：丹麦BTM咨询公司Source:BTMConsultant海上风电的历史HistoryofoffshoreWindPower各国每年装机容量（单机容量）Annualinstallation(turbineratedpower)bycountryMW1991-19972000200120022003200420052006200720082009丹麦DK1040(2)183(2,2.3)166(2.3)228(2.3,3)荷兰NL1910.5(1.5)108(3)120(2)瑞典SW2.810(2)110(2.3)30(3)爱尔兰IR25(3.6)英国UK4(2)60(2)60(3)90(3)90(3)90(3.6)194(3.6)306(3.6)比利时BE30(5)德国GE60(6)中国CN63(3)海上风电的历史HistoryofoffshoreWindPower各制造商每年装机容量（单机容量）Annualinstallation(turbineratedpower)bymanufacturerMW1991-19972000200120022003200420052006200720082009Siemens5(0.45)40(2)23(2.3)166(2.3)200(2.3,3.6)194(3.6)513(2.3,3.6)Vestas27(0.5-0.6)4(2)10(2)160(2)60(2)60(2)90(3)198(3)120(2)21(3)REpower30(5)60(6)Sinovel63(3)GE11(1.5)25(3.6)WinWind30(3)海上风电现状Statusofoffshorewindpower世界海上风电2010年当年新增容量144万kW。In2010,thenewlyincreasedcapacityofoffshorewindfarmis1444MW.截止2010年底，累计装机容量355万kW。bytheendof2010,theaccumulatedcapacityhasreachedto3.55GW.2010年海上风电占风电总装机容量2亿kW的1.8%。In2010，theoffshoreis1.8%tothetotalwindpowerinstallation200GW.海上风电现状Statusofoffshorewindpower2010年世界新增海上风电装机的国家和容量(MW)Countriesofthenewlyincreasedintalledcapacityofoffshorewindfarmintheworldin2010(MW)英国UK丹麦Denmark比利时Belgium德国Germany中国China92520716510839海上风电现状Statusofoffshorewindpower2010年世界累计海上风电装机的国家和容量(MW)Countriesoftheaccumulatedcapacityofoffshorewindfarmintheworldin2010(MW)英国UK丹麦Denmark荷兰Netherlands比利时Belgium1819833247195德国Germany瑞典Sweden中国China爱尔兰Ireland16816310225海上风电现状Statusofoffshorewindpower2009年世界海上风电机组的制造商市场份额(MW)Marketshareofmanufacturersforoffshorewind2009(MW)Siemens(incl.Bonus)Vestas(incl.NEGMicon)REpower(incl.Alstom)11447509054%36%4%华锐SinovelGE(incl.Enron)WinWind6336303%2%1%海上风电现状Statusofoffshorewindpower目前存在的主要问题：Hamperedbyfollowingfactors:融资困难。Lackofinvestmentcapital.能提供海上风电机组的很少。Fewsuppliersofmarinegradeturbines.电网制约。Lackofgridcapacity.建设运营成本高。德国海上风电上网电价0.15欧元/kWh。Highcostofinstallationandoperation.海上风电的未来Futureofoffshorewindpower欧洲风能资源图WindmapofEurope海上风电的未来Futureofoffshorewindpower对2015年累计装机的预测forecast2015cumulative(MW)Belgium比利时1107Denmark丹麦1235France法国1220Germany德国3410Netherlands荷兰597Sweden瑞典1043UK英国7209USA&Canada美国和加拿大1680China中国502Others其他487Total合计18490海上风电的未来Futureofoffshorewindpower在欧洲德国和法国将加快发展，英国和丹麦保持增长。InEurope,GermanyandFrancewillspeedup,whileUKandDenmarkmaykeepgrowth.美国陆上风电距离负荷中心远，跨州输电困难，正在启动海上风电。IntheUSAonshorewindpowerfarfromloadcenters,difficultintransmissioncrossstate,nowstarttodevelopoffshorewindpower.更多的机组和安装设备制造商投入海上风电技术研发，有利于降低成本。MoremanufacturersofwindturbineandinstallationequipmentinvolvedinoffshoretechnologyR&D,availabletoreducethecost.电网连接及其他不确定因素将制约海上风电的发展。Gridconnectionandotheruncertaintieswouldbetheconstraintsforoffshoredevelopment.OffshorewindfarminLillgrund,Sweden(Picture:SiemensAG）•BarrowOffshoreWindFarmintheUK三、取得成功的经验和技术•海上风电基础和施工风电场基础目前使用较广泛的有5大类，分别是重力基础、单基桩基础、导管架基础、吸入沉箱基础和浮式基础。其中在实际中有广泛的应用的三种基础形式见图。three90metrelongpylons,whicharedrivenintotheoceanbedtosupporttheoffshorewindturbines.bovethewatersurfacetheturbinestandsonacrosspiececonnectedtothepilings,whichisaccuratelylevelledusingEnerpac'sSynchronousLiftingSystem.TheC-Powerprojectusesagravity-basedfoundationdesign,Theyweighabout3,500tonesempty,anddoublethatfull(for25mwaterdepths).a300ton(notcountingtherotor)SiemensistestinganewgealessconzeptforwindturbinesThepurposeoftheinstallationistoevaluateiftheDirectDrivetechnologymaybecompetitivewithgearedmachinesforlargerturbinesizesSWT-3.0-101directdrivewindturbinePermanentmagnetgeneratorFullscaleconverterGE4.0-110海上风电设备运输•海上风电机组吊装•海上风电的送出电网传输包括交流输出（AC）和直流输出(DC)两种。如果海上风电场离岸较远，电网有功功率损失较重，不适宜使用交流输出形式而适宜采用高电压直流（HVDC-HighVoltageDC）输出形式。AC和DC电能传输效率对比电力送出工程•海上风电的运行维护海上风电场的运行和维护成本要高于陆地风电场。主要是海上风电常受到恶略的自然环境、复杂的地理位置和困难的交通运输等方面的影响，运行和维护中成本过高。随着不断地向远海海域开发大型风电场，海上风电场的运行和维护成本会不断加大。•漂浮式海上风电试验挪威建造的世界上第一个漂浮式风电场，Hywind公司成功解决了漂浮式风电场设计和建造关键技术问题，取得了令人惊叹的成果。这个漂浮式海上风电试验场离岸约30公里，水深220米，安一台Simens2.3MW风电机组。现场风力强劲，处于满发状态。当时浪高3米，但十分稳固。据介绍所有技术已到实用阶段。目前的主要任务是要减少重量以便减少成\本。右图是这台深海风机的示意图。有关具体数据如下：1、海上漂浮式基础，可用于水深120-700米的深海；2、风机重量138吨；3.纤绳100米；4.排水量5300立方米；5.水线直径6米；6.钢制塔和钢质水下结构;7.空气动力变桨调节；8.海上组装,适合北海极端环境等等。中国海上风电发展现状风能资源储量及分布我国海上风能资源丰富，具备大规模发展海上风电的资源条件。根据中国气象局风能资源详查初步成果，我国5～25米水深线以内近海区