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海上风电与陆上风电对比分析(上)

日期:2021-06-21    来源:千尧科技

能源资讯中心

2021
06/21
09:09
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关键词: 海上风电 陆上风电 风电产业

陆上风电经过多年的发展,已形成成熟的技术和服务市场。然而,随着陆上可开发土地资源和风能资源的日益稀缺,海上风电已逐渐成为一种发展趋势。海上风电不是简单地把陆上风电移到海上,而是与陆上风电具有明显的不同。由于风电场布设位置的改变,带来风机装备设计制造、风电场选址开发、建设运维等一系列的变化与挑战。为此,应借鉴陆上风电发展的成功经验,结合自身特点,完善技术市场和服务市场,推动海上风电健康稳定发展,实现陆上风电与海上风电的共同稳定发展,为发展提供强劲动力。

海上风电与陆上风电发展现状

1、陆上风电发展现状

虽然我国风能产业起步较晚,但通过一系列的引进、消化、吸收,我国陆上风电技术已逐步实现了自主创新,风电产业的发展取得了可喜成绩。风电已成为我国能源结构的重要组成部分。

陆上风力发电在我国具有丰富的陆上风能资源,具有良好的先天开发条件。风力资源主要分布在“三北”地区,云贵高原和东南沿海地区次之。受风能资源分布和开发难度等因素的影响,我国陆上风电发展过程呈现“从北向南”“从戈壁平原到山区”“从集中到分散”的特点。陆上风电机组容量也从55kW发展到目前2~3MW的主流容量。从政策层面看,为促进我国风电产业的发展,国家相继出台了《可再生能源法》《关于完善风电上网电价政策的通知》《分散风电项目开发建设暂行管理办法》以及绿色电力证书、可再生能源电力配额制度等鼓励政策和激励措施。

尽管取得了一些成绩,但陆上风电的发展也面临着诸多问题。比如,就近消纳能力不足,远距离输送通道容量有限,弃风限电,开发方式粗放,风能资源勘探不科学,设计水平参差不齐,风电机组可靠性有待提高,技术壁垒严重,运行管理水平落后等等,都对风电行业的健康发展提出了挑战,需要在今后的工作中不断完善。

2、海上风电发展现状

目前,我国海上风电新增装机量已位居全球第一,且海上风电累计装机容量占全球的23%,达6.7吉瓦,排在英国(9.7吉瓦)和德国(7.5吉瓦)之后,位居世界第三。

海上风电的开发区域由近及远可分为潮间带、潮下带滩涂、近海以及远海,目前已建成的风电项目均为滩涂和近海风电场。海上风电具有很多优点,风能资源稳定、不占用土地资源、无消纳问题等。但是,海上风电同样面临着巨大的技术难题,风能资源评价、海洋水文测量、地质勘察等基础工作开展不足,风电机组基础建设成本高,海上施工作业难度大,施工装备市场不成熟,设备运行环境恶劣,工程管理和生产运维经验严重不足,标准体系不完善等。同时,在开发过程中,还要考虑对军事、航运、海洋生态保护等方面的影响。海上风电已经进入大规模发展阶段,面对行业存在的问题和挑战,需要借鉴陆上风电发展经验和教训,通过不断地实践和创新,努力推进海上风电产业健康持续发展。

陆上风机和海上风机

海-陆风电的差异分析

首先,与陆上风电相比,在海上开发风电,有着显而易见的不同,主要表现在以下几个方面。

1、前期因素影响

陆上风电项目而言,影响前期工作的主要因素是用地问题。主要涉及风能资源、征地和土地利用规划、工程地质、环境保护、交通状况、并网条件等因素。

海上风电项目在前期需考虑的因素要相对复杂。首先,由于海上风机安装的施工难度较大,工程开始之前需要在海上树立测风塔,并对海底地形及运动、工程地质等基本情况进行观测等。同时,前期需结合风电场规划情况,提前筹划风机安装时需要的特种船只,释放施工过程复杂、成本较高的风险。此外,海上风电项目还需要与海洋、海事、环保、军事、电网、港口等相关部门协调沟通,避免风电场与其产生不利的干涉影响。

2、风电机组选型

陆地平原地区,风力发电发展先天不足,而公路运输等因素对机组选型影响较小。随著陆地风力发电的发展,土地类型及风能资源状况对机组选择的影响愈加明显,土地资源的短缺使风力发电朝着大容量的方向发展,而低风速风力发电的大规模开发,又促使高塔筒、大叶片技术的制造商进行研发。所以,随着需求导向的逐步明晰和技术水平的不断提高,高塔、长叶片、大容量成为了风电机组发展的方向。

与陆地风电相比,海上及潮间带风电机组所处的环境与陆地条件截然不同,海上风电技术远比陆地风电复杂,在设计和建设海上风场过程中,我们将不得不考虑海上恶劣自然条件和环境条件带给我们的影响。海上风力发电机组面临着风、波浪、流等多重载荷的考验,对风电机的支撑结构和叶片要求很高,例如盐水对设备的腐蚀,冰、船舶等的意外碰撞。

3、施工及运维

当前国内设备市场对陆上风电的建设要求已完全满足,陆上风电的建设相对简单。陆地风电一般采用大型车辆运输叶片、塔筒等设备,在装机就位处就地完成各个部件的安装,吊装方式为“主吊+副吊”组合形式,根据风电机组设备的重量选择相应吨位的汽车吊或履带吊。陆地风力发电施工进度主要受整机、塔筒等设备供应能力和大风、雨雪等天气因素影响。

陆地风力发电机组的运行维护已逐步市场化和规范化。风力发电机组均采用集中监控模式,中央控制室能实时监控各机组设备的运行状况,一旦发生故障停机,维修人员立即赶往现场进行维修消除。除了雨雪、大雾、大风等恶劣天气外,陆地风力发电站一般能迅速、及时地进行现场检修。对叶片、发电机、齿轮箱等大型部件的维修更换,陆上风电场也已形成了较为成熟的市场,吊装设备、技术人员、安装工人、技术改造等,都已市场化、透明化。集控中心、零配件仓库、区域大修等新技术、新理念、新模式的不断发展,提高了风电场的运行维护水平,使风电场得到更好的管理。就人员要求而言,陆上风电操作人员应具备相应的技术资格,接受过电力、机械、控制等专业知识培训,并取得电工证、登高证等特种作业证书。

伴随着海上风电的快速发展,海上风电施工设备的市场缺口也很大,设备数量和技术能力不足,码头资源和运输能力有限。海洋风力发电机组的安装一般可以采用整体安装或分段安装的方式。整个吊装过程中,吊装次数少,海上施工周期短,但需要在陆地上设置装配场,同时对码头装载能力、驳船装载能力、吊装吊装能力提出了很高的要求,且存在运输风险;分段吊装过程中,吊装次数多,吊装周期长。当前,海上风力发电主要采用分段装机方式。针对海上复杂的施工环境,在海上风电建设过程中,还需对海洋气象、潮位等信息进行监测,以充分利用施工窗口期,及时合理地安排施工期。

就维护而言,海上风电设备的维修和保养难度大,费用高,直接影响风电成本;海上风电操作人员必须经过系统培训,不仅要具备电气、机械等专业知识,还要具备海洋水文气象相关知识;不仅要取得电工证、登高证等特种作业证,还要具备海上求生、海上自救、船舶靠泊等基本技能。当前,海上风电在智能化运营方面也不断进行了大量的研究,希望通过大数据平台、故障预警、智能诊断、运营策略优化、备件管理等技术来提高运营水平和效率,降低运营成本。

 海上风电和陆上风电施工特点对比

海上风电和陆上风电运维特点对比

4、小结

因此,与陆上风电相比,海上风电相对成本较高,据国网能源研究院统计,海上风电的平均投资成本约为陆上风电的2.8倍。



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