Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized 中国 世界银行 的挑战：实施指南 澳大利亚政府援助项目 海上风电及大型陆上风电基地面临 54746 亚洲可持续发展与替代能源项目 中国：海上风电及大型陆上风电基地面临的挑战 联合出品：中国国家能源局 世界银行 支持单位：澳大利亚国际发展署 亚洲可持续发展与替代能源项目 版权©2010 国际复兴开发银行/世界银行集团 美国华盛顿特区西北区H街1818号 邮政编码：20433 版权所有 2010年3月美国第1次印刷 本书仅代表作者的观点，不代表澳大利亚国际发展署的观点。 本书中所述观点和结论仅代表作者本人，与世界银行及其分支机构，执行董事会 成员或其代表的国家无关。世界银行不担保本书中所含数据的准确性，同时不对使用 这些数据所产生的后果承担责任。本书中出现的地图里所显示的国家边界、颜色、名 称和其他信息不代表世界银行对任何领土的法律地位的判断，同时也不代表世界银行 认可或接受此种边界划分。 序言 国家能源局局长 张国宝 近年来，随着全球能源、资源和环境问题的突出，特别是全球气候变化日趋明显，风电 越来越受到世界各国的高度重视，并在各国的共同努力下得到了快速发展。目前，全球风电 装机容量已超过了1亿千瓦，风电已成为世界能源的重要组成部分。 为了促进可再生能源的发展，2005年我国颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，明 确了支持可再生能源发展的政策措施，有力地促进了我国可再生能源的发展，特别是风电发 展取得明显进展。到2008年底，全国风电装机超过了1000万千瓦，风电设备制造能力明显提 高。为进一步加快风电建设步伐，根据我国风能资源和电力市场特点，我们提出了“建设 大基地，融入大电网”的发展思路，正在规划建设若干个千万千瓦级风电基地，打造“风 电三峡”。 到目前为止，我国风电建设项目主要位于陆地上，海上风电开发还处于准备和探索阶 段。一般而言，海上的风速较大，特别是不占用土地资源，环境影响小，具备广阔的开发利 用前景。目前，欧洲已投入很大力量发展海上风电，将其作为未来风电发展的重要领域。我 国海岸线长，海域面积辽阔，具备开发建设海上风电的良好条件。东部沿海地区经济发达， 而化石能源资源短缺，海上风能是当地重要的资源优势，开发利用海上风能资源对于增加这 些地区的电力供应、促进经济社会发展意义重大。与陆地风电建设相比，海上风电技术难度 更大，面临许多新的挑战，为做好海上风电开发工作，一是要高度重视海上风电规划工作， 统筹协调风电开发与港口、航运、养殖等用途的关系，科学规划，合理布局，有序建设；二 是要加强海上风电技术研发，进一步提高风电机组可靠性，制订海上风电工程施工方案，形 成一套海上风电工程技术体系；三是要探索海上风电发展机制，积累海上风电开发管理经 验，研究制订海上风电开发建设管理办法和有关政策措施。 通过近年来的努力，我国风电发展取得了很大成绩，展现了良好的发展前景。海上风电是 我国风电发展的一个重大潜在领域，随着这一新领域的开辟，我国风电将会获得更强大的发 展活力，为促进我国能源科学发展、保护生态环境和经济社会可持续发展做出重要贡献。 序言 最近几年，中国的风电发展取得了超乎预料的成就，提前完成了预定的目标。中国第十一 个五年计划提出，到2010年风电的发展将达到500万千瓦，这一目标到2008年就超额完成了。到 2008年底，中国的风电装机容量已经达到1200万千瓦，一跃成为世界排名第四的国家。在接下来 的若干年里，中国的风电发展还将继续快速发展，2020年达到3000万千瓦的目标将提前实现。据 了解，中国政府正在考虑将对这些目标做出重大调整。 为了落实这一风电发展的宏伟规划，实现史无前例的发展目标，中国政府已经在考虑扩大 百万千瓦级陆上风电基地建设规模，着手开发潮间带和海上风电场。要实现这一令人瞩目的发展 远景，还需要加强各项重要领域的研究和分析工作，包括风资源的评估、海上风电场及潮间带风 电场的建设施工技术、风电场并网以及大型风电装机能力的系统运行问题等。中国政府清楚地认 识到，发行风电基地的建设、潮间带以及海上风电的开发，还存在许多技术、管理和资金方面的 挑战，也认识到实行合理的政策和管理法规制度的重要性。 风电的发展也是中国政府、世界银行及全球环境基金会(GEF)合作开展的可再生能源政策 与投资项目——中国可再生能源规模化发展项目(CRESP)的关键领域之一。CRESP项目将利 用4000万美元GEF赠款，支持开展技术援助和能力建设，并利用国际复兴开发银行(IBRD)的 1.88亿美元贷款，建设四个可再生能源发电项目，包括建设两个风电场、一个生物质发电项目、 以及一批小水电项目。 为了使CRESP项目配合政府的发展重点，中国政府委托世行协助编制大型风电基地建设和 海上风电开发的实施指南。在澳大利亚国际发展署(AusAID)以及亚洲可持续发展与替代能源项 目(ASTAE)的协助下，世行得以很快完成了这一任务。 这份报告的出版是合作的成果，主要内容是总结了国际上的经验和教训，为大型风电基地 建设以及潮间带和海上风电开发提供实施指南。我们希望，报告能够对中国的风电发展提供有 益的借鉴。 John A. Roome 世界银行东亚与太平洋地区可持续发展局局长 前言 本书是世界银行和中国国家能源局共同领导开展的“中国开发海上风电和陆上大 型风电基地战略研究”项目的研究成果。本项目得到了澳大利亚国际发展署和亚洲可 持续发展与替代能源项目的支持。 根据项目的研究成果，共出版了以下两本书： 《中国海上风电及陆上大型风电基地面临的挑战：欧洲五国海上风电政策评 述》：本书详细阐述了欧洲各国的海上风电开发政策，并且分析和评价了各种政策的 实施效果。 《中国海上风电及陆上大型风电基地面临的挑战：实施指南》：本书提出了中国 开发海上风电和陆上大型风电基地的实施路线图，同时纳入了“中国海上风电开发及 沿海大型风电基地建设研讨会”的主要结论和建议。 以上两本书都是根据GH公司提交的项目研究成果而编制的。第一本书《欧洲五国 海上风电发展政策研究》未同本书一起出版，而是作为《亚洲可持续发展与替代能源 项目技术报告系列丛书》之一单独出版。 本书主要包括三个部分内容： A部分：主要介绍了GH公司、中国国家能源局领导的国内专家组以及世行专家的 研究发现。 B部分：详细阐述了GH公司的研究报告《中国海上风电和陆上大型风电基地实施指 南》及其附件的内容。 C部分：主要收录了2009年1月召开的“中国海上风电开发及沿海大型风电基地建 设研讨会”的主要结论和建议以及中国政府部门领导和世行专家的发言。 致谢 此文献是世界银行和中国国家能源局共同支持领导开展的、中外有关研究单位和专家参 与的“中国海上风电和大型风电基地发展战略研究”的研究项目成果。本项目得到了澳大利 亚国际发展署和亚洲可持续发展与替代能源项目的支持。 参与本研究项目的世行官员包括Noureddine Berrah，Richard Spencer，Ranjit Lamech，Yanqin Song 和 Defne Gencer。对这个研究项目给予技术支持的专家包括 英国Garrad Hassan Partners公司的Andrew Garrad，Paul Gardner，Weiping Pan 和 David Williams，以及加拿大Alberta Electric System Operator的胡明先生等。 国家能源局可再生能源司副司长史立山先生、能源研究所所长韩文科先生领导并主持了 本项目的实施，能源研究所、中国可再生能源规模化发展项目（CRESP）办公室组织国内 有关院所和公司的专家共同参与了本研究项目，包括中国可再生能源学会风能专业委员会贺 德馨、施鹏飞、秦海岩，中国电力科学研究院新能源研究所王伟胜、陈默子，中国气象局气 象科学研究院杨振斌，中航保定惠腾风电设备有限公司庄岳兴、国华能源投资公司高辉，华 能新能源产业控股有限公司王斯永，中国国电龙源电力集团公司杨校生，三一集团王中炯、 李成峰，中海石油基地新能源公司邹华等。 此文献的顺利出版还要感谢Soren Krohn 先生和Anil Cabraal先生给予的校验， CRESP项目办的工作人员的校对工作，以及编辑Rebecca Kary（英文）和图文设计 Laura Johnson（英文）。 感谢澳大利亚国际发展署（AusAID）为此文献的出版提供了资金支持以及Alan Coulthart，Brian Dawson，Tim Suljada等人的帮助。对世行的Clive Harris先生和亚 洲可持续发展与替代能源项目（ASTAE） Frederic Asseline以及Laurent Durix为此书 的出版和宣传做出的努力表示感谢。 最后，特别感谢中国国家能源局的张国宝局长对此研究项目的关注和支持，并特别感谢 吴君辉女士和Ede Ijjasz先生对此研究项目和此文献的出版所给予的鼓励和支持。 编者 缩写 AC 交流电 GL 德国劳氏船级社 ASOS 自动地面观测系统 HV 高压 ASTAE 亚洲可持续发展与替代能源项目 HVDC 高压直流 AusAID 澳大利亚国际发展署 IEC 国际电工委员会 BOP 风电场配套设施 IGBT 绝缘栅双极型晶体管 CF 容量系数 LIDAR 激光雷达 CRESP 中国可再生能源规模化发展项目 O&M 运营与维护 DNV 挪威船级社 PPA 购电协议 EPC 设计、采购和施工 R&D 研发 GB 国标 ROC 可再生能源供应义务证书 GEF 全球环境基金 SEA 战略环境评估 GIS 地理信息系统 TSO 电网运营商 WPB 风电基地 计量单位 m 米 GW 吉瓦 m/s 米/秒 h 小时 MW 兆瓦 km 千米 t 吨 kV 千伏 tce 吨标准煤 kW 千瓦 W/m2 瓦/平方 货币单位：人民币元 目录 A部分：海上风电和陆上大型风电基地开发实施建议… …………………………………………… 1 报告概要………………………………………………………………………………………………… 3 主要结论和建议………………………………………………………………………………………… 4 1.中国的风电发展战略是切实可行的………………………………………………………………… 4 2.开发大型高效风电项目的五大要点 … …………………………………………………………… 5 3.中国风电开发的预期成果…………………………………………………………………………… 10 4.实现陆上风电基地、潮间带及海上风电发展预期成果需要开展的工作………………………… 11 B部分：中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南… …………………………………………… 15 执行概要………………………………………………………………………………………………… 17 1.海上风电……………………………………………………………………………………………… 18 2.潮间带………………………………………………………………………………………………… 21 3.风电基地……………………………………………………………………………………………… 21 实施指南………………………………………………………………………………………………… 25 1.国内的相关政策……………………………………………………………………………………… 25 2.国际上的情况………………………………………………………………………………………… 26 3.不同的发展方式……………………………………………………………………………………… 26 4.海上风电的有力政策保障…………………………………………………………………………… 28 5.发展方向……………………………………………………………………………………………… 30 海上风电发展路线图…………………………………………………………………………………… 33 1.背景…………………………………………………………………………………………………… 33 2.技术参数……………………………………………………………………………………………… 39 3.发展路线图…………………………………………………………………………………………… 42 潮间带发展路线图……………………………………………………………………………………… 63 风电基地发展路线图…………………………………………………………………………………… 67 海上风电场建设指南…………………………………………………………………………………… 85 海床条件和基础设计方案……………………………………………………………………………… 93 C部分：海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会… ………………………………………… 113 C-1 资源评估、风场建设和电网接入的技术要点…………………………………………………… 114 “风资源评估与选址”分会…………………………………………………………………………… 114 “海上风电场工程建设技术”分会…………………………………………………………………… 119 “海上风电电网接入技术”分会……………………………………………………………………… 123 研讨会总结发言………………………………………………………………………………………… 139 图目录 图A-1 尾流效应示意图… …………………………………………………………………………… 7 图B-1 风电基地，潮间带和海上风电场场址……………………………………………………… 28 图B-2 三种类型将风产生的电力输送到负荷地区的成本对比图………………………………… 28 图B-3 全球海上风电装机容量（2008年6月）… ………………………………………………… 34 图B-4 欧洲海上风电项目分布图（2008年6月）… ……………………………………………… 34 图B-5 自1990年以来的海上风电累积装机容量…………………………………………………… 35 图B-6 已公布的海上风电项目的资本成本………………………………………………………… 36 图B-7 海上风电场的资金成本……………………………………………………………………… 39 图B-8 海上风电场的不同基础型式选择…………………………………………………………… 39 图B-9 欧洲海上风电场的水深和离岸距离………………………………………………………… 41 图B-10 各种行动汇总表……………………………………………………………………………… 44 图B-11 丹麦体系……………………………………………………………………………………… 48 图B-12 英国体系……………………………………………………………………………………… 48 图B-13 准备工作的路线图…………………………………………………………………………… 52 图B-14 初期示范任务示意图………………………………………………………………………… 55 图B-15 商业示范任务示意图………………………………………………………………………… 56 图B-16 研发任务示意图……………………………………………………………………………… 59 图B-17 潮间带任务之间的关系……………………………………………………………………… 64 图B-18 可行的潮间带地基设计概图………………………………………………………………… 64 图B-19 风电基地工作时间进度表…………………………………………………………………… 68 图B-20 风电场工作开展的联系及其预期结果……………………………………………………… 68 图B-21 大型风电场尾流效应计算…………………………………………………………………… 74 图B-22 小草湖地区平均风速分布…………………………………………………………………… 76 图B-23 短期预报案例………………………………………………………………………………… 78 图B-24 2007年美国不同容量风电场的容量系数…………………………………………………… 81 图B1.1 安装在Burbo海岸的西门子3.6MW 风机… ………………………………………………… 85 图B1.2 Gunfleet Sands，英国……………………………………………………………………… 85 图B1.3 三角架支撑结构……………………………………………………………………………… 86 图B1.4 重力式基础…………………………………………………………………………………… 86 图B1.5 起重式安装船：SEA JACK…………………………………………………………………… 87 图B1.6：专门为风电场设计的安装船：The Resolution…………………………………………… 87 图B1.7 特殊安装船：The Svanen…………………………………………………………………… 87 图B1.8 在Gunfleet Sands拖拽驳船………………………………………………………………… 88 图B1.9 单桩基础安装………………………………………………………………………………… 88 图B1.10 打桩锤（左）和Anvil/Adaptor 连接处（右）…………………………………………… 89 图B1.11 翻转圆式钻孔机……………………………………………………………………………… 89 图B1.12 重型起重机安装重力式基础………………………………………………………………… 89 图B1.13 在Burbo Bank安装风机（1）… …………………………………………………………… 90 图B1.14 在Burbo Bank安装风机（2）… …………………………………………………………… 90 图B1.15 电缆铺设……………………………………………………………………………………… 91 ………………………………………………………………… 91 图B1.16 Barrow海上风电场变电站… 图C-1 各种基础设计方案… ………………………………………………………………………… 121 表格 表B-1 国际市场风电装机容量… ………………………………………………………………… 26 表B-2 2MW风机在不同年平均风速下产出的电量………………………………………………… 30 表B-3 海上风机的基础选择… …………………………………………………………………… 40 表B-4 海上风电开发需要进行的研发行动及其成本… ………………………………………… 61 表B-5 部分风电场年满负荷小时数… …………………………………………………………… 80 表B-6 历年美国风电场容量系数权重… ………………………………………………………… 82 专栏C-1 中国的风资源测评工作… ………………………………………………………………… 116 专栏C-2 风电并网的解决方案… …………………………………………………………………… 124 A部分 海上风电和陆上大型 风电基地开发实施建议 报告概要 1.中国的风电发展在几年前并不令人关注，然而在“十一五”规划 （2006～2010年）的头三年里，中国的风电建设取得了令世界瞩目的成就。 2008年，中国一跃成为世界第四大风电装机国。2009年中国的风电市场增长率 也有望拔取全球头筹。中国政府计划在资源丰富且人口稀少的西部地区大规模 发展风力发电，开展潮间带风电项目的试点，并启动“中—深”海域海上风电 场的开发工作。这一发展战略是切实可行的，但应该在总结经验教训和注重经 济效益的前提下逐步推进，防止开发步伐过急。 2.中国政府对陆地风能资源的评估投入了大量的人力物力，这些风资源的 评估工作应拓展到潮间带和海上。我们建议，要对所有采集的数据进行校核， 并整合到全国风资源地理信息系统(GIS)中。 3.有了政府对大规模发展风力发电的承诺还不够，还要有明确的发展目 标，要实现最经济的电力生产。风电场的选址对风电场的效率影响很大，因而 非常重要。而要保证项目成功还需具备其他各种条件，包括丰富的资源、优良 的设计、利用技术成熟的风机、建立健全法规制度、落实优惠政策、还要有 运行和维护所需的技术人才。 4.电网是关键。虽然在风电场的规划和并网运行方面，国际上已经积累了 丰富的经验，但对于中国要进行的GW级风电基地上网和电网运行稳定性问题， 世界上还没有成功的先例。风电并网研究，尤其是最佳接入规模和电网接入线 路布局问题的研究，应由所有相关单位共同参与。开展短期发电量预测的研 究，提出短期风电预测的方法论也非常重要。 5.中国向海上风电进军并成为该领域领先国家的决心和行动值得赞赏。中 国可以在总结其他国家的成功经验和失败教训的基础上稳步前进。对任何一项 重要工程，在开始实施前有明确的法规规定是非常重要的。 6.对潮间带和海上风电项目开展试点示范。初期示范的目的是获得海上风 电场建设所需的特殊技术经验和施工方案，而不是示范风机技术。 3 主要结论和建议 1.中国的风电发展战略是切实 但这一推断的证据尚显不足，目前只 在福建、浙江、广东、山东、江苏和 可行的 上海开展了很有限的测风工作。 中国的可再生能源中长期发展规 这一发展战略如B部分图B-1所示。 划（2006～2020年）以及第十一个五 该发展战略是切实可行的，而 年计划（2006～2010）明确提出了风 且已经开始产生积极的效果：截至 电发展的战略，包括三大发展方向： 2008年底，中国的风电装机容量已居 在东北和西北各省区（甘肃、新 世界第四位，首次超过印度，并成为 疆、内蒙古）建设大型陆上风电基地 发展中国家风电开发的领导者。中国 (WPBs) 1 。这些大型陆上风电基地的 的风电市场增长非常迅速。中国政府 特点是，当地年平均风速大于8.0 米 希望，到2010年底，全国风电装机能 /秒，而且装机规模达到GW级。 力达到30GW。然而，与具有同样风 开展潮间带2风电场的试点, 地点 能资源潜力的其他国家相比，中国的 位于高低潮水位线之间，特别在长江 风电场容量系数偏低，导致经济效益 口以北各省，主要建设在江苏、上海 较差，资源没有得到很好的利用。必 和山东沿海地区，根据初步估算，风 须要注意的是，在目前20%的国内平 速可达6.0～7.0 米/秒。 均容量系数的基础上每提高一个百分 启动中－深海域海上风电场的开 点，就能增加5%的发电量。按同样的 发 3。海上风速可能高于潮间带区域， 发电量可节约近5%的投资成本，并可 1 风电基地 (WPB)：指GW级大型陆上风电场. 2 潮间带海上风电场： 沿海岸线高、 低潮位线之间地区建设的风电场。 降低风电价格。 3 海上风电场：在海洋上建设的风力发电场。 装机容量的提高得益于中国风 陆上 海上 滩涂 潮间带 填海区 中-深海域 电制造产业的强劲发展。到2008年， 高潮位 低潮位 国产风机已占整个累计市场份额的 堤坝 4 A部分:海上风电和陆上大型风电基地开发实施建议 5 62%。预计到2009年将超过世界其他 ③明确法律法规，落实优惠政策； 国家和地区的制造中国的风机制造能 ④加强人才队伍建设，实现合理 力能力：①中国有五家大型国内制造 的设计、制造、运行和维护； 企业生产采用IEC标准认证的风力发电 ⑤ 电网规划和发展至关重要。 机组；②五家中外合资企业在中国建 明确风能资源特点 立了生产基地；③超过10家国内公司 开展合理的风能资源评估，对于 正在进行样机的测试。 风电场的开发选址和明确项目的特殊 但是，中国的风电产业仍然比较 需要至关重要。应开展系统化的、有 年轻，需要认真学习其他国家的经验 组织的全国性风资源调查工作。（中 和教训，以避免失误，从而逐步建立 国风资源评估情况见C部分C-2）。对 起强大、成熟的制造产业。应在总结 陆地风资源的测量和调查工作目前正 经验教训和提高效率的基础上稳步推 在进行，政府为此下拨了4000万美元 进，防止操之过急。 经费，按照统一的格式标准和观测检 验方法建立综合性的全国风资源数据 2.开发大型高效风电项目的五 库。这项工作目前正在按计划实施。 我们建议对所有采集的数据进行审 大要点 定，并整合到全国风资源地理信息系 中国有丰富的风能资源和广袤的 统(GIS)中。系统化的风能资料对于中 土地，有大面积可用于海上风电开发 国风电发展至关重要 。 的潮间带和海域。有了政府对大规模 应同时开展对潮间带和海上风能 发展风力发电的承诺，还要有明 确 的 资源的评估。通过经少数海上平台验 目标，即实现最经济的电力生产。 证的气象数据外推的方法来获得数据 应注重开发效率，防止开发步伐过 是一个良好的开端。但在大规模投资 急。能否实现这一目标取决于以下 海上风电之前，有必要对潮间带和海 几个方面： 上风能资源进行认真评估，确定详细 ①明确风能资源特点； 的场址观测地点，并和陆上一样，将 ②做好项目设计，采用成熟风机； 6 实施指南 采集的数据进行分析审定，并整合到 应该继续保留，用于确定这些风电场 全国风资源地理信息系统中。 是否能够实现原设计的效率指标。 了解风能特性对于建设一个高 做好项目设计，采用成熟风机 效的风电场也十分重要。风速是最重 中国在设计和开发100MW规模 要的指标，其重要性无论如何强调都 风电场方面积累了丰富的经验，国内 不为过。比如，同样一台风力发电机 开发商开发的风电项目已处于国际先 组，安装在年均风速为9.0 m/s的风场 进水平。但是，开发若干GW规模的 比安装在6.5 m/s年均风速下的风场 大型风电基地，这在国际上也从来没 发电量会高出一倍。假如测风工作做 有过。由于在简单或低粗糙度地区 得不够，就会导致发电量的估算不可 （海上、起伏丘陵或中国西北高原地 靠，给投资带来风险。目前，中国大 区），尾流效应损失会更大，建议通 规模风电开发所需要的风资源观测还 过风洞研究制定周密的布局规划，以 远远不够，虽然和投资规模相比，或 使风电基地的产能达到最大化。中国 者和由于对风能特性分析不够可能带 的大型风电基地很可能会产生和欧洲 来的收益损失相比，这些投入显得微 海上风电场所出现的类似现象。 不足道。例如：①根据专家的估算， 与中等规模的陆上风电场出现的 一台2MW风机的费用可用来建设50多 尾流对比，欧洲大型海上风电场尾流 座测风塔（按照欧洲的标准甚至可达 效应的表现似乎有所不同。这种差别 100多座）；②同样按照专家的估算， 主要是由于海上的涡流相对较低，和 一个3.8GW规模的风电基地，假如有 陆地不一样，风机后面的尾流没有交 10%的发电量损失，每一年损失的收 织在一起。海上风电场的尾流效应见 入就可用来建造1900座测风塔。 图A-1。由于尾流现象的存在，可能造 为此我们建议，按照本报告第 成上风向和下风向间每排风电机组的 三节提出的实施指南，建立一个综合 发电量有着很大的差别，一般可相差 的、系统化的风资源观测体系。即使 20%左右，因此迫切需要进行详细的 有些风电场已经建成，参照测风塔也 研究。 A部分:海上风电和陆上大型风电基地开发实施建议 7 图 A-1 尾流效应示意图 制造的难点，可学习到很多东西，这种分 析的结果应该体现在详细调查研究的方 案中。 根据其他国家的经验教训，本报 告提出了几项措施，供中国的管理部 门参考，逐步使国产风机符合国际标 准，以面对大规模风电发展所带来的挑 来源：Vattenfall 战。具体建议包括： 采用技术成熟、经过认证的风机 ①建立国内风机制造商之间的竞 对于海上风电项目非常重要，因为解 争机制。 决海上风电的任何小问题都要付出很 ②鼓励科技创新，对尖端技术展 大的代价。国际经验表明，由于使用 开研发工作，实现跨越式突破。中国 技术上不成熟的风机设备，已使一些 不应坐等西方的发展，对于大型国内 海上风电项目损失惨重 。 制造企业，开发新型风电机组的成本 中国要实现大型风电开发的目 并不太高，相对于潜在产量而言，新 标，就必须建立一个立足国内的制造 型风机500万美元的设计费和1500万美 基地，提供大量高质量的风机设备， 元的样机成本微不足道。对样机性能 而目前中国国产风机的性能和产量尚 开展科学研究是非常必要的。 不尽人意。为了避免出现大规模安装 ③根据中国的风能资源特点，制 不可靠的风机，迫切需要开展以下两 定风力发电机组的技术指标，让生产 项重要工作：①详细调查研究目前风 的风机适应中国的风能条件，降低开 机性能较差的原因，包括计算方法不 发成本。进口风机所采用的设计标准 科学、风机产品单一、设计不合理和 是按照北欧的风场条件制定的。这些 产品质量差等；②建立全方位的有效 风机并没有按照中国的风场条件进行 的质量保证体系，包括标准、认证、 优化，尤其没有考虑到中国大型风电 生产和研发。 基地的条件。在这种情况下，采用设 欧盟的经验表明，通过详细分析风机 8 实施指南 计指标过低或过高，都会带来巨大的 ③ 通过在全国范围征收电价附加 损失，因此完全采用进口风机不是可 费，建立可再生能源专项基金，对可 持续的，有效的发展模式。 再生能源实行补贴。2009年的征收标 ④通 过 升 级 改 造 ， 或 设 计 新 型 准为每度电0.2分。 风 机 ， 以 适应国内电网条件（风机应 这一法律法规框架为中国陆上风 实现功率系数可调，并有故障自处理 电年装机容量带来了前所未有的快速 功能）。 增长局面。但在这种情况下，应适时 ⑤对于开发4MW以上规模用于海 对特许经营制度进行评估，并做适当 上风电场的国产风电机组，政府应给 的调整，以确保在总结初期项目经验 予优惠扶持政策。 的基础上，实现最佳的效益，提高制 应充分强调详细准确的测风工作 度的透明度，保证竞价招标与按发电 的重要性。不论是对陆上还是对海上 量进行补贴之间的一致性。 风电，这些测风数据对于确定风场的 鉴于海上风电开发对中国仍是个 发电能力都至关重要。 新生事物，法律法规框架尚不完善。 明确法律法规，落实优惠政策 这种情况是可以理解的，因为在大部 《可再生能源法》及其配套规章制 分已经开展或正在开发海上风电的国 度为中国的风电开发逐步建立起了一套 家，他们所制定的法规制度的某些方 切实可行的法律法规框架。这一框架主 面也有缺陷。这个问题在项目审批方 要基于： 面尤其明显，因为在许多情况下，现 ①对（除水电外的）发电企业和 有的法律法规是针对其他开发活动设 电网企业规定了可再生能源义务或强 计的，如石油和天然气，或海运方面 制市场份额，即所谓的“可再生能源 的规定。这些法规被用于对海上风电 配额制度”； 的开发活动的审批。这种做法可能会 ② 对风电建立了特许权制度，要 严重妨碍海上风电的开发，并使审批 求50MW及以上规模的所有风电场实行 手续繁杂并带有不确定性，从而加大 价格招标； 了项目的成本，造成时间的拖延，最 A部分:海上风电和陆上大型风电基地开发实施建议 9 终增加了失败的风险。在任何一项重 开发。西班牙政府已经在重新评估电 要的工程开始之前，明确适用的法规 价构成机制，并决定对电价实行竞争 是至关重要的。 招标。因此我们建议中国采取类似的 因此我们提议，中国政府应建立 做法，按照单位兆瓦时发电量实行固 一套适当的法律法规，专门用于海上 定电价，但对开发项目采用竞争招标 风电的开发。这些风电项目将成为中 的方法。 国主要的海上经济活动，因此从长远 加强人才队伍建设，实现合理的 来看，不应该使它们受制于现有的法 设计、制造、运行和维护 规制度，而应专门制定一套适用的法 中国要实现风电大规模发展，需 律体系。 要大量工程施工建设以及运行和维护 根据许多国家的经验，法律法 等方面的专业技术人才。为中国的大 规的变化不定、复杂、以及过度的约 规模风电发展开发人力资源，是一项 束，都会对投资者的信心造成伤害。 艰巨的任务。这一问题在西方国家同 在海上风电开发的初期，需要强有力 样存在，因为风能资源的大规模开发 的、明确和稳定的优惠政策，需要政 也受到人才缺乏的限制。有些专家估 府的大力扶持。在荷兰，鼓励政策的 计，由于合格的专业技术人才不足， 摇摆不定，已成为该国风电市场发展 加上运行和维护(O&M)不善，给美国 的一个主要问题。 的风电场造成的损失达1%～2%。因 世界各国已采取了各项政策措 此我们建议： 施，积极鼓励开发商投资建设海上风 ①对人力资源的状况开展战略评 电场。这些措施包括英国实行的绿色 估，着手开展能力建设，制定和实施 证书交易制度、丹麦的竞争招标定价 一整套培训计划，针对大规模风电开 制度，以及德国用以鼓励开发商所采 发，开展与之适应的人才培养和专业 用的固定上网电价制度等。西班牙虽 技能开发。 然在鼓励陆上风电发展方面取得了很 ②加强技术管理体系建设，提高 大成功，但尚未开始着手海上风电的 运行和维护水平： 10 实施指南 对已有风电场的运行和维护工作 要重点研究最佳并网规模以及电网拓 进行认真检查，设立规章制度，改善 扑结构。 风场运行和维护作业规程； ②开展风电系统运行短期预报的 利用SCADA系统和风机状态监测 研究，开发短期预报的各种方法。 系统，实现事前维修； 对于陆上风电必须制定新的上网 对若干风电场实行集中式运行管 规范。由国家电网公司在征求行业协 理，实现规模效益。 会意见的基础上，明确陆上风电和海 电网规划和发展至关重要 上风电并网技术的要求。规范有利于 一般认为，风力发电固有的不 澄清陆上和海上风电接入电网的技术 稳定性和不可预测性，可能会对电网 规范要求，明确相关部门的权利和义 的运行带来影响，尤其当接入大规模 务，在最大限度上减小风电开发商所 风电时更是如此。在许多国家，对于 面临的技术不确定性。 风电上网，特别是海上风电的电网接 对于海上风电场，应考虑为批准建 入，由于技术要求不清楚，电网投资 设的示范项目提供免费上网，并新成立 和建设的责任不明确，耽误了项目的 一个专门机构，负责建设海上风电电网 进度。但在规划风电场上网运行方面 （或者扩大现有电网公司业务，负责海 也有一些成功的国际经验，提出了一 上风电上网）。 些解决办法，通过在许多国家的实 施，如在欧洲的许多国家和美国的各 州，提高了风电的利用率。但必须注 3.中国风电开发的预期成果 意到，中国要建设的GW规模风电基地 要成功实现以上建议和要求，应 的电网接入和稳定性问题，在世界上尚无 在以下三方面开展工作并取得成果： 先例。中国必定要在解决这一问题上先行 （1）有效利用风能资源 一步。具体工作包括： ①提高风场的容量系数和有效性； ①开展对风电上网的全方位综合 ②确保电网发展规划与系统运行 研究并吸收所有利益相关方参与，需 协调一致； A部分:海上风电和陆上大型风电基地开发实施建议 11 ③开展充分的资源评估，实现风 固陆上风电的成果 能资源的有效和优化利用。 成功建设大型风电基地，需要充 （2）建设一个参与全球竞争的国 分了解和认识具体的和前所未有的技 内风电制造产业 术风险，并从以往项目的设计、施工 ①提高整个产品系列和零部件的 和运行所发现的缺陷和问题中汲取教 质量和可靠性； 训。大规模风电发展过程中，需要重 ②设计和开发适合中国国情的国 视四个方面的问题。 产风电机组； （1）场址布局设计的原则 ③建立有良好信誉的风机认证体系； 风电场布局设计是要对大规模风 ④鼓励创新，摒弃仿造，使中国 电装机做出合理安排和布局，实现最 尽快掌握风电领域的尖端技术。 可靠、最经济的电力生产，并尽量减 （3）明确稳定的政策法规，落实 小对电力系统的不利影响。要做好大 鼓励先进的优惠政策 规模风电建设的布局设计，需要投入 ①制定优惠政策，支持研发和风险 大量的人力和物力，确保资源的充分 性示范项目，尤其是海上风电项目； 利用。中国在投资建设GW级规模风电 ②根据发电量(MWh)而不是装机 场之前，需要做好以下两项工作： 容量(MW)提供相关支持。 ①开展布局方式研究，决定大型 风电基地的最优配置； ②进行风机集中度的评估，优化 4.实现陆上风电基地、潮间带 风电布局，避免由于大型风电场固有 及海上风电发展预期成果需要开 的尾流效应所带来的损失，确保风电 展的工作 场建设和运行的规模效益。 要实现上述预期成果，需对中国 （2）开展风电上网研究，制定电 风电发展的三大领域各有所侧重，再 网规范 将三者有机地结合起来。 过去，中国的风电开发缺少相 稳步开发大型风电基地有利于巩 关部门的协作，而未来的大规模风电 12 实施指南 发展需要提高协作水平，开展系统化 观测数据进行比较； 的上网研究，采用电网友好的风电机 ②在备选风 场竖立足够多的测风 组，并制定相应的风电上网规范： 塔，采集至少12～24个月的数据； ①开展电网接入和并网研究： ③开展尾流建模研究。 包括根据计划发电量优化电网接入能 （5）风机选择、研究与开发 力，评估系统可靠性问题，发电损 大型风电基地要采用经过认证 耗，以及电网运行管理等； 的、“商业化的、成熟的”、适合中 ②提高风力发电机组技术水平： 国国情的风电机组。这就要求： 利用具有较强功率系数控制功能以及 ①确定并采用中国风电机组技术 电网故障管理能力的风电机组，减少 指标体系； 风电上网对电网的干扰。 ②提高风机测试和认证能力，解 （3）制定电网规范 决中国风机的分类分级问题。 依据评估结果，合理确定电网 试点开发潮间带风电，成为潮间 运行指标（电网规范要求），从而对 带风电的先驱者 风电机组提出设计规范，减少给电网 潮间带风电场的开发成本可能低 带来的不确定性。这些要求越宽松， 于中深海域海上风电，在这一领域， 输电系统运营商解决问题的代价就越 中国要想成为先驱者，需要在实践中学习 大。要让风电机组符合严格的上网规 和创新。因此，对示范项目的投入要有充 定，同时要求电网方面也满足相关规 分的估计。潮间带风电场的开发方式与海 范的要求。要对双方投入的成本进行 上风电类似，由于潮间带基础施工和风机 分析比较，做好平衡。 安装成本可能非常高，所以需要系统收集 （4）风能资源评估与风场选址 和评估地质数据。开发潮间带风电的主要 要建立一个数据库，对已有资 工作内容包括： 料和观测数据进行系统化的纠错和审 ①评估基础类型，采用科学的施工 定。具体方法有： （例如， 方案。 是通过铺设道路，采用陆上 ①将历史气象数据与新的测风塔 风电方式施工，还是挖掘航道，将浮动平 A部分:海上风电和陆上大型风电基地开发实施建议 13 台送到安装地点后施工？） 排，并在现有规范的基础上制定“海上风 ②启动试点/示范项目； 电上网规范”。 ③在充分的地质工程研究的基础 （3）建立数据库，做好风电场选 上，选择2～3个潮间带风电场址，进 址 这对海上风电尤为重要。要通过几 行12～24个月以上的现场测风； 个措施做好这项工作：①建立一个综合性 ④选择有能力的项目开发商，提 地理信息系统(GIS)，通过这套系统，将风 供配套优惠政策，开发100MW规模的 速、海底数据、海洋测量资料、浪高等数 潮间带风电场。 据进行整合；②征求企业意见，按照标准 海上风电的风险管理 化（国标）的方法进行测风，开展计算模 海上风电的开发具有高投入和高 型研究 ；③在开展可行性研究前，要求至 风险的特点，因此中国要获得成功， 少有12个月的现场测风。 就必须做好规划和试点工作。这需要 （4）对2～3年内的项目，落实政 尽快开展以下两项重要的工作：一是 府支持政策 通过对选定的项目开展 准备工作，建立一个合适的政策环 预可研阶段的费用估算，确定政府财 境；二是开发若干个示范项目。在全 政支持的力度。 方位开始海上风电建设之前，需要对 项目示范和知识积累任务要求： 这两项工作的成果进行认真评估。 （1）试点项目（应马上开始建 准备工作至少包括： 设） 在开始建设试点项目前，应确 （1）制定法律框架，理顺管理体 定2～4个风电场的选址，开展至少12 制 要对目前海上风电建设相关机构 个月的测风工作。试点项目的规模宜 的责任和职能加以明确，逐步建立一 在30～50MW之间，安装约10台风机。 套法律法规体系和管理机构框架，提 这一阶段的目标是获取有关基础设计 高对海上风电开发的协调能力。 与施工、物流、安装施工及运行维 （2）解决好电网发展和风电上网 护方面的知识和经验。对这些试点项 问题 提出合适的高压接入点和线路布 目，政府的支持力度可适当加大。 局方案，明确相应的责任，确定进度安 （2）设计商业规模的示范项目 14 实施指南 （从第二年开始启动） 应精心设计和 ②重点是迅速了解项目建设和风 规划这些示范项目，重点应放在测风 机安装技术、维修工程、电缆铺设； 和风机布局的详细方案上。应考虑建 ③获得信息，改进设计方法。 设两个示范项目，政府给予强有力有 商业规模示范的目的是形成“产 利的支持，并采用已经陆上风电项目 业能力”，将来实现大规模项目开发 证明的，技术成熟的风机设备。 和经济运行。因此应注意： 总结海上风电示范项目的经验 ①重点是用有效的方式选择和确 初期示范的目的是获得海上风电 定合格的开发商； 专门技术的经验和做法，而不是示范 ②开发海上风电场施工的专用船 风机。 因此，示范项目应： 舶设备； ①假 如 国 内 企 业 的 产 品 不 能 满 ③建立基础施工的相关产业 ； 足具体的技术要求，则采用国外成 ④开发专用船舶所需的规范和保 熟产品； 障措施，积累维护经验。 B部分 中国海上风电和大型 陆上风电开发实施指南 GH 公司 B-1 执行概要 中国已经建立起一个生机勃勃的 别的国家所犯过的错误，并对风电产 风能产业，中国风能资源开发也被纳 业大规模发展起到推动作用的技术加 入“十一五”计划。 2009年，中国将 以利用。 会成为世界最大的风能市场。而在几 无论采用何种技术开发风电，都 年之前，几乎无人注意中国的风能市 需要注意以下两个方面： 场。如何利用好风能资源，还需在许 ①风机的发电能力； 多关键问题上做出决策。这份报告研 ②电网的传输能力。 究了在中国风能发展过程中在下述三 以上两点报告中都有论述。本 个方面所涉及的技术和制度问题： 部分讨论了三个方面的内容：海上风 ①装机容量达到若干个GW的陆上 电、潮间带和风电基地。第一部分主 风电场，也被称为风电基地。 要讨论海上风电场。海上风电，既使 ②海上风电场——在海上建造的 在那些发展历史较长的国家也是一项 风电场。 尚未成熟的技术。海上每MW的成本 ③潮间带风电场——在海岸高潮 至少是陆上大型风电场的两倍。在风 位和低潮位之间建造的风电场。 电开发最活跃的欧洲，海上风资源要 中国风能可开发的领域十分广 比陆上好很多。增加的风资源，确实 阔，发展速度也非常快。此报告主要 在某种程度上抵消了增加的成本，目 目的是吸取其他国家经验并使中国从 前还不清楚中国是否会出现类似的情 他国以往的经验中受益，避免在重犯 况。中国北方内陆地区被认为是风资 17 18 实施指南 源最好的地区。因此中国海上风能发 电网接入协议 展所面临的问题不同于欧洲。中国内 关于海上风电电网接入规定，情 地拥有丰富的，利用成本较低的风资 形也是一样。从不同模式中可以得出 源，但是这些资源离能源需求量大的 一个清晰地结论：开发海上风电有一 东部沿海距离太远。中国政府要优化 定的风险，开发商一般不愿意冒险大 风资源的使用，有必要对海上风能开 量投资。因此在欧洲风能开发最成功 发和电力运输的相关成本进行详细的 的国家已决定采用电网自由接入的规 计算。 定，并认为这样做是正确的。在这个 产业逐步形成、稳定后，其他方法才 1.海上风电 可以逐步被采用，因为此时第三方投 一个发放许可证的中央机构 资商可以将海上电网当作自己的商业 海上风电是新生事物，可以采用 设施进行经营。目前没有欧洲国家对 许多不同的方法，来促进其在不同国 陆上输电系统运营商是否应该负责海 家的发展。在已经开发海上风电的国 上电网做出最终决断，以对电网接入 家所暴露的问题，是其他海洋开发或 进行统一规定和管理。 陆上风电场开发中不曾遇到过的。大 财政激励 量的时间和精力都被消磨在冗长、失 不同的财政政策能够刺激开发商 败的许可证审批过程中。从不同国家 建立海上风电场。从可交易的绿色证 的经验中可得出一个清晰的结论：应 书（英国ROCs）到丹麦的上网电价政 该成立一个中央机构，这个机构至少 策，这些财政刺激政策都被德国用于 可以收集所有关于建场选址的主要信 鼓励德国的开发商。西班牙政府在发 息，最好能发放海上风电场开发的许 展陆上风电场中获得了巨大成功，但 可证。丹麦已经成功采用这个模式开 是尚未开始海上风能商业运作。政府 发了海上风电场。一旦采取政治决策 已对税收结构进行了评估，并决定开 来促进风能发展，事情就变得相对简 始进行招标。本报告中的建议，也是 单。 按类似的方法对每MWh的发电量按固 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 19 定电价交易。但具体项目要通过招标 或极大海浪等。这些相关的数据应 确定。考虑到海上风电场的高成本， 存储在中央GIS系统，在参考相关 还要符合上述所讨论的电网接入规 利益方意见的基础上，进行风电场 定，建议使用公共资金而不是开发商 选址。 资金来尽可能多地收集基础信息，包 战略环境评估 括测风数据，岩土和海洋数据。这样 从欧洲以往经验可知战略环境 能使投标人清楚地了解场址的相关信 评估的重要性，这种评估为海域的使 息，进而拿出最合理的投标价格。 用，包括海上风电场开发，提供了长 相关利益方咨询 期的战略规划。这种战略规划可以使 利用中央机构来负责收集信息， 相关利益方避免潜在的冲突，提高电 最好是发放许可证，并允许其收集那 网接入的效率。 些有开发潜力的项目的相关信息，来 经过考验的风机 最终确定合适的场址。建议这样的选 为了实现规划目标，使用经过实 址应该和商业开发紧密联系起来，否则由 践考验的风机非常重要。高速发展的 中央机构筛选出来的选址往往不是开发 陆上风电市场已经证明了未经验证的 商所中意的。相关利益方表达了他们强烈 风机可能带来的危险：风电场不能正 的愿望：开发商，施工方，风机制造商，电 常运行。欧洲的经验表明，尽管在陆 网公司等，和其他海域的使用者都应该参 上风电场出现的小毛病一开始很难被 与到选址过程当中。 注意到，但是这种小问题最终会变成 系统地进行场地评价和选择 难以处理的大问题。因此，应用成熟 海上风电场选址是一个耗时耗资 的风机对海上风电场至关重要。 的过程。因此要开发合适的场址，就 测风数据 要站在国家或省级战略高度进行技术 应该建立一系列的海上测风塔， 经济和环境的可行性评估。选址过程 并为所有投标人提供测风数据。如果 包括海洋的使用、水深、浪高、电网 投标人愿意的话，也可以自己安装更 接入、对环境的影响、有无极高风速 多的测风塔。详细而又准确的测风是 20 实施指南 十分重要的。测风数据对准确估测 设方案进行建设，每个项目规模大概 陆上和海上风电场的发电量具有重 是100台风机。同样，这些示范项目示 要意义。 范的不是风机而是风电场的开发。这 示范项目 些项目也需要相应的资金支持，项目 建议实施一些示范项目。其 他 国 的实施将会促进用于海上风机基础建 家海上风电发展经验证明示范项目具 设和风机安装的原型运输船的开发， 有非常好的作用。通过项目我们可以 对生产企业、基础和海底电缆的供应 学到三种经验： 商带来实际利润，并得到海上风电场 ①海上风机安装的经验； 商业化开发的初期经验。 ②明确所有相关利益方的作用； 风机研发 ③了解海上风机的载荷环境。 丹麦和英国已经走过了这个阶 初期项目规模应该小一些，每 段。除了开展示范项目，还应同时进 个项目可有10台风机，并且在2010的 行一系列技术开发，主要是针对中国 上半年就能实现试运行。需要强调的 国内海上风机的开发。开发的关键 是，这些项目并不是要示范风机，而 部分是一些单个大型风机（比如说 是要示范海上风电场。项目应得到 4MW）的设计和样机测试。建议中国 部分资金补贴。因此，在这些项目 企业立即着手研发，因为只想照搬西 中，不应使用风机样机，而是经过验 方国家的技术是没有任何意义的。为 证的风机。示范项目的目的在于迅速 了使中国的资源能够得到充分开发， 掌握一些基本经验，如施工平台、电 中国必须有自主开发的技术。每个风 缆敷设、建设、运行及其他重要的技 机样机的诞生都是对风机自身性能科 术信息，以便不断改善设计方法。 学研究的结果。每台风机的设计和样 因此，在示范项目中将更多带有科 机测试费用将达到US$20m。 学研究性质的东西考虑进去是非常 基础设施研发 重要的。 风机开发得到基础研发的支持，如： 进一步的示范项目会依照初期建 地基研发、特殊船舶设计和运输方案研 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 21 究。海上风电场的设备运输是保证高实用 因此，建议立即开始测风活动，以便 性和可靠生产的关键部分。 对潮间带的风资源开发有一个正确的 电网连接 认识。主要的工程任务是基础的设计 电网连接和电力基础设施依然是 和安装，再者是风机安装，尤其是该 风电场开发的一个重要环节，必须进 地区的土层很松软。可以考虑两种办 行电网设计和电网互连的详细评估。 法：一种是采用挖掘航道的方式利用 欧洲经验表明一些远海大型风电场要 专用的安装船安装；另外一种是用大 应用HVDC（高压直流）技术。中国的 型履带式设备。建议对各种方案进行 HVDC技术刚刚起步，因此有赖于西方 成本分析，如果成本核算的结果令人 国家的技术帮助。 满意，则可以开始建设示范项目。 认证 其它一些活动，尤其是科研开发 3.风电基地 应进一步加强，最后，建议开发中国 风电基地(WPB)建设已经开始起 海上风电场的认证规范。 步，许多重要数据都出自风电基地的 初期经验。尽管一些项目正在建设， 2.潮间带 还是建议尽快对10GW风电基地的布 潮间带资源集中于上海北部沿 局进行深入研究。如果这些大型项目 海地区。那里有充足的电网资源可用 在更广的区域内分布，则其电力和空 于该区域内大量风电传输。因此电网 气动力学方面的表现可能会更好。这 连接，至少在容量方面不存在问题。 种较大间距的安装方式可以减少电力 对于大规模连接来说，电网互连被认 整合带来的挑战，并会增加风电场效 为是非常重要的，必须谨慎对待。潮 率，从而改善风电场经营状况。可采 间带开发并没有国际经验可借鉴，因 用风电基地自身的数据和通过测风得 此不能从别处直接学习到相关经验。 出的统计数据进行该研究。最终结果 从地理面积上来说，这一区域的风资 可以确定未来的风电基地的最佳布局 源是巨大的，但还有待进一步了解。 形式。 22 实施指南 电网连接 机对电网更友好。电网友好的实例 对风电基地的电网连接可进行电 是：低电压穿越能力和动态无功功率 力系统分析，对风电基地和当地及国 （VAR）补偿。西方国家制造商所生产 家电网的互动应进行统计研究。在此 的设备一般都具备这些功能，但在中 基础上，按照相应的规范对电网进行 国还不具备。为了改善电网接入，这 必要的升级，同时确认可容纳的新增 些都是必要的。 电量。要对每个风电基地进行系统的 风能资源测量和评估 电网接入研究。 对于海上风电场来说，风资源评 电网规范 估极为重要。如果测风做的不好，发 在电网规范中对任何发电形式 电量预测就不可靠，投资将会面临危 的连网都有相应的技术要求。依据权 险。目前中国大型的风电场的开发还 限，电网规范可以是强制的也可以是 没有做过充分的测风。一个2MW的风 推荐性质的。针对风电场大规模的连 机的成本大约相当于于100～200个测 接，欧洲在开发电网规范上做了大量 风塔。一个3 . 8 G W 的 风 电 基 地 发 电 的工作。不论从技术角度还是从商业 量减少10%，就相当于每年损失了 角度，清楚地了解这些要求是非常必 1500个测风塔。因此，建议开展全 要的。建议集中力量开发相应的电网 面、系统的测风工作，并且要提供相 规范用于风电基地和海上风电项目的 关技术参数招标。风电场建成后，质 连网。欧洲和美国的很多机构都为开 量好的测风塔应该继续保留，以便确 发电网规范做了很多有益的工作。 定风电场的实际发电量是否和预测的 电网友好型风机 相一致。 电网规范会对风机提出新的强 发电量预测——尾流 制性要求，这些要求可能会迫使中国 欧洲大型海上风电场的尾流看 国内制造商进行技术创新已满足这些 上去与中型陆上风电场不同，不同之 要求。因此，中国制造商应该投入更 处在于海上湍流小，风机后面的尾流 多精力开发新设备，这样才能使得风 并不向陆上风机后面的尾流交织在一 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 23 起。这种不同会导致电能产量出现差 可接受，但是对于风电基地来说，损 异，可能会有20%浮动，所以需要进 失就太大了。对于某些场址，风机设 行详细的研究。风电基地可能会出现 计的安全系数可能偏低，对于其他场 类似的情况，因此也需要这方面的研 址可能偏高。没有这些参数的详细研 究，可以参考以下几种措施： 究就很难确定能得出什么样的结果， ①采用渐进的方式逐行安装风力 但是如果能应用正确的设计参数，并 发电机组，每行风机安装后都要对风 且风机按场址条件进行最优配置，投 机性能进行测试； 资成本就可以节省到10%～15%。 ②大型风电场的开发可以安装用 短期预测 于实验目的的小型风机； 风电大规模的并网需要风电场 ③开发仿真模型模拟实验效果。 拥有像传统电站一样的性能表现。从 一个3.8GW的风电基地损耗10% 某种程度上来说，可以向前面所说的 的发电量，按每兆瓦时60美元，相当 改进电力系统，或者使用“短期预 于每年损失US$60m。因此在某些研究 测”。即对风电场从一小时至一天的 领域是非常值得的，建议对风电基地 每小时发电量的提前预测。欧洲这类 进行详细的测量。 技术的发展令人印象深刻，建议风电 适应中国环境的风机 基地的试验项目尽快采用短期预测技 风电基地的发展规模非常大。全 术。经验表明，有了这样的数据，输 球风能工业使用的设计标准是基于北 电系统运营商会对风电场的并网持比 欧的场址条件，而目前还没有所谓的 较积极的态度。 “中国场址条件”。中国已经开发的 经验证的风机 一系列场址都有其不同的特点。这其 风电基地最终将使用中国国内 中有一些明显与IEC（国际电工协会） 生产的风机。而到目前为止这些风机 颁布的标准不相符。其结果是风电基 的性能和可用性比预想的要差。为了 地配置的风机并不完全适合当地条 避免不可靠的风机大规模的使用，必 件。当装机容量较小时，这种情形尚 须采取不同的步骤，按照推荐的方法 24 实施指南 和技术路线改进风机。发展壮大中国 设施，培养出能发挥其最大潜能的员 的认证机构是很重要的一个环节。建 工。这个问题在西方也同样重要：缺 议对风机性能表现差的原因进行详细 乏训练有素的员工常常限制风能资源 的研究，包括计算方法、风机的可用 的开发。GH（Garrad Hassan）认为美 性、设计和制造质量等因素。欧洲经 国的大部分风电场因为运行与维护较 验表明，从以往的问题和提供的数据 差，特别是使用缺乏培训的员工，导 可以学习到很多经验，这些对于该研 致其损失1%～ 2%的发电量。在中国 究是非常有用的。 也很难避免这种问题，只是情况会更 风机供货协议 加严重。 中国开发商和制造商之间的合同 西方开展的审慎调查工作 协议和西方有本质的区别。应改进这 最后，本报告介绍了一些特别的 些合同，使制造商承担风机具有一定 技术和商业要求，如果中国风电场在 可利用率和良好性能的义务。 发展过程中希望吸引外国投资，那么 运行数据 这些要求会有一些参考价值。 西方经验表明，大型风电场的 运行数据收集与分析工作是非常重要 的，正确的数据分析有利于风电场整 体和风机个体的性能的改进。这些数 据通常是保密的，所以应考虑数据的 可获得性。有了这些数据，可以使整 个风能产业受益。 培训 中国风能产业要想达到期望的 目标，就要切实提高制造能力、技术 和人员的整体水平。建立必要的培训 B-2 实施指南 1.国内的相关政策 型风电场。建设30个超过100 MW的 要探讨中国风能产业所面临的挑 大型风电场和5个1 GW的“风电基 战，就要先了解中国政府为风能产业 地”。 准备在甘肃、内蒙古、江苏 提供的政策保证力度。以下是一个简 和上海沿海区域建设10 GW的风电基 短、概括性的总结： 地。 十届人大四次会议通过了“国 ②利用好江苏、上海、福建、山 家经济和社会发展的十一五规划” 东和广东这些相对开发较好的沿海区 大纲，其中“政府用财政特惠、税 域，加速风能资源的开发和利用，建 收、投资和MMS政策来鼓励可再生能 设GW级的风电场，并相互进行连接， 源的 生 产 和 消 费 ， 扩 大 可 再 生 能 源 尤其是江苏和上海沿海区域的互连。 在主要能源消耗中的比例”的内容 到2010年，江苏和上海沿海地区的总 作为重点优先执行。大纲指出，通 装机容量将超过1GW。 过建设高端的风电场来鼓励风能产 ③在 拥有良好风资源和能源市场 业化，提高风电科技进步，提高本 的区域 建设几十个10 0 M W的大规模 风 地风电设备制造能力，减少风电成 电场。 本，提高市场竞争力。 重点领域包括： 风电开发的优先领域包括： ①促进GW规模的风电基地建设： ①充分利用中国东北部、北部和 在资源丰富，电网连接情况好，能源 西北部的风能资源，建设大型和超大 需求量大的区域建立GW级的风电基 25 26 实施指南 地。重点区域包括河北张家口的坝上 业，因此其发展规划的愿景都是令人 地区，甘肃的安西和昌马，内蒙古的 瞩目。全球风能总装机容量已经接近 辉腾锡勒，吉林的白城，江苏和上海 100 GW，而且2007年全球新增装机容 的沿海地区。支持国内的风能设备制 量达到了20 GW。尽管在2006年中国 造产业发展，同时支持大型风电场建 只排在全球榜上的第五位，到了2007 设，尤其是GW级的风电基地建设。支持 年，中国已经变成世界上第二大市 国内两家风机制造商提高其技术创新能 场。表B-1是全球市场的详细数据。 力，设备和设备的生产能力。建立国家级试 验风电场，支持风能设备测试和认证能力。 3.不同的发展方式 ②进行海上风能试验：在海上 通过以上陆上、海上风电场发展的 水域建立海上风电场模型，主要在江 政策介绍，中国的在建活动可以分为3 苏、上海、广东沿海地区，以便获得 类：陆上（风电基地）、海上、潮间带。 海上风电场的调研、设计、建设、安 “陆上”、“海上”这些术语比 装、调试和维护经验。在海上风电场 较易懂，潮间带可能需要一些解释。 实际运行经验的基础上，逐步发展海 潮间带在世界其他地方并不存在，它 上风能设备的相关技术。 存在于沿海地区潮差间的广大区域。 潮间带并不是海上活动的延伸，它 2.国际上的情况 具有自身特性。该区域的土质特点 风能在中国仍然是相对较新的产 像“泥”一样，因此打地基很困难。 表B-1 国际市场风电装机容量 2006年新增装机容量 2007年新增装机容量 2008年新增装机容量 国家 /MW /MW /MW 美国 2454 5244 8358 中国 1334 3287 6300 西班牙 1587 3100 1609 德国 2233 1667 1665 印度 1840 1617 1800 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 27 沿岸区域的土质特性变化很大，对其 风速 资 料 还 不 够 充 分 。 尤 其 对 于 海 有正确认识，才能保证选址评估的可 上、潮间带区域。风速的正确评估 靠性。其他地方没有此类开发活动的 对于选择合适的场址非常重要。 先例，所以不能直接借鉴。然而，一 图B-1以地图形式对上述三种形式 旦中国潮间带项目能够成功实施，那 的发展情况作了说明。风资源的分布 么世界上其它类似的地区比如印度的 情况是根据一个粗略的来电模型计算 Gujarat也可以借鉴中国的经验。 出来的，只能用做参考。海上风速是 这三种类型发展的性质不同。中 从北向南递增。在南部地区，尽管平 国陆上西北部和东北部的风资源质量 均风速可能比较高，但是由于存在台 最好。而主要的电力负荷却在东部沿 风的危险，使得最南部的海上场址并 海地区。潮间带场址和海上场址更加 不具备很强的诱惑力。潮间带可能的 靠近电力负荷地区。海上风电场址和 区域如图中所示，一些风电基地选址 潮间带的建设资金成本要高于风电基 离电力负荷地区相对较近，因此这些 地。然而由于电力传输距离非常远， 地区可能首先被开发。然而最佳场址 风电基地的电力输送成本将会比其他 地区的选择不仅要看距离负荷地区的 两种类型高很多。对风电输送成本起 远近，也要看电网接入的情况。 决定作用的是场址地区的风速，然而 28 实施指南 图B-1 风电基地，潮间带和海上风电场场址 黑龙江 白城 达坂城 新疆 内蒙古 玉门 呼和浩特 张北 吉林 辽宁 陕西 河北 青海 甘肃 山东 山西 河南 拉萨 江苏 潮间带 四川 湖北 重庆 安徽 湖南 浙江 云南 贵州 江西 广西 福建 中—深海域 广东 如果要求以最低成本输送电能到 样才能得出最优输送模式。 东部负荷地区，那么必须在这三种类 关键问题是“既然中国有大量 型的供电成本之间做比较，图B-2列出 优质的陆上风资源，为什么还要开 了成本比较的示意。必须对不同开发 发更贵的海上风资源？”答案是能 类型的成本差异进行详细的研究，这 源总成本，包括风资源，资金费用 和电力输送。 图B-2 三种类型将风产生的电力输 送到负荷地区的成本对比图 4.海上风电的有力政策保障 传输成本 形成海上风电市场的先决条件是 运行维护成本 基础设施成本 风机设备成本 政府的大力支持。这对于整个可再生 能源产业非常重要，特别是海上风电风 风电基地 潮间带 海上风电 险更大，政府支持就显得尤为重要了。这 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 29 在很大程度上超出了企业的能力，因为许 国内研发的风机在陆上或近海中经实 多职能部门在制定政策时会受到其它政 际检验可行，中国就可以省去中间阶 策和战略目标的约束。 段，直接开发大规模的风电场。 行业协作和游说会对政策法规产 大部分欧洲国家，海上风速比 生影响，但是如果缺乏政治意愿去开 陆上大多数风电场的风速要高。因此 发可再生能源，特别是海上风电场， 海上风能资源的改善可抵消一部分增 就很难取得一点进步。荷兰是这方面 加的成本。在中国，似乎没有这种必 最好的反面典型，而英国、丹麦和德 要，因为大量条件好的陆上场址可供 国对海上风电的支持力度很大。 选择，因此增加能源密度的并不是主 海上风电比陆上的更贵，在北欧 要的考虑。 一些土地紧张的国家，海上风电是唯 不能过分强调优质风速的重要 一可以大规模开发，并成为国家能源 性。表B-2指出同样的2MW风机在不 结构的组成部分。在其他一些国家， 同年平均风速下产出的电量。年平均 如南欧国家、美国和中国，陆上空间 风速从6.5～9米/秒，产能多一倍。风 可以更自由的选择，所以可以发展陆 电基地场址的平均风速在9 米/秒范围 上风电场，甚至是大型风电场。单纯 内， 潮间带处的风速值还不能准确的 的经济上的利益不可能吸引这些国家 知道，很可能在7～7.5米/秒间。海上 建立大型海上风电场，需要引入特殊 风速可能高于潮间带风速。 的政策来鼓励海上风电场的开发。即 需要进行大量的工业投入减少海 使在拥挤的欧洲国家，也需要引入特 上风能开发的成本。落实目标和政策必 殊政策以鼓励海上风电场的开发。这 须包括一个清晰、长期的政治承诺，否则 样才能保证不是等到所有陆上风电场 很难保证所需的资金投入，海上风能依 都建完后，才开始开发海上风能。中 然会非常昂贵，或 者不能 得 到 真正 开 国在建设中型规模的风电场中获得的 发。中国在这方面走到了其他国家的前 经验有助于发展大型风电场—不管是 面，在前言的讨论中已说明这一点。 在眼前还是在不远的未来。一旦中国 海上风电开发既需要大量资金投 30 实施指南 表B-2 2MW风机在不同年平均风速下产出的电量 年平均风速（米/秒） 等效满载荷小时（小时） 容量比例 6 1410 16% 6.5 1740 20% 7 2090 24% 7.5 2440 28% 8 2780 32% 8.5 3110 35% 9 3420 39% 入，又需要技术支持。为了达到这关 这样才能针对每种方法确定出最低成本 键的两点，投资商必须对政府的政策 和最佳组合，需要考虑相当多的细节。因 有信心。海上风能的相关政策必须 此，这三种方法必须同时推进——先后 清晰地明确，只有这样才能推动风 发展是没有多大意义的。但是大规模的开 能行业的发展。 发可以依次进行。 （2）电网 十一五计划中提出的目标意味着 5.发展方向 要加强电网建设。可以预计会有大量 这是关于中国风能开发理论的一 的资金会用于电网建设。要开展大量 些基本问题的简要分析。 的调研工作。实现这一目标也需要大 （1）三种方法同时进行 量的资金投入。为了跟上风电发展的 为了优化中国风能的开发潜力， 步伐，各种资源配置也需加快。 就要确定三种开发类型的相对成本。 （3）风速评估 实际上就是要平衡好的风能资源、低 所有工程的问题都可以通过额 资金成本、高传输成本（风电基地 外的支出加以纠正。风能资源评估和 的）和高资金成本、较差风资源、低 风电生产力预测却不能这样。因此陆 运输成本（海上和潮间带）之间的关系。 上、海上的风资源测量在质量和数量上 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 31 都应有提高。因为风速评估不正确会影响 于加速开发。要吸引外国投资商，政 发电量进而影响投资效果。 策和商业结构就要有些改变。目前， （4）海上 按西方的说法中国项目还不具备投资 中国很幸运地拥有充足的风能 条件。 资源和广阔的可开发土地。尽管中国 （5）快速开发与可靠的风机 可以向欧洲学习有用的科技和制度经 海上风电场和风电基地的快速 验，但在资源方面，由于欧洲的每个 发展可能带来风机供不应求的问题。 国家领土面积都较小，中国只能把欧 欧洲经验表明，陆上风机的可靠性比 洲国家看成一个整体进行比较，或者 海上的改进速度更快，而且对海上风 和美国比较。和陆上开发力度相比， 机最初出现的问题。政府必须在快速 欧洲和美国只有很少或几乎没有海上 开发和有效开发上做出抉择。当在风 风能开发项目。陆上开发仍然比海上 电基地，甚至是海上风电场配置了大 开发容易。海上开发的成本至少是陆 批不可靠的风机时，能得到什么？两 上的2倍。海上O&M 成本较高（可能是 者都需要经过检测的风机。当然，当 三倍）。可达性也是个问题，而在陆 问题出现在海上时，会比陆上更加严 上却不是主要问题。 重。由于初期的海上风电场看起来未 中国有必要决定是否要鼓励外商 必不可靠，结果安装不成熟的风机， 参与海上风电项目。海上风电是一个 使海上风电场陷入潜在的风险中。早 国际性的商业活动，其主要参加者位 期风电场受到了许多风能诽谤者的批 于欧洲。尽管如此，在项目开发、管 评，如果能推迟安装风机的话，就能 理和建设方面的特殊技能并没有均匀 避免这种情况。风机应该在陆上经过 分布在活跃的市场上。通过对有特殊 彻底论证，并达到较高的可信度后， 技术的外国公司开放国际市场来开发 才能安装在海上风电场。 海上风电场项目，会带来相当大的好 （6）使电力生产成本最低——增 处。丹麦公司DONG在英国市场的突出 加政府财政投入支持前期研究工作 贡献是一个很好例子，说明开放有利 未来的目标是将电力成本最小 32 实施指南 化，那么海上风电场需要通过招标来 中国想在海上风电开发中占有一席之 实现最低成本，政府将提供更多的信 地，现在就必须开始大型风机的研 息收集基础设施建设的成本。这种方 发。对于海上应用和风电基地，风机 法可以降低风电场的发电成本，但是 制造和安装方面的科技攻关是非常重 也需要政府或政府机构有大量的资金 要的。中国科技基础研究是该进程的 投入。当然，其他可行的方法是将风 一个重要环节，因此需要进行严谨的 电开发所需的所有成本由市场承担。 科学研究和配套的投资。只引进而没 不论采取哪种方法，国际经验都反复 有消化、吸收和改进，不是一条可持 地提醒着我们：鼓励多发电，而不是 续的发展道路。 盲目开发项目，才是最有效的激励政 广阔的中国市场会对制造商产生 策。应该鼓励生产MWh的电量，而不 强大的吸引力和压力，促使其开发适 是安装MW的风机。 合中国条件的风机。这项任务需要投 （7）示范项目 资，但是会改进风机的性能，并降 中国在海上发电示范项目中，如 低成本。其理念就是中国设计，中 果应用了经过陆上验证过的可靠的风 国应用。 机，就要加速开发，降低产出成本。 一旦这些示范项目结束，中国将跳过 其他中间步骤，直接研究大型风电场 的解决方案。 （8）中国风机及相关技术研发 中国不应该等着西方国家开发海 上风机。许多中国制造商失败在只得 到了陆上风机较低水平的技术转让。 同样的情形也可能发生在海上。如果 B-3 海上风电 发展路线图 本项研究的目的是借鉴其他国家 做了很多工作的国家，海上风电也是 海上风电的经验。B-1部分已经做了 一个较新的行业。到目前为止，只有 一个非常详细的说明。本节参考和借 丹麦和英国取得了较大的发展，其它 鉴了前述经验并同时借鉴了其它常规 较为活跃的国家是荷兰和瑞典。 经验，提出行动建议，以便有效地促 每个国家的市场发展都有所不 进海上风电在中国的发展。该行动建 同，有着多样化的结构和成效。原因 议包括法规、安装和施工、研究和开 一方面在于行业缺乏成熟度，但更 重 发以及工业能力部分。每一部分都提 要的原因是由于各国政策目标不 供了经验实例，明确了行动建议。下 同。现行的立法安排不同导致了差 面，以简要图表的形式——“发展路 异的存在。本节总体概括了海上风 线图”，给出各个不同部分的行动建 电市场的历史发展过程、现状和未 议。如果中国采用建议发展路径，将 来前景。 避免许多其它国家在海上风能商业化 目前世界各地正在运行的海上风 初始阶段中所遇到的问题。 电设备总计1240MW，此外，编写此 报告时还有704MW的在建工程。图 1.背景 B-3根据各个国家的市场情况列出了 在描述发展路线图之前，先提 详细的比例。 供一些海上风电行业的一般性背景资 料。即使在那些在海上风电方面已经 33 34 实施指南 图B-3 全球海上风电装机容量（2008年6月） 英国 英国 丹麦 荷兰 丹麦 德国 爱尔兰 瑞典 比利时 运行 在建 除了日本的一个小规模示范项 是研发阶段，另一个是示范阶段。目 目，目前所有已建成或在建的海上风 前已有第一个准商业项目的施工合 电项目都位于欧洲，如图B-4所示。 同，准备在今后几年内进行建设。图 B-5表明这个行业目前正处于快速增 图B-4 欧洲海上风电项目分布图 长时期。大多数建设工程位于英国。 （2008年6月） （1）从研发到示范 1990年在瑞典的Nogersund安装 了第一台海上风力发电机。在此后的 十年中，丹麦、瑞典、荷兰和英国通 过政府资助的重大学术项目进行了一 系列研发。这个阶段大致结束于2002 运行 在建 年，以建造160MW Horns Rev海上风电 项目为标志。此项目极大提升了海上 根据行业发展的阶段，目前已建 风电的装机规模，而以前最大的海上 成的海上风电项目可分为两种，一个 风电项目仅为40MW。 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 35 图B-5 自1990年以来的海上风电累积装机容量 继而开始的示范阶段有了进一 后，建设势头有所恢复，这主要归功 步发展，丹麦Nysted 装机容量达到 于荷兰和瑞典开展了新的项目，同美 166MW，此后英国又开发了几个项 国一道壮大了海上风电的队伍。 目。这些示范项目的资金来源主要 值得注意的是，尽管目前增长势 为商 业 性 质 ， 附 带 部 分 政 府 资 金 支 头强劲，然而之前普遍预计的海上风 持。图B-5清楚地表明了从1999年至 电行业2004～2006年的装机规模比实 2001年研发和示范两个阶段之间的 际应交付的装机容量要大得多。2005 过渡情况。 年，顶级行业分析公 司 B T M 咨 询 公 司 （2）虚假的黎明 预计海上风电截止到2007年年底总 在本世纪最初几年“丹麦 装机容量为3600MW，然而实际装 潮”——Horns Rev和Nysted示范项目建 机仅为这一数字的三分之一。 设建成之后，海上风电行业的增速在 究 其原因，人们 认 为有以下三个 2004～2006年显著下降，每年只有一 方面： 个项目建成，而且都位于英国(Scroby ①通过事后总结分析，2000年起 Sands, Kentish Flats and Barrow)。此 海上风电项目的迅速增长使人们对对 36 实施指南 图B-6 已公布的海上风电项目的资本成本 学习曲线效应和相关成本削减产生过 商尚未介入这一领域。这一点与将 高估计。 在下文进一步讨论的早期项目经验 ②从早期的示范项目开始，成本 教训有关。由于合同重新谈判，导 实际上在增加，这就意味着许多经济 致了许多先起步的海上风电项目长 效益不是很好的项目在目前的条件下 时间拖延。 已变得难以实施。 （3）成本不断攀升 ③风机制造商已经停止签海上 基于公布的成本数据，图B-6表明 风电场EPC合同，迫使开发商自行 海上风电项目成本上升的趋势是人们 处 理 多 个 工 程 项 目 ， 进 而 承担更多 始料未及的。 的技术和商业风险，而海上风电承包 造成这一趋势的主要原因被认为 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 37 有如下四点： 机的额外风险以及陆上风机的高需 ①早期的激烈竞争和重大损失 求这两个原因，风机制造商在海上 在早期的示范阶段，最初对未来 风能项目中投标竞争的兴趣是非常 海上风电发展过于乐观导致了风机制 有限的。如果同样是250MW的风电项 造商和安装承包商之间激烈的竞争。 目，一个在北海，一个在德克萨斯， 为了建立有利的市场地位，过于乐观 那么对风机制造商而言肯定会选择德 地提供了很低的EPC合同价格。无论是 克萨斯！ 由于“先受损后攥钱”的占领市场的 ④BoP4供应链 故意或是无意识疏忽造成对成本估计 海上风电项目中某些配套的机械和 过于乐观，这些早期合同不可能让主 设备的需求目前得不到满足，特别值得 要承包商实现盈利。这一结果随后导 注意的是安装船、海底电缆和电 力 传 致事与愿违的结果——承包商调整投 输。短缺已导致竞争不足和在BoP 标价格，以确保有一定的利润空间。 供 应 链 中 部 分 配 套 产品价格过高。 ②风机市场 今后几年市场力量会修正供应链 自2005年以来，无论是陆上风 的不平衡，所有这些问题可以缓解。 电还是海上风电项目，风机的价格显 当然，现在正处于“信贷危机”可能 著上升。这是由于在很大程度上出现 会有些影响。此外，可能需要风力发 供不应求，致使竞争不足。特别是面 电机组设计专门化，从而产生海上适 对急剧增加的需求，短缺的风机零部 用的风机产品，并出现（与现有供应 件，如齿轮箱、大型轴承、变压器、 链）或多或少不同的供应链。这样，将建 铸件、锻件和碳纤维等，限制了供应 立一个独立的海上风电市场，不受限于 能力的增长速度。 陆上风电市场的影响。如要获得更多 ③海上风机市场 的动力，实现实质性影响，这两个缓 目前，海上风机市场和陆上风机 解因素都需要更多的政府支持。很显然， 市场在产品和厂商方面很大程度上是 在中国拥有强大的风机设备制造能力之 相同的。鉴于为海上风电项目提供风 后，这种情况将会得到改善。 4 BOP:项目除风机外的其他部分 38 实施指南 （4）未来——要么学会游泳，要 来十年中，绝大多数新的海上风电项 么淹死 目仍将建在欧洲，而这其中的大部分 从上文所述的（海上风电）产 建在英国和德国水域。 业发展的头两个阶段（研发和示范为 另一种可能是，在未来几年， 主）可以看出，正在显现出来的第三 EPC承包形式将随着专门承建商的进入 阶段可被称为商业扩张。这些项目形 而重新出现。承包商知道管理风险所 式将受益于某种形式的财政政策支 在，愿意承担项目管理风险并通过这 持，而不是资金支持。英国Round2和 种方式创造利润。其他条件均相同， 德国Pilot项目是第三阶段的先行者， 但由于项目交接及管理风险由业主转 尽管两者在海上风电预期成本下降趋 移至承包商，可能使项目的价格上 势下，可能不会获得进一步的财政 涨。然而，这可能使业主不用自己处 支持。因此，事实上，这种转变有些 理所有这些风险，而使项目实施进度 勉强。第二阶段（示范）和第三阶段 加快。 （商业）项目之间更值得注意的区别 一般 认 为 ， 通 过 技 术 创 新 可 以 是其规模，后者通常装机容量可达几 降低项目成本。这可以在以下几个 百兆瓦。 领域实现，包括风机设计和安装方 在未来十年内，海上风电新市 法。此前，少量新型海上专用风机 场可能会实现商业化发展，且相应法 的设计和制造商的出现，已证明了 规相对成熟。在欧洲，可能包括法国 这点。此外，深海风电科技示范 和西班牙，因其最近的立法和政策变 项目，如英国的Beatrice和德国的 化表明具备了大量开发海上风电的潜 A l p h a Ve n t u s ，其目的是加速实施设 力。欧洲以外，前景目前尚不清楚， 计 和 安 装 的 新 途径，并有可能在这方 尽管海上风电项目在美国、加拿大、 面做出重大贡献。 韩国、台湾和中国大陆已有了或显著 最后，预计随着新的企业和新设 的、或基本、或零星的发展。然而， 备的出现，市场竞争将更加激烈。只有 除非中国采取实质性的措施，否则未 在稳定的市场发 展 起 来 之 后，不像现 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 39 在 这 样 不断“停止 —启动”时 这 种 情 做的更大。海上风电场的基础成本所 形才会出现。 占总资金成本的比例要远高于陆上风 2.技术参数 电场。图B-7是海上风电场的投资成本 本部分概述了海上风电场开发、 分析。对于陆上风电场，风机通常占总资 施工和安装过程中的技术要点，各技 金成本的75％。 术要点的详细描述和分析见附件B-1。 同样的情况不适用于风机的基 图B-7显示了海上风电场开发的资金成 础。图B-8显示了一系列的可用于海上 本构成。 风电场的基础选项。 （1）风电机组 图B-7 海上风电场的资金成本 用于海上风电场的风机和用于 测风和建设及管理 保险 陆上风电场的风机相同，但他们必须 电气系统安装 风机及辅助设备 海上化，除此之外，其工作原理是相 基础安装 同的。然而实际上，从经济学角度出 电器系统 发，为降低基础成本，海上风机必须 基础部分 图B-8 海上风电场的不同基础型式选择 水深增加 重力型 单桩 多桩 网架 吸附 悬浮 40 实施指南 （2）基础 表B-3列出了目前正在运营的风电场及其已采用的各种基础型式。显然，在 浅水区（<20米），单桩式已成为最流行的选择。然而，随着海水深度的增加， 很有可能采用图B-8所示的其他基础型式。 表B-3 海上风机的基础选择 离岸距离 风机 位置 试车时间 风机型式及额定功率 水深 (m) 基础型式 (km) 数量 Vindeby, Denmark 1991年 1.5 > 3.0 11 Bonus 450 kW 2.5 > 5 Concrete gravity Lely, Netherlands 1994年 1 4 Nedwind 500kW Steel monopile Tuno Knob 1995年 6 10 Vestas 500kW 3>5 Concrete gravity Dronten, Netherlands 1997年 0.4 28 Nordtank 600kW 5 Steel monopile Bockstigen, Sweden 1998年 4 5 Wind World 500kW 6 Steel monopile Utgrunden, Sweden 2000年 8 > 12.5 7 Enron Wind 1500kW 7.2 > 10 Steel monopile Blyth, UK 2000年 0.5 2 Vestas 1800 & 2000kW 7.5 Steel monopile Middlegrunden, Sweden 2000年 2 20 Bonus 2000kW 2>5 Concrete gravity Yttre Stengrund Sweden 2001年 6 5 Neg Micon 2000kW 9 Steel monopile Horns Rev, Denmark 2001年 17 80 Vestas 2000kW 6.5 > 13.5 Steel monopile North Hoyle, UK 2003年 7>8 30 Vestas 2000kW 10 > 15 Steel monopile Nysted, DK 2004年 12 72 Bonus 2.3MW 10 Concrete gravity Arklow Bank, Ireland 2004年 14 7 GE 3.6 MW 5 > 8.5 Steel monopile Scroby Sands, UK 2004年 2.5 30 Vestas 2MW 4 > 12 Steel monopile Kentish Flats 2005年 12 30 Vestas 3MW 5 Steel monopile Barrow 2006年 8 30 Vestas 3MW 20 Steel monopile OWEZ 2006年 10～18 36 Vestas V90 22 Steel monopile Beatrice 2007年 25 2 REpower 5M 45 Quadropod Burbo 2007年 6 25 Siemens 3.6 8 Steel monopile B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 41 水深和海床条件是确定合适基础型式的最重要的参数。离岸距离对基础 设计没有影响，但它对电气设计有重要影响，因为（海上风电场）需要输电系 统将电能从风电场输送到陆上与电网连接，这可能是资金成本中的一个主要部 分。因此，欧洲各国都在研究海上风电场的这两个变量参数。图B-9列出了所有 正在运营的和计划中的海上风电场的水深情况和离岸距离。很显然，各国差异 相当明显。例如英国的海上风电场一般是在浅水区、靠近海岸，而德国的海上 风电场位于远离海岸的深水中。应当指出的是，迄今为止，所有德国的海上风 电场都在计划中而没有付诸实施。造成这些区别的原因是，德国近海岸大多被 划为自然保护地区。德国北部海岸的Wattensee（国家公园）使海上风电场不能 靠近海岸建设。 图B-9 欧洲海上风电场的水深和离岸距离 比利时 德国 丹麦 西班牙 法国 最大水深 爱尔兰 荷兰 瑞典 英国 离岸距离 42 实施指南 （3）变电站 C组 示范 变电站有时位于陆上，有时位于海上 D组 研发 风电场。对于较大的风电场和远离海岸的 图B-10给出了这些任务的总体时 风电场，变电站一般设在风电场。 间表。有些行动在逻辑上并不符合这 （4）安装船 样的时间表。 （各国）在开发用于海上风机和 以下的各节中，在其他地方经验的 基础安装的特种船舶方面都付出了巨 基 础上 进行任务识 别，并为每 个任务 大努力。值得注意的是，中国一直是 组——B，C和D提供一个单独的路线图。 这些特种船舶的主要供应商。 A组 制度工作 可用性是影响风电场建在陆上或 原则： 政策和法规稳定 海上的重要因素。在西方国家，陆上 关于海上风电，政府政策和法规 风电场的高可用性只需通过一些定期 的变动会造成财务不可行，投资决策 的维护就可达到。对陆上风机而言， 延迟，最终导致项目延迟。在丹麦， 其良好的可用性与良好的可达性直接 曾经有4个规划中的海上风电场在2002 相关。由于难以接近，所以海上风机 年被取消，极大地挫伤了开发商的信 的一个小问题就会变成一个大问题， 心。在荷兰市场，激励政策的不稳定 而对陆上风机，这样的小问题几乎可 是主要问题所在。英国激励政策的改 以忽略不计。近年来，大量的研发资 革使得该国的可再生能源发展人心不 源都集中在海上风电场的到达方法 稳，但是对于海上风电，改革带来的 上，以便维修队维修故障风机。 附加财政支持对于海上风电技术而言 带来的影响是正面的。海上风电需要 3. 发展路线图 长期稳定的资金投入，如果相关政策 下文是建议的海上风能发电的 或商业条文不断变化，那么海上风电 “发展路线”，该任务主要分为4组： 不可能得到发展。任何非中国国内的 A组 制度工作 投资方都对这个潜在的问题很敏感， B组 准备任务 同样地，这个问题也会影响到国内的 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 43 投资商。 度来看，一座海上风电场是否是一个 在开始阶段对法规进行详细起草 石油和天然气平台？一座灯塔？一艘 和充分商讨，可以避免日后对法规进 船舶或一个港口？还有一些争论是， 行频繁修改变更。由于海上风电尚属 风电项目是否应包含在电力立法中或 新兴市场，因此要大量参照国外的经 包含在航运/运输立法中。明确决定 验。一个稳定的法规体系会给投资者 适当的法律框架，在任何重大的项目 带来信心。法规条文的反复变更在现 之前都是至关重要的。虽然这种方法 有所有活跃的风电市场都出现过，从 是理想化的，但是，可以借鉴在近海 本质上拖延了整个产业的发展。本文 石油和天然气、航运立法过程中所采 中的其他部分有适应法律的建议。需 取的实际方法，用于新的风能专门立 要决定建立一套稳定的法规来促进海 法。 上风电的长期发展，通过长期不变的 关于这一点，主流观点是在更大范围 政策承诺带动产业的发展。 考虑这一问题。在欧洲，已经首先在国家 A.1 适当的立法框架 层面上实现，目前致力于全欧洲范围 海上风电是一种新技术，针对大 内实现。这种观点也适用于中国、国 多数国内其它市场的政策法规都不适 家级立法要比省级更好。 合海上风电。本文特别提醒的是，在 行动A-1：政府应专门针对促进 许多情况下，现行的、本来是用于规 海上风能发展建立一个适当的立法框 范其它活动，如石油和天然气开发的 架（虽然它可能同时地其他海洋可再 法律法规被用于海上风电，这种做法 生能源，如波浪能、潮汐能装置也有 可能导致复杂和不确定的开发路线， 好处）。这些风能项目也将是海上经 可能增加项目费用、项目延迟和造成 济的一个重要组成部分。因此，从长 项目失败。现行法律对海上风能发展 远来说，纳入现有的立法是不明智 是一个重大障碍，法律改革势在必 的，而应直接单独立法。短期示范项 行。在一些国家，关于确定合适的海 目可作为个别项目来做。 上风电立法框架争论颇多，从立法角 44 实施指南 图B-10 各种行动汇总表 各种时间行动表 第1年 第1年 第1年 第1年 第1年 将来 A-1：适当的立法框架 A-2：有效的行业协调 A-3a：电网接入政策 A-3b：海上风电的电网建设 A组：制度工作 A-3c：制定电网规范 A-5：战略环境估评 A-6：建立一个专门管理机构 A-7：激励机制 B-1：系统选址 B组：准备工作 B-2：系统风资源评估 C-1：初期示范 C组：示范 C-1：商业规模示范项目 D组：研发 D研发任务（见图2.5） A.2 有效的行业协调 段。相反，在丹麦，通过一个统一和 海上风电的发展可能会由于缺乏 协调的行业协会有效地游说政府制定 有效的产业协调而 受 到 遏 制 。 在 荷 发展纲要和进行必要改革，从而成功 兰，支持 风 能 的 议 员 团 体 无 法 有 效 地使海上风电行业得到了发展。在英 地刺激政府采取足够的改变来加 国，给政 府 关 于 海 上 风 能 发 展 的 建 速海上风能的发展。部分原因是 议没有得到开发商的认可。因此， 缺乏强大的和有影响力的行业协 需要一个多方参与的合作对话才能 会 ， 行 业 协 会 是 游说政府的主要手 取得实效。 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 45 行动 A-2：建立一个强有力的、 网接入点，是电费的结算点。这种方 联合统一的、有影响的行业协会。协 式使得丹麦这样的小国家能够更好 会可以在海上风能发展的政策和规则 地直接接入电网，而以前它们都要有 制定上给政府提供详细的、有建设性 高层级的统一中央调控。在早期的海 的意见。应建立一个由希望促进海上 上风电开发阶段，这种方式似乎是一 风电产业发展的主要利益相关方组成 种正确的选择。最近在英国的一种方 的顾问团队，并通过他们对政府制定 式是通过设立海上风电输电系统运营 规则提供详细信息。该团队应包括风 商，运营商负责建设电网，并有能力 机制造商，风电场开发商，电网运营 在一定的财务收益率范围内进行商业 商，海上基础供应商，船东，码头， 运营。运营商可以是国家性质的，也 咨询工程师和认证机构。这样，在立 可以是其他的商业机构。运营商本身 法过程中，（顾问团队）就可以（为 上要有一定的资金支持并有足够的授 政府）提供切实可行的意见建议。 权从而使运营商推进风电发展而不是 A.3 电网接入 成为障碍。可能在海上风电的开发中 电网接入问题已经成了全世界 更多的带有公益的性质，有一些开发 公认的风电发展的壁垒。尽管具体的 商觉得建设和拥有电网更具吸引力。 原因可能会稍有不同，但主要的一点 关于电网技术规范有一些商业上的争 还是电网的规则同国家政策层面对于 议：是高冗余度设计还是资金成本最 可再生能源的目标不一致，海上风电 小？如果采取集中管理，那么还需要 开发的滞后也是这个原因。英国有一 一个明细的规范从而开发商可以对其 种较好的解决方式，电力法案规定优 风险做明确的评估。否则，项目与电 先保护消费者权利，同时将可再生能 网运营商之间的协议必须包含 “照付 源的输送成本降低到最小。为此人们 不议”条款。 开发了各种各样的模型。德国和丹麦 在发展“大电网”之前，必须 采取集中提供电网连接。在这些国家 有针对整个欧洲海上风电开发的相应 电网线路是许可的一部分。项目的电 的准备工作。如果在这项工程中，不 46 实施指南 同的条例法规过多，将会延缓开发进 电网交付能力。在此过程中，风电场 程。中国可以采纳“大电网”的方 开发商不需要为电网买单。电网公司 式，并迅速推广。并且，对于大规模 负责将电网变压至风电场所需等级。 发展的中 国 风 电 战 略 目 标 ， 这 种 方 电网公司在电网连接协议中要包括权 式极具吸引力。尽管对于陆上项目 责条款。中国政府应该借鉴欧盟目前 已经是标准化的了，但在实际中， 的思路，规划专为大型海上风电场服 电网的建设总是太慢，满足不了商 务的海上电网。 业化开发的要求。 行动A-3c ：制定电网规范。对电 行动A-3a：电网接入政策。电网 网连接技术要求的错误理解或一知半 接入明显成为发展海上风电的障碍， 解，都将导致不必要的拖延风险和商 因此要发展海上风电，必须保证电网 业风险。国家电网和其它的利益相关 法规同可再生能源的政策目标保持一 方应当多方参与，制定海上风电场电 致，并且在开发前期清楚地界定谁投 网连接规范。同样的电网规范可以适 资，谁建设。有些国家使用了强力的 用于风电基地。 中央控制方式将电网作为风电场开发 A.4 战略环境评估 许可的核心条款，这种方法在他们国 从国家层面出发，对未来海洋开 内施行得很成功。中国政府需要表明 发利用的长期规划，将在避免各方利 其免费提供电网连接的意图。 益冲突，同时达成能源政策目标方面 行动A-3b： 海上风电的电网建 起到重要作用。这种方式已经在丹麦 设。为加速海上风电发展，避免重复 得到很好的应用，英国和德国的情况 开发，鼓励最佳方案，建议中央政府 也很好。这种方式也可以作为一种有 规划建设一个海上风电的专属电网， 效的机制，避免各场址之间的冲突， 电网要符合风电场的要求。现有电网 并使大容量风电并网经济可行。某种 公司可以开拓海上风电的电网业务， 程度上，欧盟直接做出的战略环境评 他们可以授权有能力的第三方建设并 估将更有力地支持这种方式在欧盟各 提供电网，但第三方必须具有运营和 国的应用。 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 47 行动A-4：海上风电开发区域的 部门全面管理海上风电规则的各个方 长期规划部署将通过避免潜在各方利 面。这一模式在英国也获得了很好的 益冲突，从而提高海上风电的开发预 实施，由一个中央协调机构负责大部 期和电网连接效率。中国可以参照欧 分管理任务。图B-11和图B-12分别展 盟战略评估的指南并且加速规划进 示了丹麦和英国的管理体系。图B-11 程。在欧盟，由于战略环境评估执行 充分显示了丹麦能源署（DEA）作为唯 缓慢，阻碍了海上风电的选址。需要 一的主管机构，极大地简化了丹麦的 明确的战略方针，以确保所建议的选 工作流程。注意两个图中的开发商的 址符合实际规划要求。 不同位置。在丹麦的体系中，给开发 A.5 建立一个专门管理机构 商提供信息，而在英国体系下，开发 海上风电法规条文的简化，使 商则要自己寻找信息。 得项目开发商更加明确所需审批程序 每个国家都有很多尚未参与但对 程，也可以增强潜在投资者的信心。 海上风电开发感兴趣的各种机构。如 由中央设立一个海上风电的专门管理 果可能提供唯一的省级甚至国家级的 机构，这个机构将更有效率，减少冲 主管机构，肯定能促进海上风电的发 突，保持战略目标的一致。国际上， 展。这个权利机构的设计很理想，机 只有丹麦建立了这样的系统，加强了 构可以为海上风电项目颁发许可证。 对发展速度和未来选址方面的宏观管 机构的成立至少可以提供一个中央数 理。协调管理的缺失将会为发展速度 据库，提供给海上风电开发感兴趣的 和有效配置付出代价。丹麦的模式是 各机构和组织，这点很重要。对机构 值得中国借鉴的。 如何构成和他们的权利如何确定的不 在丹麦，“一站式”管理模式 重视或草率决定是造成诸多国家项目 被运用到了极致，仅有一个政府职能 延迟和复杂化的原因。 48 实施指南 图B-11 丹麦体系 特许权 战略规划 同意 利益相关方 开发商 DEA 电网连接 Eltra 激励 政府政策 图B-12 英国体系 民航机构 ORCU MCEU 利益相关方 村委会 历史文物保护组织 DTI/DBERR DfT Defra 同意 同意 健康安全组织 特许权 特许权 国防部门 区议会 开发商 皇家财产局 其他 O 电力销售 电网连接 TSO f 激励体系 g Utility e DNO m ROC trading LEC offtake DTI / DBERR 行动A-5：法规的简化使得业内 降低用户间冲突，保持同政府战略目 思路清晰，信心增强，从而推动海 标的一致性。理想的情况是，对一项 上风电的发展。一个专门政府主管 重大项目，应建立专门主管机关，为 机关统一管理使得效率明显提高， 海上风电场开发提供许可与特许。一 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 49 个中等的项目主要依赖现有机构。作 项目将面临重罚。西班牙政府在他 为次选，主管机关应负责提供中央数 们的初期海上计划中可能采取了这 据库，其中包括所有有兴趣机构的名 种方法。 录。这个中央数据库是建立一个专门 英国根据年增长限额颁发可交易 主管机关的第一步。 的可再生能源证书。其优势是运用了 A.6 激励机制：固定电价VS证书 自我纠错机制和政府目标进行联系。 交易 并首先开发投资成本低的风场。这套 一般来说，为促进海上风电动发展 系统的主要缺点在于其复杂性，并置 采用了两种电价制度，每个电价制度的目 项目本身的收益与一个极具变化的市 的都在于促进海上风电装机增长。 场相联系。此外，正如英国所经历的 在丹麦、德国和荷兰已经采取了 一样，无区分的支持不同技术会导致 固定电价，这种固定电价既简洁又可 高成本的海上风电场停滞，而陆上风 预测——降低了项目收益上可能存在 电场却享受不合理的高回报。这个问 的危险。缺点包括确定电价水平下的 题至少在某种程度上能够解决，例如 开发率的敏感性，因为电价一旦固定 依据技术的难易程度区分证书的价 后，融资成本上的任何改动都会影响 值。尽管有建议表明这种做法降低 到某个项目的可行性，从而可能导致 了这套系统的市场价值。为海上风 项目的取消，因此没有为了达到政府 电场建立一个单独的目标任务是为 目标的自我调节机制，也不会让消费 了保证初期的海上风电资源开发可 者承担对经济性差的项目进行补贴。 以与陆上的开发齐头并进。如果这 在竞争性招标的情况下，固定电价也 其中引入市场法的话，那么市场法 允许做出调整。竞标的危险性在于中 也会区分海上风电的支持措施和陆 了标但却建不成项目，因为他们的投 上风电的支持措施。英国应该已经 标过于激进或是成本的激增超过预 实现这个目标，与陆上风电场产出 算。因此，这个方法必须要辅以严格 的 每 R O C 相 比 ， 国 家 为海上风电场每 的审查过程，如果中了标，但建不成 MWh的发电量提供1.5 ROCs（ROC在 50 实施指南 本报告中已经做过解释，它相当于一 下文将提出一个招标过 电场建设的经验， 个可交易的绿色信用）。 程的大概方案。 经验表明，两套机制都是可用 活动A-6：应该按照投标人所提 的。上网电价政策由于具有简易性和 供的材料实施招标： 长期稳定性，被认为是一种更可靠的 ①建 议 选 址 点 的 位 置 和 详 细 信 鼓励手段。 息。选址文件要表明在场址中没有 欧洲已经试验了多种的刺激政策 重要战略设施； 并在一定程度上取得了成功，应在其 ②在建议选址点，用测风塔进行 他地方继续进行实施，看其是否真正 为期一年的测风，数据将会以原始形 有效。 式和加工后的形式提供。数据将会具 中国应该为全面开发海上风资源 实提供，但并不为其准确性担保； 设计、建立起海上风电场的电网。电 ③测风塔收集海浪和海潮数据。 网应该连接上已经选定的选址（参见 这些数据具实提供，但并不为其准确性 活动B-1），如果电网之间的距离较 担保； 近，或者它们与陆地的距离较近，电 ④战略环境评估应表明，没有确 网应该实现互联。电网建设可以与选 实的环境障碍，假定可以批准颁发许 址一起平行展开。电网应该以变电站 可证； 的形式，运用升压变压器把独立的风 ⑤通过海上电网（以及一个明确 电场连接起来。应进行专门研究以确 的、包括具体日程的时间表，）保障 定是把风电场电压直接传输到陆上电 建议选址点和陆上电网的接连； 网，还是转换成更高的电压再进行传 ⑥拟建电网的详细技术要求和风 输。最佳解决方案取决于风电场容量 电场的基本技术要求； 和风电场与陆地的距离长短。初期电 ⑦连网协议的草案要包括“照付 网应该直接连接那些在上文提到各方 不议“条款，以便减少失败的风险， 面条件最好风电场。海上电网应该与海 为电网连接提供明确的保障。 上风电场一起发展。考虑到欧洲海上风 ⑧20年以上的购售电合同； B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 51 ⑨以风电场的电压侧为计量点的 人。成功的投标人将会被要求递交进 说明； 一步的招标保证金，不超过资金成本 ⑩投 标 人 一 旦 成 功 中 标 ， 将 享 的1%。这笔保证金将在项目运行后的 受专有权利去开发建议选址点或一 一个时间范围内退回给投标人。这 块区域； 个方法潜在的问题是竞标成功者可 应该列出投标人应有哪些必备资 能不建设项目。因此，一定要确保 质，或列出投标团体在执行项目的时 保证金的数额足够促使开发商进行 候，应具有哪些经济、技术能力； 项目建设。 最低要求以最低单位MW装机发 上述方法将会使风电场生产低成 电量和最低可利用率表示； 本电力。尽管如此，政府或政府代理 缺省定义和要求。 机构也要有一定的资金投入。 投标人可在两年内对场址进行调 一旦海上风电产业的基本框架 查；比如说，他们可以制定自己的测 建立起来，海上电网建设和运营中的 风方法和自己的地质调查。他们要保 商业发展机会就会有一个清晰、可靠 证其建设和施工方法不会违反选址中 的目标。如果电网运营者得到允许的 涉及的环境状况。 话，就可以收取比传统电网高一点的 因此投标人将要提供： 回报率，这体现了电网建设中的商业 ①开发和运营选址年限最低达到 利益。商业运作可以以“过网费”的 20年时的上网电价； 形式收取。其他地方的经验表明，这 ②投资成本的估算，电量产出估 种方法能够看出市场是否具有足够的 算和年运营成本估算及相关数据。 信心，如果真的有这样的第三方提供 ③投标保证金占资金成本的1%。如 电网接入服务，开发商应做好准备签 果投标失败，投标保证金将被退回。 订协议，内容是电网的建设和运行将 ④投标人的资质证明。 会由第三方承担。值得强调的是，这 政府可能接受或拒绝投标人，最 种方案还只在策划阶段，并没有得到 终选择具有资质的，出价较低的投标 真正实行。尽管如此，只有海上风电 52 实施指南 产业真正开始运作起来，并从发展中 了第一步，但是这些还只是陆上风电 逐步建立自信，我们才能从这种方法的 的一些辅助措施，究竟如何实现大规 实施中受益。 模开发目前还是未知数。 A.7 实现大规模开发 行动A-7：建议中国首先开展一 中国怀有大规模发展风电的决心 些海上示范性项目，如果在陆上风电 和愿望，尽管海上风电的发展目标尚 场运行的本土制造的风机被证实可以 需明确，但是中国在海上风电开发方 应用，那么可以跨过一些中间环节直 面也是雄心勃勃。到目前为止，欧洲 接尝试大规模开发。 在海上风电领域所作的工作可以说是 B组 准备工作 朝着大规模商业化海上风电开发迈出 图B-13是B组准备工作示意图。 图B-13 准备工作的路线图 B组：准备工作 行动 B-3 项目调查 详细的现场调查 建立项目地 理信息系统 利用已有数据进行系统的风资源评价 陆基风速外推法 数学计算估算法 估算风速 油气平台数据参照法 整合地质条件和平整度条件 明确陆上电网介入点和电 将所有数据 录入地理信 网富裕容量 息系统 建立数据信息库： 水深 浪高 筛选项 海域其它用途 目场址 环境约束 海流 相关利益 行动 B-2 海域其它用途鉴别： 方磋商 渔业 海运 军事 油气 在所选场址 在选址上 采矿 安装测风塔 取得一致 通讯 测风仪 航空雷达 气象雷达 国家公园和其它限制 提交关于场 测风至少 址情况的详 一年 细报告 开展地质条 件和基础等 高测量 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 53 B.1 系统选址 内，造成浪费。 经 验 表 明 ， 政 府 选 将开发海上风电项目的选址特许 出来的场址并不一定为开发商所中 权授予不适合建设者或选址本身不合 意。双方应联合起来共同做。 适（经济上或环境上）的做法，可能 活动 B-1：高级选址鉴定 导致建设速度缓慢。英国的早期经验 应该在国家或省级战略层面上 也有项目建设延迟甚至项目流产的例 评估海上风电的技术经济性和环境可 子。这是因为无法预料的技术、经济 行性，而且要在选址权被授予之前完 或环境的问题往往是在授予选址权之 成。来自大公司和小企业的开发商应 后发现的。通过早期战略计划来鉴别 该联合起来，这种有意义的组合可以 合适发展的区域，就可以避免这种风 促进项目的开发 。 险。在德国，独立的小公司实施了大 不管是在国家还是在省级层面 规模的开发工作。因为这些组织没有 上，政府都应该对有潜力的场址进行 经济实力建设这些项目，在项目开发 集中调查。初期调查的目的是确定主 阶段也没有足够实力进行投资，来减 要的场址： 轻关键技术的风险，所以这些项目很 ① 高风速可以为场址在经济上提 可能被转卖给大公司，这就拖延了项 供保障，合理的地理构造条件为场址 目实施进度。尽管如此，GH认为对于 在建设实施上提供保障； 国际市场，一些“灵活”的公司和主 ② 水深在15～20米之间； 要的公共团体组成的联合体是可以被 ③ 有效波高不大于3米； 信赖的，而且监管体制应该允许这种 ④ 和已有的商业用途或其他已建 联合。海上选址调查至少在两个量化 用途不冲突； 标准上比陆上调查贵，因此初期选址 ⑤ 有合理的电网连接选择； 鉴定和资格预审的集中进行是有明显 ⑥ 是环境可接受的； 优势的。在英国，选址是竞争性的。 ⑦没有过强的暴风风速或海浪载荷 具体例子是，两个价值一百万的测风 GIS（地理信息系统）系统可以被 塔被不同的开发商建立在几公里范围 应用到选址调查中。评估的目的是提 54 实施指南 供适合海上风电场开发的场址位置， 最初的调查应添加到一个GIS系统， 保证开发商不会在选址评估中浪费时 用于对不同场址进行确认和分级。 间和资金，这种浪费在战略上和环境 在英国，Crown Estates负责收集其 上都是有问题的。在GIS框架之内，应进 他机构已有的信息，并将其放入一个 行深入详细的研究，为海上竞争性商业和 专门数据库。开发这样一个GIS系统大 战略活动进行规划：包括渔业，航运，防 约需要花费一年的时间。实际时间和 卫，石油，天然气，采矿和通信等。 相关费用的多少主要取决于其他机构 描述了地理构造和海深条件的已 的商业安排和合作意愿。 有数据应该添加到GIS的另一个图层 行动 B-2：咨询利益相关方 中。附录B-2给出了典型要求。 一旦初期选址数据收集完毕，GIS 潜在场址的环境特征应在一个附 的各个图层匹配完毕，就可以确定最 加图层中表述。应进行以战略环境评 佳选址，并绘制草图。该草图给出 估为基本形式的广泛的环境调查，从 了风电场选址和相应风电容量的建 而明确哪些被识别的环境问题是允许 议，是向潜在开发商及其他利益相关 的，以及这些环境问题的范围，并且 方进行咨询的基础。根据向利益相关 对那些环境敏感的场址做出规定。 方咨询的意见，不断修订最初的选址 最初的系统资源评估应该使用 建议，从而形成最终的“建议场址一 一切可以采用的方法：基于陆地的测 览表”。 量可以外推到海上，用于现有海上石 行动 B-3：详 细 的 选 址 调 查 和 油、天然气平台的高度、方位的测量 测量 方法以及计算模型可用来估测风力潜 一旦建议的选址得以确认，并且 能。应运用现有数据和工具对海上风 利益相关方的建议意见也得到了评估 电场进行初始评估，评估结果应该用 采纳，就应该开始架设测风塔。测风 于确定海上测风塔网的位置，这些测 塔高度应超过平均海平面80m，并且 风塔应该在海域不同用途确定后再进 要分布在所建议场址的全部范围内。 行安装。 在可能开发区域，测风塔之间的位置 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 55 应不超过50km。测风塔应该分为4层 每个测风塔的总投资成本大约 建设，用来估算切面风速。还应测量 为75万美元。每个测风塔应至少测风 测风塔所在位置的水流速度和波浪气 一年。此外，欧洲经验表明，用于审 候，在测风塔勘测和安装过程中记录 批、建设和架设的时间还需一年。在 的地质构造条件依然需要继续记录。 中国，如果改进审批过程程序，审批 这些数据用于定义风场的基本特征。 期间可能缩短。为加快风电项目发 测风塔网应受到就地保护，使之不受 展，建议免费为开发商提供测风塔和 风电场项目开发的影响，从而保证测 测量数据。 风塔网持续提供有价值的参考信息。 必须适当地对测风塔进行维护，并将 C组 资金支持和示范 所测原始数据和经处理后的数据提供 图B-14和图B-15展示的是C组的 给潜在的开发商。 示范工作图。 图B-14 初期示范任务示意图 初步示范 确定项目规模，约10台风机 选择4个不同的团队，利用标准化的 利用现有风资源数据尽可能准 设备开展工作 确地对出力进行预测 选定4个场址，场址具备开发商业化大型风电场的 开展详细的地质条件和基础平 整度测量 潜力，并靠近海岸。水深必须适合商业化开发 基础设计 记录设计和设计负荷 尽可能选择在陆地上证明性能可靠 的大型风机 基础支撑和风机安装 安装海浪和风速监测仪器 对风场进行确认 安装调试 测量系统校准 进入商业化运行 开始测量工作 对安装和调试的情况进行总结 进行设计负荷和实测负荷的比较 对取得经验和教训进行总结备案 包括设计和验证方法 运输 电缆 建设 运行 向测试机构提供反馈 为后续项目开发提供经验和指导 56 实施指南 图B-15 商业示范任务示意图 A 选择4个不同的团队 开展详细的地质条件和基础平整 度测量 基础设计 记录设计和设计负荷 确定项目规模>100台风机 对风场进行认证 公开宣布进行大规模商业化示范 安装调试 鼓励基础和基础支撑的相关机构参 与项目 测量系统校准 鼓励施工船的所有人或施工方参 与项目 进入商业化运行 鼓励电缆敷设方参与项目 开始计量工作 对安装和调试的情况进行总结 进行设计负荷和实测负荷的比较 对取得经验和教训进行总结备案 鼓励主要风机设备供应 包括设计和验证方法 商参与项目 运输 电缆 建设 运行 向测试机构提供反馈 选择有在陆地运行经验的可靠 的大型风机 为后续项目开发提供经验和指导 A 迄今为止，海上风电项目的资 反之，后一种方法为开发商减轻了项 金支持是通过两种渠道进行的：①对 目经济压力，因此刺激了项目开发力 研发和示范项目进行资助，对早期部 度。免费提供电网连接，将为海上风 开发非常重要，而且这种情况在所有 电提供额外的特别支持，而这种支持 的国际市场中或多或少都有体现；② 也无需确认。更好的做法是，明确无 丹麦、德国和英国（某种程度上）都 误地确定电网建设的程度，下文将会 选择通过转移电网连接成本（包括输 谈到这点。 出电缆、海上变电站给相关的电网运 早期示范项目已显示出有三点不 营商）的方式，为项目提供正在发生 同好处：①获取海上风机安装的实践 的资本支持。前一种方法使早期海上 经验； ②通过示范项目明确所有相 风电运营中产生有价值的技术经验， 关利益方的责任义务；③了解风电场 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 57 的载荷环境。后者可用于对未来海上 更快改进，海上风机早期出现的问题 风机的设 计 要 求 进 行 正 确 评 估 ， 并 与陆上别无二致。 对用于模拟分析的计算工具进行确 在任何国家，对初次海上风电 认。英国的布莱斯海港和丹麦的荷 项目进行资金支持都非常重要，以获 斯韦夫就有成功的案例。这种活动 得早期动力。将电网连接成本转移至 对于未来的认证要求也是非常有价 电网运营商，是非常重要的市场支持 值的。全面掌握风机性能对提供长 机制，尤其是当这种成本非常高的时 期可靠的设计非常重要。 候。需要示范项目来开启海上风电行 欧洲的早期经验表明，在初期近 业，也需要在示范项目中采取几个步 海风电场的发展中，最主要的风险在 骤，鼓励风机行业支持机制的建立。 于在其发展过程中过早地采用开发中 具体步骤如下。 的风机。荷斯韦夫的经验是一个很好 行动C-1：初期示范 的实例。许多海上风机运行过程中发 建议在初期实施一些相对小规模 生的早期问题（相对于建设或安装） 的示范项目。这些项目应该选择在适 已经在陆上风电场同样的风机运行过 合大型商业项目开发的地点进行，包 程中发生过了。当重大问题出现时， 括地质构造、波浪、水流、风和水深 海上风电场往往比陆上风电场更加严 条件等。这样的初期示范项目应该有 重。由于初期的海上风电场看起来未 足够多的数量，从而允许数量可观的 必不可靠，结果导致风机应用过早， 开发商，最重要的是海上项目承包商 这使得近海风电场的发电潜能面临更 共同参与其中。对每个项目，其设计 大风险。如果能推迟早期风电场的风 计算和设计方法都应给出详细报告， 机安装，就能避免很多批评的声音。 以便进行与测量结果的详细比较。这 风机应该通过在陆上风电场进行充分 些示范项目不是为了示范风机技术， 运行示范，达到较高程度的可信度之 而是获得海上风电项目开发的有关经 后，才能在海上风电场进行安装。风 验，如：基础设计和建设、风机安装 机的可靠性在陆上可以比在海上得到 和电缆铺设等。在这些海上示范项目 58 实施指南 中，只能采用那些在陆上风电场已进 能和风浪特征。使用这些记录数据， 行长期示范，且其利用率超过98%的 可以验证用于项目和风机设计的计算 风机。这些示范项目中严禁采用风 模型。 机样机，如果中国没有制造商可以满 这种示范项目的成功经验将会被 足这个要求的话，也可以采用外国风 当作基本入门知识，应用到风电相关 机。优先选用已经经过实践检验的国 领域。如海上风机的接近、吊装、组 外风机，而不是采用未经实践验证的 装、运行和其他重要的技术信息，以 中国风机，其原因是，示范项目的目 便不断改善设计方法。应留有充足的 的不是用来展示风机，而是学习如何 预算，对这些项目的性能和表现进行 发展海上风电。当中国风机经过充分 适当的监控。 验证，满足条件之后，可以取代外国 行动C-2：商业规模示范项目 风机。 政府应判断潜在的、确实有意 这些项目可以在特种船舶建成之 进行海上风电开发的公司数量，并尽 前就开始实施，因此只要相关设备准 量为每个公司都提供一个示范项目。 备到位，建设工作就可以完成。尽管 每个项目的规模大约是100台风机。 资源评估是越详细越好，但是粗略的 这些项目应基于严格的资源评估，并 资源评估也是被允许的。水深至少要 在所有技术细节上遵循商业路线。为 达到15m。该类型的四个项目应该逐一 了保证这些项目的正当利益，就要对 分开由不同团队承担。每个项目的名 成本构成和价格进行确认（在其他处 义规模应为10个风机。为了从这些项 讨论）。在这些项目中让外国公司加 目获得最大收益，这些项目应该尽快 入，会带来很大好处，因为这样的安 实施——在2010年第一季度之前，这 排将提供直接获得别人经验的渠道。 些项目就应该开始试运行，对基础设 这些项目的成功实施将会带动下列 计应特别注意和充分考虑。在每个项 （产品、技术或其它方面的）发展： 目中，应至少对一台风机进行全面监 ①用于海上风机建设和安装的原 测，以获取并同时记录风机的动态性 型船舶； B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 59 ②激发配套行业（对海上风电） 期并可靠地到达风电场。 的兴趣，以提供单桩式和其它型式的 这些行业对商业性海上风电业的 基础，以及电缆铺设； 发展是极其重要的。 ③基础设计方法学； D组 基础研发 ④海上风电场早期运行和维护的 研发任务示意图见图B-16。 经验，以及开发必需的船舶，用于定 图B-16 研发任务示意图 研发 第1年 第2年 第3年 第4年 第5年 未来 D-1a 初始风机设计和开发 D-1b 风机制造 D-1c 风机初始运行和评估 D-1d 正在进行的风机设计和开发 D-2 基础设计 D-3 船舶开发 研发 D-4 运输方案 D-5 电网联接和电力基础设施 D-6 总体和结构设计 D-7 尾流行为 D-8 认证规范 D-9 国外参与 当前，高成本是海上风电产业面 （新型5MW风机示范项目）在这点 临的主要障碍。尽管主要原因不是技 上起到了重要作用。在海上风电行业 术问题而是商业利益上的驱动，但经 内，仍需进一步努力，以降低海上风 验显示，通过技术革新降低成本的潜 电项目的资金和运营成本。对此类研 力很大。与此同时，正在进行的研发 发项目的预期成果需要认真考虑。本 和示范项目，如英国的Beatrice（深水 报告建议，初始示范的关注点应放在 风电示范项目）和德国的Alpha Ventus 基础和支撑结构上——主要是海上风 60 实施指南 电项目的非风机部分。示范项目要理 准备开建的海上示范风机的大小约为 解为海上风电场项目而不是风机开发 5～6MW。如果水深相对较浅（小于 项目。明确这些优先级，对避免产生 15m），则没有必要采用这些大型风 可能的严重损失至关重要。 机，而对于较深的水域，则可能需要 可以这样说，对海上风机而言， 采用这些大型风机。因此，中国如果 未来最重要的技术开发将是开始真正 打算充分开发海上风电资源，则很有 的海上专用风机设计。对此，需要筹 必要开发大型风机。中国可以等待欧 集资金和项目选址，而提供海上专用 洲开发大型风机之后，将其技术为我 风机设计的市场也将从中受益。 所用，作为开发自主海上大型风机的 目前，用于海上风电场的风力 基础，这不失为一条低风险捷径。但 发电机组实质上是陆上风力发电机组 是，陆上（风机）经验告诉我们，这 的海化版。对于海上风力发电的大规 种作法不可取，原因在于，由于缺少 模商业生产，其使用的风机可能不 真正的技术转让，中国在发展自己的 同。全球在开发此类风机方面投入的 陆上风机技术方面显得很失败，因此 相关努力甚少，因此，有机会在此领 发展本国海上风机才是明智之举。 域开发领先技术。陆上风机的设计在 在海上项目中，基础和支撑结 很大程度上受社会限制而不是受技术 构是风电场成本中更重要的部分，因 限制，而对海上风机，这些限制都不 此，除了在风机开发方面付诸努力以 存在。相对陆上风机占风电场总成 降低成本外，还应在基础设计、风机 本的75％，海上风机在风电场总成本 安装技术、电网连接的设计和建设、 中所占比例要低很多，只有50％，因 特种船舶（用于大容量海上风机安 此，如果增大风机规格，将节省整个 装）开发等诸多方面进行创新，这些 风电场成本。目前中国风机的普遍大 都是降低项目成本的重要途径。欧洲 小是1.5～2MW，如果这些风机经验 现在开始开发较深水域的基础解决方 证具有足够的可靠性，则可应用于所 案。然而，这对中国市场并不适用， 建议的示范项目中。而欧洲，在建或 因为中国有大量可开发的浅水区域。 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 61 但是，如果行动B-1中所述的系统场 是，（海上风机的）可利用率难以 址评估完成之后，这类场址（浅水区 估计。陆上风电机组可利用率超过 场址）短缺问题可能会浮出水面，那 95%，而这一数据之所以能保持这么 时，开发深水区可能又会成为一个话 高，是因为频繁的维修。因此，海上 题。表B-4显示了海上风电开发需要 发电机组的可利用率有两部分组成： 进行的研发活动及其成本。本表也对 一是维修人员的可达性；二是风机本 GH公司提出的由国际公司开发和中 身的可利用率。目前，欧洲正在投入 国自己开发海上风电两种观点进行了 巨大努力，开发恶劣海况条件下接近 对比。 海上风机的技术。中国也应该开展类 最后，欧洲海上风电场在早期 似行动。这些项目的建议时间表参见 运营中得到的至关重要的观察结论就 图B-16。 表B-4 海上风电开发需要进行的研发行动及其成本 行动 备注 行动D-1：风机研发 每台风机成本： 鼓励技术创新，以降低中长期海上风能的成本。这一目标可以通过持续性的筹集研发项 设计： 500万美元； 目资金，关注海上风机专用技术方案来推进。政府应该鼓励开发单台容量大于4MW的国内风 样机：1500万美元。 机，并对其进行部分资助，以配合最终的海上风电战略部署。如果在三年内开发出至少两种大 等待西方开发无益 规模海上风机并用于商业用途，这个项目就是成功的。 行动 D-2：基础的研发 每台发电机成本： 应根据中国目前已发现的土壤和海洋条件的综合情况，进行基础解决方案的研发，并开发 设计：20万美元； 合适的海上风机基础。上述系统化的选址程序将决定常见环境条件。现行的基础型式有很多 样机：100万美元。 种：重力式、单桩式、三脚架式、多桩式。沉箱式结基础已经经过测试但未能成功。可以说， 没有必要等待西方开发 没有通用的基础型式，而是应该根据不同的场址采用不同的、更好的基础型式。最佳基础方案 还取决于制造该基础的设备的可用性。在这一领域，降低成本和整体化设计活动有很大余地。 行动D-3：船舶开发 一艘船舶成本： 中国已经在海上风电场专业安装船舶方面处于领先。几艘中国船舶已用于欧洲市场。开发专 设计： 200万美元； 业船舶对成本影响很大，因此值得关注。这些船舶对于成功取得大规模成本效益至关重要。 商业化制造。 中国已经处于世界领 先，因此现在只需继 续保持 62 实施指南 表B-4 海上风电开发需要进行的研发行动及其成本 行动 备注 行动 D-4：（海上风电场的）运输途径 使用西方已经运行的 应该详细确定风电场所在位置的常见海况，并对每种不同的运输途径进行调查分析：直升 接近方法 机和小型船只都要被调查。在开发新型运输方法方面，有很大的创新空间。一项提高海上风机 运用于初始示范项目 运输性的方法，无论是对中国还是对外国，都具有重大价值。 行动D-5：电网连接和电力基础设施 设计组分成本：300万 大型海上风电场的电力方面占成本主要部分。内部基础设施和电网连接的创新方案益处多 美元。 多，西方国家正在进行研究。高压直流方法是可行的。如果使用交流电会产生大量的电容充电 高压直流电的开发 电流，因此必须用高压直流电。全面系统的设计使用同样是可行的，在这些系统设计中一些通 可能需要等待西方 常位于在风机这一层面的功能被重新定位在联接这一层面上。目前还没有海上电网采用高压直 的开发。 流电，因此需要进行相关技术开发。 国内高压直流电可以 调查电网和风机变压器的合适位置也非常重要。电网变压器的位置决定连接性质。应开发 应用于其他方面 全面系统设计途径。 行动D-6：整体结构设计 每台风机和下部结构 目前，海上风电场仅仅是海上风机的集合。如上所述，目前还没有“真正”海上风机的开 成本： 发，同样地，也没有在所有结构的整体设计方面付出实质努力。发展设计方法，从而进行真正 设计： 25万美元； 意义上的整体设计，将大有裨益，而且也应该开始这么做。例如水下结构应作为风机整体结构 样机：200万美元。 的一个部分进行设计，对风机的竖立和安装兼容性，应重新审视其整体设计。 等待西方开发无益 行动 D-7：尾流行为 应以国际合作的形式 大规模海上风电场的尾流尚不十分清楚。看起来尾流的持续时间比电流模型预测的要长很多。 进行。 至少和正常的陆上商业风电场相比，能源预测是不准确的。此外，还时不时出现一些不明强载 全部测量：200万美元 荷，因此，需要对尾流行为及其产生的载荷进行系统研究，并对未来风电场进行合适设计，以 计算工作 ：50万美元 降低成本和风险。在开发计算模型的同时，也应进行全面的负荷和能量测量。可以和风电基地 项目中其它类似任务一起进行这些工作。 行动 D-8：认证规范 以国际合作的形式进 在进行科技研发的同时，还应同步研发合适的认证规范。这些认证规范应该借鉴欧洲已经开发 行。 的认证规范。欧洲规范仍处于草案状态，但一直在持续发展。中国的认证机构要联手研发这些 成本： 200万美元 规范，确保在中国接受的规范和其他地方接受规范的一致性。尽管（认证）方法的一致性很重 要，但对于中国和世界上被发现的不同海上风电场场址，由于不同的环境条件，（在认证规范 中）做出适当的差别是必需的，这些差别应予以明文规定。 B-4 潮间带发展 路线图 关于潮间带工程开发的技术问题前 路通道，对于开垦过的土地，地基可 文已经叙述过了。潮间带风机受的载荷和 能会采取传统的桩帽方案。 风电基地风机上的相同，没有波浪载荷。 本部分主要考虑的是潮间带地 风机的大小也可能是相似的。东海岸电网 区未开垦过的土地的可能解决方案。 的连接看上去相对简单，挑战有两个：一 对于单桩安装比较好的选择是用小型 是建造什么样的地基以及如何建造；二是 的自升式驳船。单桩或桩式基础都可 如何安装风机。 以。两者各有优缺点。单桩需要专门 对于任何风电工程，潮间带开发 制造和安装，如果要安装多台风力发 的经济性取决于安装成本和风资源。 电机组，其被证明是可行的。桩式基 由于对潮间带风电工程所在地的风资 础只有在场地 通道和工作平台在水位 源不够了解，因此必须提前确定。 上方建造时才能使用。单桩使用的是 通过调查、比较传统陆上扩展底 传统的已成熟的技术，但是桩帽和打 座的方法，得到了海上和潮间带风电 桩可能比较贵。所有这些假设和结论 场可能的地基解决方案。陆上解决方 都基于非常有限的数据资料，必须通 案遵循国内、国际的公认惯例。提议 过下列活动检验。 的海上方案将在很大程度上依据当地 E组 潮间带行动 地质资料，但也可能遵循单桩方法， 这一活动用于和其他选择进行成 其已被大部分欧洲海上风电场采用。 本对比：海上和风电基地的描述和总 如果能够为主要设备提供足够好的道 结见图B-17。 63 64 实施指南 图B-17 潮间带任务之间的关系 潮间带任务 E-1:收集现有工程 地质资料 E-4:确定最有可能 E-2:收集现有风数据 资源的粗略评估 的地点 E-3:确定电网连接 E-5：进行典型地 质调查 E-7a:调查地基设计 E-6：当地安装测风塔 E-7b:成本设计和 对资源更好的评估 相关设备 海上和风电基 地成本比较 E-8:使用大型履带运 E-9提供潮间带工程 输车替代驳船的调研 详细的资金成本评估 和成本费用 任务列表是一些初步的分类。用插图的形式表示详细设计，见图B-18。类似的做 法可以在其他设计中使用，如在进出和安装时使用履带运输车而不是驳船。 图B-18 可行的潮间带地基设计概图 外部J管 塔架 工作台 船停靠平台 4.0m 7.0m 灌浆连接过渡段 高潮位 淤泥滩 单桩 挖泥 允许 安装船通过 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 65 行动 E-1: 收集潮间带地区现在可用的工程地质数据。按照初步设计中的假设检查数据 行动 E-2： 收集潮间带地区现在所有的风资料，用于评估可能的风速，来获得初步的近似评估 行动 E-3: 确定潮间带地区可能的电网接入点 行动 E-4: 根据E-3和E-2的结果，确定工程开发最有可能的地区。 行动 E-5: 在最有可能的地区，对地形进行初步调查，此外，至少提供以下信息： • ·成本和下列可行性调研 ·场地通道和工作台的建造材料; ·土地开垦的现有做法; • ·可能的场地布置和潮汐变化调研 行动 E-6: 用行动H列出的要求在最有可能的场地安装测风塔 行动 E-7: 根据建议从上述任务中可知道，初期采取已付过费的基础设计。提出不同的通道选择，并且最 优的似乎是通道沟渠的开发而不是道路通道。这些通道沟渠将在当地挖泥完成。应检查当地可 挖泥的容量，并对下列设备的成本费用和可行性进行调研； • ·小型自升式驳船； • ·挖泥设备; • ·单桩 行动 E-8: 当能得到泥土特性的更好数据时，应做一些用大型履带式运输船替代自升式驳船的可行性调研。 初步评估履带式运输船和大型风力发电机组部件（塔架、单桩和机舱）的总重量是否超过了泥土 的承受能力。然而，在与中国大型设备制造商的协作后，这一方法有益于一些严谨的评估。 行动 E-9: 提供详细的成本估算用于大规模的潮间带开发，需要和海上和风电基地方案的成本进行比较。 B-5 风电基地发展 路线图 这里的“大规模”主要是中国本地 工作主要包括5个部分： 的说法，在之前的介绍部分也提到了，在 ·F——基本思路 中国“大规模”的概念要比在欧洲的大得 ·G——风电并网 多。当前，在欧洲已经有建设GW级的海 ·H——风资源 上风电场的打算；美国也在计划类似规 ·I——风电机组 模的陆上风电场项目，但这个规模主要 ·J——基础设施和外围支持 由一系列独立的项目共同构成。当然，提 图B-19是这项工作的时间进度表。 议开发10GW风电基地，已经超出了以往 有些节点不能按进度完成。 任何一个国家陆上的或海上的经验。由 每个阶段工作的开始都是基于其他 于没有先例，本研究已考虑了“大项目难 阶段工作的完成的。图B-20说明了各工 题”。基于如此大的规模，GH认为不论是 作之间的关联情况及其期望结果。 陆上还是海上，都将遇到相同的大容量 带来的难题，容量带来的困难要比选址 的困难更大。 67 68 实施指南 图B-19 风电基地工作时间进度表 风电基地工作进度 第1年 第2年 第3年 第4年 第5年 未来 F-1 分布式或集中式 F-基本思路： F-2 高质量的电网并网研究 G-1 并网体系研究 G-2 法规出版——电网规范开发 G风电并网 G-3 设计选项 G-4 运营选项 H 多任务 H 风能资源 I-1 风电机组的取证 I-2 中国认证规范的开发 I 风电机组 I-3 运行监测 I-4 完善机组供应合同 I-5 提供资料 J-1 环境评估 J 基础设施 J-2 培训计划 与外围支持 J-3 制定合适的策划书 图B-20 风电场工作开展的联系及其预期结果 任务与产出之间的关系 H-1 风资源历 史数据 H-4d 小型风电场 和数据模拟 H-2 风资源 参考数据 H-4a 全规模测量 风电场出力 初步确定 的精确预测 H-3 风资源 出力情况 H-4b 风电场之间 现场数据 的扰动 H-5 极端风 速 H-4c 风电基地的 渐次建设 风险应对 I-4 运行状况 监测 可靠的风 机设备 I-2 确定中国的 I-5 数据提取 测试技术要求 G-2 相关法 规-电网技术 I-4 开发风机设备供应合同 条件开发 可靠的出力 G-4 运行模式 G-3 设计模式 H-6 短期预测 F-1 分散式 或集中式 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 69 F组 基本思路 选择一个装机容量小一点的风机)。这 F.1 分布式还是集中式？ 个结果将决定风电基地设计的最优化 为了充分利用潜在的风能，考虑 配置。 与其它发电形式同等规模大小是很必 这项工作将在1年内完成，需要约 要的，由此自然会考虑10GW项目的可 50万美元的预算。 行性。中国有类似规模的其他类型的 F.2 电网并网——高等级 发电厂，但在考虑可行性的细节时， 风能是变化的，但是它不能像其 有必要清楚空气动能转化为电能的基 他传统发电方式那样受大规模断电的 本的物理原理。这样的考虑，是基于 影响。电网必须能够承受风电的不同 严格客观的研究和流程最优化之上 特性。10GW容量单点并网感觉像是不 的。大规模风力发电采用分布式能更 可能的任务，但这种看法也仅存在于 好体现最优化的要求，这种方式可以 欧洲。更高容量等级的发电，作为总 提供更可靠、更便宜的电能，且对电 发电量的一部分，已经在西班牙、丹 力系统产生较小的冲击。这仍然需要 麦和德国都出现了。在中国，传统发 大笔资金用于电网基础设施的建设， 电方式的规模也是非常巨大的。这一 这批资金投入将是中国风电突破发展 阶段的研究主要是为了利用标准的电 瓶颈的关键。 工技术精确建模。目前已经掌握了单 行动F-1： 机组的运行，机组间的联接和运转。 假设有相关专项投资用于主电网 电气模型已经有了。一旦决定使用分 改造，那么关于10GW风电基地的最优 布式的形式，有必要开展一项完整的 化分布配置的严格客观的研究将作为 模型试验，主要用来测试位于候选位 一项紧迫的研究任务被提上日程。这 置的机组的运行性能。这项试验规模 项研究将提供一个包含了电网特性和 大，但完全可行。对任何主要执行步 建设成本的模型，模拟集中式和分布 骤，都要进行非常详细周全的考虑。 式的风电基地的运行，二者具有相同 行动F-2: 通过严格的统计研究， 的装机容量(由于尾流的缘故可能会 了解风电入网对电网影响，而后确定 70 实施指南 电网升级的确切需求和电力支持的等 风电场在并网接入点不能有效地控制 级。该项研究应与步骤H-6中提到的短 容量系数或者在故障时不够牢靠，那 期的预测的介绍联合进行。 么每个备选风电场都要使用电子无功 G组 风电并网 功率元器件（STATCOMs和SVCs）。 主要困难是怎样将北部和西部的 确定风电机组的附加性能要求 风电基地的电能输送到需要电力的东 （电网规范要求）是一项很重要的工 部地区。 作。要求越宽泛，用于输电线路的支 G.1 系统连接研究 出将越大。关于费用支出，是从机组 以往并没有关于集中式的10GW规 角度出发严格地满足机组附加要求， 模的风电场并网的的经验可以借鉴， 还是基于电网考虑在本地要求灵活的 但是通过一些研究，我们发现以下几 前提下建立电网连接，需要在二者之 点需要仔细考虑。这些要点也同样适 间有一个明确的抉择和权衡。 用于其他关联研究。 G.2 制度问题 行动 G-1： 相关规则议题取决于风电场并入 首先一定要明确连接的固定载荷 主力电网的接入点位置。通常由风电 状态，如此大规模的风电场可能会经 场开发商支付风电场到该入网点的连 常性地达不到额定输出功率。因此， 接费用。接入点以外的系统设备使用 需要有一个最合适的电网容量。 费用通常由运营商支付。当然，这种 连接的拓扑结构取决于电力系统 安排方式也要依照中国的普遍商业惯 能接收的最大能量损耗。这些主要取 例来做调整。 决于电力系统安全标准的开发。风电 行动G-2：依照大型风电场的特性 场的冗余回路可能仅限于向有负荷部 确定设计、运行标准。包括： 分的回路，但这需要提前确认。 ①连接等级和拓扑； 风力发电机组技术和变速设备的 ②连接回路电压范围； 强度会决定风电场对于容量系数的控 ③子风电场的电压/功率因数控制 制能力和故障穿越能力。如果规划的 要求； B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 71 ④低压穿越的能力； ①回路拓扑的设计满足安全及质 ⑤风电机组的频率响应要求； 量供电标准； ⑥对电网系统提出的频率响应和 ②研究检查稳态运行状态（负荷流）； 备用容量的要求。这些服务的费用如 ③研究检查故障影响及保护等级 何支付？目前所知道的如北欧电力池 （故障研究）； 的平衡电量，这将是一个很重要的商 ④研究检查稳定性 （瞬态和动态 业问题。 稳定性研究）； 中国的电网规范需要重新审查和修 ⑤电磁研究。 订，以保证：①风电基地同系统间的兼容 对于超大风电场的特殊要求： 性；②在风电基地设计上没有过于冗繁的 ① 机组运行状况； 限制。电网公司同风电场开发商之间要加 ② 传统同步发电的储存和响应。 强协商，协商的结果将作为电网需求的明 首先应当弄清电流源与电压电源 确的技术规范提出。 之间的区别是有益的。电流源利用半 G.3 设计选项 导体闸流管并适合远距离的风电场电 目前已获悉在大容量长距离输电 力输送（大于3GW）。中国目前鼓励 中将使用交流750kV输电。同时，也 主要的设备制造商（如ABB、西门子、 会考虑其他方案，比如直流高压传输 阿海珐）研发高等级的800kV的直流高 （HVDC）。 压电流传输设备。电压源使用IGBT为 使用750kV电压的关键问题是需要 风电场本身供电。它可以用作海上风 有多少台同步发电机保持运行。这将 电传输（目前最大等级估计可以达到 取决于： 1GW）。三大厂商中ABB和西门子已经 ①稳态电压调整（如果轻载运行，那 可以供应，阿海珐预计2010年也可以 么750kV回路将产生很多无功功率）； 提供该种设备。 ②稳定性：瞬间的、动态和电压； G.4 运行设置 ③风机运行性能。 风电场的运行和电网中的电力同 常规设计需要遵守以下原则： 步都要考虑。如果风电能够进入到一 72 实施指南 个没有限制的200GW的系统中，那么 必要的。一个单独的40米高的测风塔 它对于传统电力的影响比较有限。但 的成本在4万元，一台2MW机组成本在 是，如若要调整电力的同步功率，那 300～400万美元之间。一台机组的成 么将造成成本增加，产生新的商业难 本相当于100个测风塔的成本。 题。迹象表明有3～5GW的其他装机需 对风资源评测的不正确认识会轻 要同风电建设匹配。 易造成10%的资源损耗。在一个容量 行动G-4：有必要做一次系统的研 3.8GW的风电基地中，10%的减产意 究，用于发现风电基地的开发给已有 味着每年将损失6000万美金，那相当 的同步电力带来的影响到底有多大。 于1500个测风塔的投入。 这次研究需要确定两方面的成本：一 对于测风设备的缺位或质量缺 是现有电力运行的范围潜在变化带来 失，是没有理由可言的。 的成本；另外是用于支持风电所需采 H.1 历史测风数据 购的新设备带来的成本。 前期可立即开展一项工作，列出 H组 风能资源 一个已有历史风况数据的详细清单。 有必要强调一下系统风资源测量的 经验表明尽管气象机构声明他们有长 重要性。如果采取的测量手段不适当，那 期的可靠测风数据，但事实上只是很 么评测资源的结果肯定不可靠。没有风资 少一部分。原则上，CMA应该收集、 源的精确评估，那么风能的开发就只停留 整理、分析这些测风数据。如果真有 在假想阶段。届时要注意风资源测评结 这些数据的话，那么它们将是非常宝 果和历史参照数据。 贵的。如果计划更新、移动测风设 如果只是风机、人员或者电力基 备，那么要注意需经历一个为期半年 础设施的问题，那么可以通过附加资 以上的新旧设备的过渡磨合期。如果 金的投入解决。但如果是风资源估算 没有这个时期，那么该基站测出的数 出了问题（通常是由于较差的风资源 据将毫无意义。在其他国家，当气象 测量造成的），那就没有办法了。将 局更新设备或场址通过其他的方式进 风资源评测的成本提到一定高度是有 行开发时，这个问题都曾出现过。比 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 73 如，在美国曾有过一个测风设备整体 行动H-2：为得到有价值的参考数 改造的一个项目。老式的“ASOS”系 据，推荐采用以下步骤： 统被新的电子数控仪器所取代。在这 ①确定风电基地的规划建设区 次更新中，没有新旧的过渡期，没能 域，并对该区域进行计算评估； 保持数据的一致性，致使大量的历史 ②确定区域中哪些地方适合建设 数据无效并不能关联使用。同样的问 特定风场； 题，也在欧洲发生了数次，只是系统 ③明确风况相似但是距离很远的 性破坏没有那么强。问题只是局部性 风场场址，防止干扰风电场建成后的 的发生，是因为没有任何一个其他产 实时测量； 业如此的需要风速平均值的数据。在 ④在这些场址设立80米高以上的 风电领域，对一个场址而言，平均风 测风塔，对其仔细维护用以获取长期 速7.0m/s同7.3m/s有着巨大的区别。 风资源参考数据。测风塔之间间隔20 但对于其他领域，比如建筑领域，这 米，每个测风塔位置的气温、气压、 点区别不足为道。值得注意的是这个 风向都要测定； 问题已经在辉腾锡勒风电基地的分析 ⑤测风塔要使用符合IEC标准的传 中显现出来。 感仪器。一定要注意不安装不满足国 长期使用的气象观测站非常重 际标准的仪器或非专业仪器。应选用高质 要，应该被保护起来。 量仪器设备并进行正确维护。所有仪器设 行动H-1：建议采取以下措施： 备都应满足相关标准的要求。 ①整理一个风资源现有历史数据 这些对所有开发商公开的数据是 的详细清单； 非常有价值的。但要注意这些测风塔 ②拟定协议以保证：数据源不被 要正确安装和维护。这些数据将用于 破坏；如果有任何更改变动，那么需 对风电基地运行效益的严格评估。 要进行新旧系统的交叉测评。 H.3 现场数据 H.2 参考数据 行动H-3：对每个单独的项目有以 有必要对类似风场做系统调查。 下的建议： 74 实施指南 ①至少一年的高质量数据，数据 流确定。一些实用的方法已经被研发 由至少80m以上的测风塔获得； 出来，用于粗略模拟这种影响。越来 ②确保在复杂地形风电基地的每 越多的迹象表明风场与风场间的尾 个子风场中，风机的位置都在测风塔 流效应被低估了。这些数据都表明 1km以内； 在大容量装机时使用分布式的配置比 ③在地形简单的平坦区域，这个 集中式的要好。图B-21为采用不同 距离可以放大到2.5km； 方法确定同一海上风场尾流效应的例 ④对高度低于40m的测风塔。测量 子。带有三角符号的曲线为传统方法 将通过LIDAR或者SODAR远距离遥测技 计算结果，圆形符号为测量结果，矩 术得出。 形符号曲线为改进算法的计算结果。 因为估算时伴随着不确定性， 可清楚看出，不同方法间的差异高 因此在估算前，数据的收集期必须满 达20%～40%。虽然新算法已经被改 一年。数据中要包括温度、气压、风 进，但仍需要进一步确认。目前，有 速、风向等信息。 一点疑问，关于推断低湍流（比如风 H.4 发电量评估 电基地中的经验一样）的大型海上风 最近在德克萨斯和大型海上风电 电场是否会按相同方式运行。目前仍 的项目经验表明，大型风电场中，低 需确定的是，上述结论是否同样适用 湍流度区域尾流造成的损失要远大于 于低湍流度大型陆上风场。 预计的情况。事实显示损失率在大约 5%～10%。 图 B-21 大型风电场尾流效应计算 较小风场在湍流风况中，气流 混合使得尾流不断产生并迅速消失。 修正EV模型 大型风场在低湍流风况下，这种情况 模型 不会发生。目前还没有可靠的方法用 以估计这个现象带来的影响。具体要 测量值 根据风电基地的机组分布和低环境湍 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 75 如果一个容量3.8GW的风电基地 连子项目的下风向并且每个子项目都含有 收入为60美元/兆瓦时，那么它受附加 6排，那么项目的第一步是每个子项目的 尾流影响损失10%，一年中将损失： 第一排的建设，然后是第4排，再之后是第 10 %×3 0 % (C F)×3 8 0 0( M W )× 6排。每个阶段都应进行产能的核算。这 8760 (h/a)×60 (美元/MWh)= 6000万美 样一种安排可系统加强尾流效应，进而使 元（约合4.2亿元人民币） 其影响明朗化。 这部分资金损失巨大，由此可 一个可行的方法是设立一些由小 见，投入资金以深入了解风场系统物 风机构成的临时性风电场，比如500台 理特性是很有意义的。 中国产的3kW容量的机组。每个成本 行动H-4a：在对风电基地产能进 在5000美元，在实验完成后再售出。 行预估时，应留有适当的余量。前期 总成本，包括数据汇总与数据分析在 的一些项目，计算时建议考虑附加尾 内，大约需要600万美元。实验为期一 流损失，这也是符合实际需要的。早 年，之后风机可以出售给最终用户。 期的子项目需要采取仔细的测试，找 如果该实验对风电基地中的尾流损失 出特性。测试结果可以在后续项目中 有了更好的理解，那么这部分的成 用以校验新的尾流损失计算方法的准 本同损失的发电量加总比起来就很少 确性。 了——一次性600万美金的投入换来的 行动H-4b：风电场与风电场之间 是每个3.8MW风电基地每年减少6000 的影响。启动附加试验用来测试“风 万美元的损失。 场与风场”间的尾流。 行动H-4d：小规模的风电场和风 行动H-4c: 积极加建子项目。作 电基地的运行计算模型。选择一个合 为行动H-4b目前的第一步，为减轻风 适的场址，安装合适容量的机组，机 电场运行效益的不确定带来的风险， 组间留以典型风电基地所采用的间距 建议子项目的建设可以一排一排地进 并进行性能测试。挑选一组数据验证 行。比如，4个项目组成一个风电基地 计算模型。并联模型来考虑推导大规 中的4个部分，每个项目都处于其他与之相 模尾流效应。 76 实施指南 H.5 风电基地环境设计 达到预想的要求。然而在另外一些方 商业化的风电机组都是基于IEC国 面，环境条件会好一些，从而增加了 际标准设计的。这些标准由早期的北 机组不必要的成本。图B-22是IEC标准 欧环境条件设计派生而来，在提高风 下的平均风速的标准分布图（Rayleigh 电机组设计质量方面起到了良好的作 分布），其中还有一组中国小草湖的 用，并为设计环境提供了一系列的标 测试数据。可以发现这两个分布截然 准。众所周知，不同市场的条件是不 不同。目前在中国使用的风电机组都 同的，比如南美、德克萨斯和中国。 突出表明，风机的设计需要依据场址 在某些方面而言，这些条件比北欧更 的条件来进行。所以需要制定一系列 加恶劣，继而使得机组并不能很好的 的风电基地设计准则。 图B-22 小草湖地区平均风速分布 小草湖地区 一年中的小时数 欧洲标准 瑞利分布 小草湖 来源：CGC B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 77 除了年平均风速分布的确定外， 如果没有风电基地场址的更进一 还要确定极限风速。这些都在IEC标准 步的信息，那么很难核算潜在的节约 中规定了，为50年一遇3秒内的风速情 成本。但是，假设一个典型的风电基 况。这些参数只是为中国市场的风电 地拥有IEC 1类风区的平均风速和2类风 机组设计提供了范围界定，因为IEC标 区的极限风速，那么预计将节省10% 准下的1、2、3级划分并不完全适合中 的机组成本。如果能进一步利用好平 国的风电场。目前的划分只是依照北 均风速分布，那么将再节省5%的成 欧风电场的典型风况来的，但由于缺 本。但是，针对2类风区的机组如果放 少其他标准，所以IEC的这种划分才在 到1类风区的极限风速的条件下将是非 世界范围内推广开来。 常危险的。 一般来讲，3秒极限风速是年平均 行动H-5：制定应用于风电基地的 风速的7倍。这个比例在北欧正确但在 风电机组技术规范。为了使在中国市 中国却不是。在中国的一些地区（比如 场使用的风电机组得到最优化配置， 处于台风带的东南部地区），极限风速 那么有必要针对风电基地的具体情况 达到了平均风速的10倍之多，所以依照 开发一套适用规范。应该对风电基地 IEC的标准设计出来的机组是低于实际 范围内的平均风速、极端风速、湍流 情况的。在另一些地区（比如内蒙古） 密度和风切变轮廓进行详尽的评估， 极限风速是平均风速的4～5倍，那么这 并据此提出相应的、独立于IEC标准的 样的风机设计则是偏高的，而且还带来 技术规范。这项工作可以极大地降低 了不必要的高昂成本。设计一套符合中 风电基地的成本。 国实际情况的机组设计规范将是一项非 H.6 短期预测 常有用的工作，比如加大经济型应用， 出于TSO（输电线路运营商）的要 提高风资源的可开发面积，降低机组和 求，很多国家都会对风电场做短期的 基建建设费用，减少风险等。任何区域 预测（最多每隔三天，预测每小时的 的风资源评价活动都应该包括极限风速 状况）。在一些国家（比如西班牙、 的评测。 英国、爱尔兰）这个工作是一个风电 78 实施指南 场一个风电场的完成的；在另一些地 际值”是记录时间段内的每小时平均 方（美国的得克萨斯州、加利福尼亚 功率，曲线“预测值”是一天前所进 州、纽约州以及希腊）是整体系统性 行的每小时预测值。这说明虽然风功 完成的。在最近几年，短期预测技术 率多变，但也是可以预测的。预测技 得到了迅速的发展。图B-23的例子是 术的提高将有助于帮助风电并网。相 一个总装机450MW风电场的提前一天 信这些技术会增强电网公司在接受风 的每小时产出预测。比如，曲线“实 电基地入网时的意愿和信心。 图B-23 短期预报案例 预测 实际 一年前 功率 时间 来源：GH公司 行动H-6：短期预测示范。政府应 使得他们更乐意接受大规模风电的接 当启动短期预测示范项目，从而使电 入。建议在一定条件下，在风电场运 网运营商获得更多的预测经验，加强 营的短期预测工作中，积极总结积累 对该预测技术的信心。他处的经验显 经验，不要等到风电基地整体投入运 示，这些预测工具的表现比电网公司 营时才注意。短期预测的相关工作应 预期的要好，进而他们的早期体验会 与电网运营商磋商确定。短期预测是 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 79 发展风电基地的客观要求并有利于风 但从长远来看，对中国大规模风能的 电并网工作的进行。 开发有积极作用。 I组 风机 明确GH界定的，通过认证的风电机 I.1 验证的风机 组的定义是有必要的。这一定义已经被大 基本可以肯定风电基地中会使用 规模风电场的大多数权益投资者所接受。 国产的风电机组，但这些机组的运行 如果能满足下列条件，新的风机可以被认 经验相对较少，因此在大规模开发上 为是“商业上经过验证的”： 存在风险。在从样机到大规模商业用 ①被一家有能力执行合同和商业 途的快速进程中，西方国家是不成功 义务的公司制造； 的。关于这个问题，一个好的例子是 ②拥有GL、DNV或其他被接受的认 20世纪90年代Zond Z-750发电机的早 证证书； 期开发。在一台750kW的样机稳定运行 ③有一百台发电机组在运行； 后，Zond公司在美国的第一个大型风 ④至少一台发电机的运行时间已 场中将该机型配置了143台。该风电场 超过4000小时； 在随后五年中的运行令人不满意。丹 ⑤累计运行时间超过50000小时； 麦海上风力发电机的早期部署遭遇了 ⑥平均可利用率大于95%。 同样的情况。在Horns Rev，V-80的配 在这种情况下，相关的风机必须 置就是一个很好的例子。这些发电机 具备能够达到预计的可利用率。对于 组被安装在恶劣环境中之前，本该在 全新的机型来说，在⑤中的50000小时 良好的环境中进行验证。当强烈的商 应该改为100000小时。 业动机战胜工程常识时，往往会产生 这些定义可以为风电场获取项目 这样的错误。 资金的可能性提供指导。现在中国向 行动 I-1：在大型的商业化风电 未被验证发电机提供大规模的购买协 场中，只允许使用经过认证的风力发 议，由于发电机组不符合标准，将不 电机组，这样的系统化进程才是合理 会吸引外资投入。 的。这可能会延缓风电基地的发展， 80 实施指南 I.2 中国认证体系建设 标准等相关领域的国际合作项目。 认证已经在西方风机的制造可靠 I.3 运行监测 性的评定上扮演了重要角色。如果在 风电行业在中国尚属新兴产业， 科技投入上增加其附加值，并且可以 发展的很快。尽管目前已经有大量的 得到风机制造商和设计者的认同，这 现有机组制造商和潜在的进入者，但 种认证过程才是有意义的。认证过程 是这些本土的制造商缺乏设计方面的 必须要去除官僚化，并且必须包含一 经验。在中国吊装的风电机组，不论 个详细、权威性的设计评估。 是本土制造商的还是外资企业的，能 行动 I-2：为了保证使用的风机 效都很低，如表B-5所示，发电远低于 是经过验证的，一定要建立一套以核 项目计划的水平。风电基地中的机组 心技术为基础的风电设备认证体系。 容量系数应该达到30%~40%，因为该 鼓励中国的风机认证机构与国际认证 区域的风况很好。这种情况主要由于 机构合作。必须资助中国的认证机构 以下三点造成：①项目规划时使用了 对风机进行详细的技术评估，从而制 错误的计算方法和风况数据；②运行 定合理的风电设备标准，参与认证和 缺陷带来的机组的低效能；③设计水 平低，制造工艺差。 表B-5 部分风电场年满负荷小时数 通过表B-4中的中国各省份的数 风电场 2007年满 容量 机组平均 值与世界上其他项目比较可以得到一 省份 数量 载小时数 系数 功率(kW) 河北 4 2373 0.27 885 些有益的分析。虽然公开的可靠数据 内蒙古 7 1933 0.22 770 辽宁 9 1325 0.15 715 并不多，但是美国能源部发布了一些 吉林 4 1931 0.22 798 上海 2 1651 0.19 1356 有用的结果，见表B-6和图B-24。确 浙江 1 1344 0.15 609 福建 5 2000 0.23 986 实不同区域的容量系统有着明显的不 山东 3 1728 0.20 881 广东 6 1600 0.18 566 同，但是除去一些早期的项目，其他 海南 1 1417 0.16 483 甘肃 2 1737 0.20 786 值都明显要高于表B-4中中国的数值 新疆 4 2401 0.27 654 12 省合计 47 1787 0.20 791 结果。 来源：《蓬勃发展的中国风电产业及市场》——中国 可再生能源学会风能专业委员会副理事长，施鹏飞。 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 81 图B-24 2007年美国不同容量风电场的容量系数 来源：美国能源部.能源效率与可再生能源——美国风电吊装、成本、运营状况年度报告：2007，2008年5月出版。 行动I-3：应该进行大范围的大容 主权，那么项目进行起来将会得到更 量风电场运行状况的详细测试，结果 多商业范畴的便利。 用来改善风电场的运行程序，同时识 行动I-4：项目的前期的低效是一 别发电机组设计的缺陷。在这项工作 个问题，因此，建议将长期质保作为 中，国际合作是有意义的。要把结果 供应合同中的一个标准化的部分固定 告知尽可能多的利益相关方。 下来。这些质保条款应指明由于低质 I.4 完善机组供应合同条款 量带来的项目损失而需要进行的财务 开展这样的项目需要认真考虑合 赔偿。同时提供客观、清晰的质量合 同环境与附加技术条件。在西部大部 格的界定。很多时候质保的界定都是 分地方这两点已经发展较为成熟。尽 更多倾向于制造商。质保期应当至少5 管项目间有所差异，但是开发商如果 年，并且需要一个子条款，约定只有 在一定的标准规范下进行开发，并拥 在企业能保证机组保持长期优越的发 有一个较高程度的依据具体需要的自 电性能时，才能解除这些质保义务。 82 实施指南 表B-6 历年美国风电场容量系数权重 Capacity Texas Great Heartlands California Northwest Mountain East Hawaii New England Factor Lakes Pre-1998 28.9% 11.9% 22.3% 19.8% 1998-99 30.2% 28.2% 29.8% 32.1% 34.4% 23.4% 2000-01 33.4% 29.6% 34.5% 28.7% 29.3% 22.5% 23.5% 27.0% 2002-03 34.4% 33.5% 32.6% 30.5% 30.3% 28.5% 21.2% 2004-05 36.8% 34.5% 37.5% 34.0% 38.9% 26.7% 31.0% 2006 40.8% 30.4% 36.9% 31.3% 34.7% 29.4% 45.0% 22.1% Sample # MW # MW # MW # MW # MW # MW # MW # MW # MW Pre-1998 1 26 1 34 17 870 1 6 1998-99 8 470 3 139 5 190 1 25 3 68 3 22 2000-01 10 229 7 911 1 67 3 388 4 123 6 78 2 32 1 1 2002-03 20 628 2 198 4 287 2 105 3 510 3 161 1 50 2004-05 16 1086 4 461 3 130 5 434 3 208 2 349 1 54 2006 7 386 3 944 2 188 4 538 2 150 1 26 2 41 3 3 Total 62 2825 20 2687 32 1732 15 1490 15 1059 12 614 7 158 2 41 5 10 资料来源：美国能源部.能源效率和可再生能源——美国风电装机、成本、性能趋势年度报告：2007，2008年5月出版 I.5 收集有效数据 制将是将来最优化配置的重要一环， 在西部地区进度被以下两点所阻 同时也可以降低成本。 碍：缺少可用运行数据；有数据时未 J 组 基础设施和外围支持 给予重视。运行数据具有非常重要的价 J.1 简化环境评估 值，可以用来提高已有风电场和未来风 如此集中的风电场项目对环境的 场的运行效益。有了这些数据，开发商 影响，取决于它的位置。清晰地考虑 不用再次搜集，项目也可以以结构化 这个问题是原始选址的一部分内容。 的程序固定下来。因此，基于以上的 将总环境影响降至最小非常重要，但 要求，都应当收集和分析这些数据。 同时，要认识到大规模良性发电对环 行动I-5： 作为合同规范中的一 境产生的益处，这两者必须要保持 部分，需要指明高质量的数据收集系 平衡。对于任何其他大规模项目的发 统，同时附上报告义务。应当有通用 展，环境影响评价是必需的，可以遵 的数据，可用于将来独个开发商非商 循正常规模的风电场已建立的规范。 业性的分析。理解风电基地的运行机 行动 J-1：为了了解环境评估的 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 83 程序，需要提供关于生产总体规划的 现在已经有西方制造方面的培训项 研究。研究可以参考欧洲已形成的最 目，如果做法得当，将起到巨大的帮 好的实践指导方针，经过适当修改， 助作用，同时也有运行和维护方面的 并应用于中国。 专门培训机构，为用户提供服务。 J.2 培训 据估计，由于缺少运行和维护的 毫无疑问，如果把10GW的风能用 实践经验，尤其是训练有素的人员使 相对集中的方式安装，那么这个地区 用不当，美国一些风电场的风能损失 将成为一个工业中心。这一举动最初 占1%～2%。美国风电产业正在高速 将吸引建设和制造业。随后将吸引支 发展，因此会与可能发生在中国的问 持产业所需的运行和维护，包括直接 题同时出现。 操作人员和备件制造人员。经过对风 J.3 建立银行担保项目 能的集中投入，相关的研发工作便会 是否准备吸引西方资金到风电 紧随其后发展。如果成功，这一计划 基地还不清楚。在讨论中得出一些共 将对当地工业和经济产生影响。从全 识：风电项目越大，吸引的贷款越 球领域看，它将成为风能的中心，将 多。一些银行不愿意贷款给少于10亿 没有其他中心与之抗衡。风电基地将 的项目。大型项目的贷款问题不大； 需要大量人力资源。在西方，专业人 信贷紧缩的出现对西方基金的使用产 才严重短缺，需要培训的人很多但是 生了重大影响。西方贷款用于中国项 培训机构不足。风电基地会面临同样 目的可行性面临巨大挑战，除非典型 的问题只是更严重。 的风电场投资方式发生本质的改变。 行动 J-2：中国必须做适当的准 行动J-3：如果必须使用西方资 备，以保证有足够的专业人员以支撑 金，风电基地项目要允许银行用常规 风电基地并能及时提供帮助。要把培 形式进行风险评估。至少要满足以下 训项目和其他吸引风电基地员工的方 条件： 法视为基础。培训要涵盖各个级别： ①不存在规制风险的PPA（购售电 从研发、设计、生产到运行和维护。 合同）——在项目实施之后不改变贷 84 实施指南 款商业条件； 足够的担保； ②有充足年限（20年）、信用好 ⑨带有与性能相关的赔付条款的 的项目购买方的PPA； 运行和维护协议; ③在PPA期限内实施所有承诺； ⑩人员培训的证明； ④子项目之间不存在风险干扰； 持有充足的备用部件； ⑤成熟技术； 无流通风险； ⑥子项目保险、技术和法律方面 适当的保险； 的尽职审查； 全面的建设和运营协议；供应商 ⑦所有部件拥有信用好的供应商； 的坚实担保。 ⑧为发电机供应和其他设备提供 附录 B-1 海上风电场 建设指南 本附录介绍了海上风电场开发建设 直径已经超过100米（见图B1.1），叶尖 的主要步骤，包括基础结构设计、运输与 距离海面的高度可达150米。 安装设备选择，支撑结构设计、风机安 所有海上风电场场址都存在着不同 装和电网接入等。 的问题和困难。图B1.2 中所显示的场址 海上风电场由一系列风机组成，每 条件最适合海上风场的运行，但是同样 个风机安装在基础之上，并通过电缆接 要具备在海啸的情况下运行的能力。否 到电网系统中。建设海上风电场需要一 则，将会增加因天气问题而停工的时间， 整套安装设备，同时需要特殊的船舶用 项目就不可能在一个季节里完成。 于基础、风机和电缆的运输。 能力强、技术娴熟的人员队伍对于 目前，最大的海上风电机组的风轮 在海上环境下驾驶安装船是非常重要 的，这些环境问题是建设海上风电场必 图B1.1：安装在Burbo海岸的西 门子3.6MW 风机 须面临的问题。 图B1.2 Gunfleet Sands，英国 来源：西门子新闻图片 来源：GH公司Andrew Henderson 85 86 实施指南 1．基础 图B1.4 重力式基础 海上风电场的基础与陆上风电场 截然不同。目前海上风电场应用最普 遍的是钢管式，即单桩式基础，这种 基础是用打桩机打入海床的。 一旦基础的水深超过30米，钢 管的尺寸会非常大，对此目前还没有 合适的打桩机，因此相比之下管状钢 来源：GH公司Andrew Henderson 架成本要低很多。此类结果分许多种 在某些情况下，混凝土式结构 类，例如四角结构的称为导管架，此 可能更实用也更经济，此种结构被称 种结构也普遍应用于海上钻井工程。 之为重力式基础（如图B1.4所示）。 另外还有三角架结构（见图B1.3）和 一般来说，此种结构不用打桩机打入 方形塔架，这两种基础分别有3个和4 海床，因为此种结构很重，基础比较 个支架，中间支撑起一个钢管，或者 宽大，因此不需要其他任何辅助设备 是多桩基础，这种基础结构包含三个 或手段，其本身就可以支撑风机的重 独立的支架，在海面上有连接件。 量。重力式基础重量大，需要考虑运 图B1.3 三角架支撑结构 输和安装问题。为了减少重量，可以 做成空心设计，这样的话就可以漂浮 起来，因此待安装好后可以用一些物 质填塞。 重力式基础的主要缺点是对海床条 件要求高，另外需要有填充物有时还需要 回填。运营商希望海上作业时间短，到目 前来说，在波罗的海的海上风电场主要应 用重力式结构，其中的比利时的桑顿海岸 来源：GH公司Andrew Henderson 项目是个例外。 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 87 2． 安装船 当吊起的设备诸如变电站等很重 目前普遍应用于基础和风机安装 时，这时需要使用双腿式起重机安装 的是起重式安装船（图B1.5）。此种 船。此种安装船的结构是起重机被牢牢 安装船是在船上装一个起重机，本身 地固定在驳船上，不能移动，只能升 可以脱离水面。起重机被固定在一个 降。尽管此种安装船灵活性较差，但是 平台上，可以避免在风大浪急的海平 负荷能力很强，吊起重量为几千吨。 面上剧烈晃动。 当然，还有一类安装船是专为某 目前也有专门为风电场设计的安装 个项目设计的，一旦此项目完成后， 船，船上带有起重机和支架。起重机和船 安装船再被改装用于其它项目，比如 独立驱动，这样可以提高从港口到海上风 说用于建设海上风电场。Svanen就是其 场的运输速度（图B1.6）。 中的一种。此种安装船的吊起重量是 8700吨，曾经被用于安装连接丹麦和 图B1.5：起重式安装船：SEA JACK 瑞典的Oresund大桥。后来此安装船被 认为适合安装桩式和重力式基础，已 经被应用于英国和荷兰海域的多个风 电场项目。 图B1.7是Svanen在安装单桩式基础 的施工图，带有一个红色的L形的吊桩 来源：A2Sea 图B1.7 特殊安装船：The Svanen 图B1.6：专门为风电场设计的安装 船：The Resolution 来源：MPI offshore公司 来源：Ballast Needam Offshore 88 实施指南 工具，右手边配有一个打桩锤并带有 图B1.9 单桩基础安装 一黄色过渡带。在荷兰语中Svanen的意 思是天鹅，此意也暗示了安装船的形 状如天鹅。 除了安装船之外，还有一些其他 的船只（称为spread）用于人员输送、 勘测和设备运输（图B1.8）。例如， 来源：Chris Leach, Noble Denton 如果用大型安装船来运输基础和风机 成本比价高，因此，将驳船拖拽到施 最高时将此打桩口支撑起来。为了避 工现场，有时也会用起重式安装船， 免伤害海豚、海豹和鲸鱼等生物，在 图B1.8 在Gunfleet 打桩之前会利用水下扩音器系统驱逐 Sands拖拽驳船 海洋生物。 普遍应用的是液压冲击锤（如图 B1.10所示），可以将直径为6～7米的 桩打入地下。 如果基础地质条件非常坚硬， 打桩深度达不到设计要求时，可以 使用钻井机先钻孔，之后再打桩 来源：GH公司Chris Garrett （如图B1.11所示）。此种安装方法 因为这样可以将货物从固定的甲板上 称之为“钻孔式安装”。需要注意 吊起来，与漂浮式相比，可以在更多 的是钻孔后留下的材料的处置，因 的海况下工作。 为处置这一类“上升的”物质会造 3． 支撑结构安装 成水质的污染。 单桩被吊起后嵌入到安装船上 每个基础还需要配备其他结构， 的一个构架内（称之为打桩口，如图 比如，船舶挡泥板、电缆倒锁（称为 B1.9所示），当起重机的打桩锤抬至 J管）、进入用梯子、过道、吊柱、 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 89 图B1.10 打桩锤（左）和Anvil/ 航行灯、变压器和其他传感设备等。 Adaptor 连接处（右） 这些设备可能会阻碍打桩，也可能在 施工过程中被损坏。因此，在安装船 上设有一个过渡带，可以提前安装和 测试这些设备。这样，还可以在桩被 最终灌入水泥浆固定之前调整桩的方 向，使其垂直。在水泥浆灌好后，就 可以安装风机的塔架了。 安装重力式支撑结构时使用的 是不同的安装船，驳船或特殊设计的 安装船都可以，例如图B1.12所示的 Eide5。起重机将重力式支撑结构从驳 船上吊起，然后将支撑结构放入已准 备好的海床内。 来源：GH公司Chris Garrett 图B1.12 重型起重机安装重力式基础 图B1.11 翻转圆式钻孔机 来源：此图片经过Scaldis Salvage和Marine Contractors NV授权许可使用 来源：GH公司Chris Garrett 90 实施指南 4． 风机安装 图B1.13 在Burbo Bank安装风机（1） 用于安装风机的起重机与用于基 础安装的起重机不同，因此会利用不 同的安装船。特别的是，对于机舱和 叶片来说，需要吊装的高度很高（需 要超过传统的海上安装船的吊装高 度），如图B1.13所示。许多起重式安 装船的支柱比较长，但是吊起的时间 长，而且损耗比较大，因此，最好是 用吊起能力低一点的起重机，可利用 一个伸展的长杆（称为飞臂）来提升 吊起的高度和范围。 塔架分一段或两段式。风机的 主要部件是机舱（内有齿轮箱和发电 机），轮毂和三个叶片，因此需要起 来源：西门子公司 重机有很强的吊起能力。有些部件可 能会在陆上就安装好，从而减少海上 作业。例如，两个叶片可能会先接 图B1.14 在Burbo Bank 入机舱，之后这种半成品被提升到 安装风机（2） “bunny ears”，最后再组装最后一 个叶片。图B1.14显示了叶片被吊起 的过程。 如果风电场距离电网很远，或者 风电场装机容量较大，这时需要安装 一个海上变电站改变风机端的电压等 级（一般来说是33KV）来适合远距离 来源：西门子公司 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 91 输送（一般来说是132kV），从而减少 图B1.15 电缆铺设 在输送过程中的电量损失。 目前，欧洲许多项目都在研究高 压直流输电技术。 海上电缆必须非常粗壮耐用，因 此，原材料的成本非常高。交流输电 由三个导体（用于发出的三段电）、 用于电脑数据传输的纤维光学电缆和 来源：IHC公司 起保护作用的钢线组成。 所有电缆都要铺设到海床下面以 图B1.16 Barrow海上风电场 保证电缆的安全性，同时也确保水手 变电站 和渔民的安全性。电缆可以使用特殊 的犁来铺设，犁将电缆铺设好后将沟 渠填补完好（图B1.15）。 安装风机时一般以6～10台为一 组，主要取决于连接风机之间的电压 容量。之后这一组风机被连接到一个 海上变电站（图B1.16）。对于小的项 目而言，没有海上变电站，风机直接 被连到陆上。从变电站开始，将铺设 高压大容量电缆将电力输送到陆上。 当电缆铺设到岸上后，通常要继 续掩埋几千米距离从而到达最近的电 来源：Centrica Energy公司 网接入点。 附录 B-2 海床条件和 基础设计方案 93 94 实施指南 概况 场址调查  必要性  如何处理 基础  选项  影响因素 场址勘察的必要性 基础设计  基础可能占工程成本的20% ～30%  测海学  基础设计——地质/地理学条件  结构流体动力载荷（海洋气象学） 环境影响评估  对自然环境的影响——基准数据  对生物的影响  对社会经济和文化的影响 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 95 没有哪个项目是没有风险的，风险可以被 克服、被减小、被分担、被转移或者承担，但 是不能被忽视。 在项目早期进行计划完善的场址调查是必 须的，以确保能把由于不可预测的现场自然条 件引起的潜在危险降到最低 地质/地理学的调查 分阶段的方法  资料收集研究  地质地理初步调查  项目初步安排  现场调查计划编制  现场调查  实验室测试 96 实施指南 地质/地理学的调查 资料收集研究  现有信息的来源 ---地质地图 ---英国地质勘测 ---以前的工作  建设工程  电缆/管道铺设  油/气勘探 ---英国水文地理部门 ---空中摄影 ---当地信息  核对及比较现有的信息 ---找出现有信息的状态 ---找出有关现场未知的信息 地质/地理学的调查 项目初步安排（基于资料收集研究） 自然限制 ---对比海床高度历史-事件序列 ---水深 ---并网连接 ---生态学限制 场址初步布局 ---场址面积 ---可能的风机布局 ---可能的电缆路线 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 97 地质/地理学的调查 现场调查计划 风险与成本的对比研究 ---首先为初步设计提供足够信息 ---足够的数据范围 ---数据的可靠性-选择钻孔或地震 气候/现场可大型-夏季为好 调查步骤 可选择的承包商/船只的选择 调查的范围 ---基于资料收集研究的结果 --地质学的/地理学的 --海洋气象学 98 实施指南 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 99 100 实施指南 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 101 102 实施指南 电气系统安装 测风和建设及管理 保险 基础安装 电器系统 风机及辅助设备 基础部分 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 103 104 实施指南 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 105 106 实施指南 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 107 108 实施指南 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 109 110 实施指南 B部分:中国海上风电和大型陆上风电开发实施指南 111 112 实施指南 C部分 海上风电开发及 沿海大型风电基地建设研讨会 114 实施指南 C-1 资源评估、风场建 了全国风能资源专业观测网的情况， 设和电网接入的技术要点 介绍了该研究院开展的江苏沿海及海上 风能资源数值模拟的初步结果。中国气象 本部分内容围绕三大技术要点， 局的宋丽丽女士介绍了台风风速观测的 总结了2009年1月15日在北京举办的 数据，并对东南部台风给沿海及海上风电 《海上风电开发及沿海大型风电基地 场带来的威胁和发生频率做了分析。张秀 建设研讨会》所涉及的若干技术问 芝女士还介绍了中国-欧盟能源环境项目 题，以下各节分别概述研讨会期间分 支持开展的沿海风资源评估工作，并与大 会讨论的三个主要专题： 家分享了10万kW海上风电场项目的可行 ①风资源评估与选址； 性研究情况。 ②海上风电工程建设技术； 海上风资源评估与风电场选址：江 ③海上电网接入技术。 苏东台项目介绍。国华能源投资有限公司 这些技术要点总结了每个分组 总工程师高辉介绍了江苏东台海上风电 会议讨论的内容，重点是分析技术问 项目风资源评估及选址的有关情况，讨论 题，提出可能的解决方案。虽然可能 了江苏省测风工作的结果。 不全面，但我们希望给读者呈现出研 海上风资源评估与风电场选址： 讨会上所提出的重大问题，以及中国 福建省项目介绍。峰能公司的Richard 及国际上针对这些问题所开展的工 Boddington先生以福建南日岛的一个 作。最后针对解决每个具体问题给出 海上风电场风资源评价及选址项目为 了下一步工作的技术指南。 例，介绍了海上风资源测评及风场选 本技术要点未包括的其他信息， 址的做法和实践经验。 以及对相关问题的进一步综合讨论， 1.讨论内容、主要问题和解决方 请参见B部分。 案建议 下面给出风资源评估与选址分会 “风资源评估与选址”分会 期间讨论的一些观点、提出的问题以 沿海及海上风资源评估.来自中国 及解决方案的建议。 气象科学研究院的杨振斌研究员介绍 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 115 （1）海上风资源数据的质量保证 还没有出台国家级的海上风资源测评 与信息共享 技术规范。为此，国家气象局计划制 ①目前已注意到，对于海上风资 定新的技术规范。 源以及海洋条件而言，在采集数据 ⑥与会各方讨论了如何鼓励私营 的手段、工具和数据质量方面存在 企业开发商为国家海上风资源公共数 着很大差异，多种来源的数据可比 据库提供数据。一种可能的方法是与 性较差。 激励政策挂钩。开发商提到，如果没 ②目前，各单位和部门独立开展 有相应的激励政策，他们没有理由对 海上风资源测量、数据采集和分析， 采集的数据进行共享。 与会各方对此表示担心。这种现状导 （2）提出的解决方案 致了很多重复性的工作，浪费了大量 与会代表一致认为，可通过以下 的经费和资源。 办法解决所提出的问题： ③会上讨论表明，各单位之间协 ①在国家发改委或能源局的领导 调合作或数据共享很少，信息掌握在 下，组建一套全国海上风资源观测网 不同性质的实体中，包括私营企业、 络，建立海上风资源数据库，对各单 政府部门以及科研单位等。 位收集的数据进行整合。 ④目前，除了国家气象局开展 ②制定海上风能资源和海洋条件 某些特定地区的风资源评估外，国家 评估标准，比如规定海平面和海浪高 海洋局、各省渔业管理部门、其他省 度；制定测风塔技术标准，说明陆地 级单位、风电开发商、石油钻井公司 和海洋观测的不同要求。 等，都在开展海上风资源以及海洋条 ③制定海上风电场选址导则。 件等方面的数据采集工作（专栏1给出 （3）东南沿海地区风能资源特点 了风资源评估工作的一些实例）。 ①会议期间代表指出，台风是沿 ⑤会议指出，现行的国家风资源 海及海上风电场建设的最大的威胁之 测量与评估技术规范和比较笼统、粗 一。国家气象局分析了中国沿海过去 糙，对实际工作的指导不够。目前， 50年一遇的3秒阵风的情况。通过对台 116 实施指南 专栏C-1 中国的风资源测评工作 下面列举了一些最近正在开展的支持在中国进行风资源测评工作的案例。除此以外，各大学、科研院所、省级气象局以 及风场开发商也在全国各地开展了风资源测评。这些工作是在不同层面进行的，既包括一般的资源普查，也包括针对具体风 电场进行的特定场址评估。 UNEP/NREL/GEF支持绘制东南风能资源图谱。从1996年到1999年，美国环保署(EPA)和美国能源部(DOE)共同资助 在中国东南地区开展了一项风资源测评工作。美国可再生能源国家实验室(NREL)和代表EPA管理此项目的美国风能协会负责 牵头开展技术分析和绘图工作。国家电力公司中国水电规划研究院(CHPGI)负责协助数据采集。最终利用NREL开发的基于GIS 的系统，绘制了高分辨率风资源图谱。 中国国家气象局(CMA)开展的中国陆上风资源评估工作。从2005年到2007年，CMA利用31个省2500个气象站的观 测数据进行外推，得出了中国陆上10米高度上风能资源的分布，最后绘制了风能资源分布图谱。在此项目的支持下，我国初 步建立了风资源数据库，并制定了“全国风能资源评价技术规定”(GB/T 18709—2002 和 GB/T 18110—2002)。 中国国家气象局（CMA）扩充观测网、开展中尺度模拟和绘图。2007年，在财政部和国家发改委的支持下，国家气 象局基于全国风资源观测网络数据开展了中尺度数值模拟并且绘制了风资源分布图。该网络以气象局下属的气象观测站为基 础，规划新建400座测风塔，高度分别为70米、100米和120米。这400座测风塔将建在年平均风功率密度至少为150W/m2的地 区，测风高度为10米。其中，将有若干测风塔设在福建、江苏和浙江沿海地区，具体数量和高度为： ·福建：15座 70米高测风塔，3座 100米高测风塔。 ·江苏：12座 70高测风塔，2座 100米高测风塔。 ·浙江：9座 70米高测风塔，2座 100米高测风塔和1座120米高测风塔。 世界银行 /全球环境基金 中国可再生能源规模化发展项目。 支持在福建、内蒙、江苏和浙江开展若干省级和 特定场址风资源评估活动。 在中欧能源环境项目支持下，国家气象局国家气候中心下面的风能与太阳能资源评估中心(CWERA) 将开发从福建 到山东沿海1万公里海岸带中尺度模型。这项工作将结合卫星数据以及当地测风数据，绘制出沿海陆地1万公里以及离岸30公 里海上风能资源的高分辨率分布图。 作为中国-丹麦风能发展项目 (WED)的一部分，国家气象局将与Risoe合作开展中尺度模拟绘制出高分辨率的中国东北 （黑龙江、吉林、辽宁）地区风能资源分布图。 风带来的危险和发生频度分析发现， 出现快速变化的旋转的风切变，也会 只有海南岛东部沿海以及福建省沿海 出现风向与气流倾角的突然变化，这 部分岛屿发生过风速值超过70m/s的情 会对风机产生额外负荷，因此有些地 况，相当于IEC I级风机的水平。分析 区虽然50年一遇的大风不超过70m/s，也 结果显示，在长江以北地区很少出现 不一定适宜安装I级风机。事实上，有些地 台风，因此适宜建设海上风电项目。 区虽然平均风速不超过IEC的设计等级， 但需要强调的是，这一分析并不全 但也出现过在台风发生期间由于极端风 面，还需要进一步的研究与观测。 速导致风电机组损坏的情况。 ②在发生台风的情况下，经常会 ③建议在这些地区建设100m和 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 117 120m高度的测风塔，对整个风机叶片 迫切需要找到一种适当的方式， 的风切变情况进行观测。 鼓励民营企业开发商向这一平台贡献 ④对于江苏沿海的情况，根据 他们的数据。在会议期间讨论的各种 一家投资商最近所作的观测发现，江 办法中，制定数据共享鼓励机制可以 苏海上风速比陆地风速高出1.3～1.5 开展进一步研究。但有一个基本要 倍。此外还注意到，海岸线20km以 求，即私营企业要得到项目开发许 内，风速增加得最快，超过20km以外 可，必须在规定的时间内公开数据， 则相对较稳定。 而且要让开发商了解，如不能实现承 （4）大型风电场的尾流效应 诺，将可能失去项目的优先权。 会议强调，在欧洲的大型海上风 在政府的指导下，制定海上风资 电项目实施过程中，已经注意到了超 源测量标准。与会代表呼吁，政府尽 高尾流效应现象，传统的尾流模型软 快出台海上风能资源以及海洋条件测量 件没有考虑到这一效应。对这一效应 标准，对测量范围及手段做出规定 5 。 目前尚未得到充分了解，相关的研究 由政府制定标准规范有利于明确必须 与开发工作正在进行中。 测量的项目，降低投资商建设海上测 2. 结论 风塔的费用。 分会最重要的结论是，迫切需要 会议明确提出，对海上风电场的 掌握风资源数据，提高数据的质量。 选址提供分步骤指导，符合各建设单 首先需要建立一种数据共享机制，使 位的利益。除Garrad Hassan Partners公 提供数据的单位获得适当的补偿，随 司撰写的“路线图”报告外，可参考 后将数据提供给所有相关单位。这样 其他国家海上风电场选址的经验，提 便可为深入研究沿海地区风能资源潜 出分步骤指导纲要。 力提供一个良好的基础。建立一个跨 3. 进一步的考虑 沿海各地海上风能数据库，将为开展 除会上提出的建议外，对于风资源评 中尺度数值模拟和绘制风资源分布图 估以及风电场选址，还应充分借鉴国际 提供一个丰富的资料来源。 经验和教训。这些问题虽然在会议期间 5例如，这些标准规范要求观测单位必须记录10m, 40m, 80m 和 100m 高度的风速。 118 实施指南 没有充分展开，但对于中国的决策部门提 感系统与一般安装在测风塔上的杯式 出解决问题的方案尤其重要。下面是对这 风速仪相比具有一些明显的优势，例 些问题的进一步讨论。 如拆装容易，可在不同高度上测量， （1）数据采集和监测对于准确评 某些正在开发的新系统由于带有可移 估风场的风能资源，对于估算拟建风 动射束，还可以在同一位置测量多个 电场的发电量至关重要 可能的风机位置 7 。然而，目前LIDAR 建设与预装风机轮毂高度相同的 系统的缺点主要是造价高、耗能大、 测风塔，利用先进的仪器，对拟建风 远距离运输困难，大多数产品缺乏校 电场进行风资源实时监测，对于准确 验数据，此外，产品安全性方面也存 评估风电场的风能资源和发电量具有 在一些问题。即使现有的最先进的 至关重要的作用。 LIDAR系统，也只是在某些运行条件 ①要保证一个风场风能资源评估的 下做过校验。目前，只有少数设备可以使 准确性，必须对测风塔的类型、高度和安 LIDAR系统从单点监测多个风机位置，或 装、测量仪器、以及观测塔的数量和位置 只有少数移动敏感的设备能使LIDAR系统 进行认真设计。强烈建议测量高度与预装 漂浮在海上，因此还不能作为一种商业化 风机轮毂高度相同，因为与在海上建设测 的使用方法，用来满足风能资源测量的需 风塔的成本相比，选择较高测风塔的费用 要。尽管如此，LIDAR仍可以在未来的全 增幅不大。 球测风中发挥重要的作用 ，尤其是与传 ②利 用 卫 星 数 据 结 合 中 尺 度 数 统的测风塔结合起来使用将会发挥其强 值模拟技术，虽然不如现场实时监 大的功能。 测那样精确，但可基本掌握相关风 （2）风电场竣工后，仍需继续监测 速信息。 风电场竣工和试运行以后，在不会产 ③此外，对于远海风电场而言， 生尾流的地点，仍需保留测风塔，进行长 还可以采用远距离（测风塔与风机位 期观测，以获得参考数据，用来进行建成 置距离最远为10公里）风流模拟6。 后风电场的生产运行分析。 ④会议认为，激光雷达(LIDAR)遥 （3）在备选风场开展平均风速和 6目前，在测风塔安装测风仪以及风向仪的权威标准是IEC的有关标准（IEC61400-12-1：“风机12-1节：风力发电机组功率曲线测试，附件G”，2005 7此外，LIDAR系统一次只能监测一个位点，并需要经常进行其他标定。 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 119 极端风速的测量分析，特别是全面了 议。对于陆上风电场而言，很难区分 解华东南沿海台风多发地区的风能特 出风速的变化是由于尾流效应还是由 性非常重要 于地形原因造成的。因此，目前用来 标准的风机抵抗强风极端设计假 检验大型陆上风电场尾流效应的数据 定，风机的偏航系统要起作用。这就 质量较差。有些机制造成了大型海上 意味着，至少在某种程度上，风机能 风电场尾流效应预测不足，至少在一 够跟踪风向的改变，而且气流的谱特 定程度上，这种情况也可能出现在大 性以及时间空间特性保持和正常运行 型陆上风电场。在华北地区计划建设 条件下一样。而对于台风，风向的变 的一些大型风电基地，由于地表粗糙 化可能非常快，使得偏航系统来不及 度和周围湍流都比较低，很可能也会 “捕捉”到。因此，对所有风向的极 发生这种效应。对至少有五排迎风风 端条件下（可能连续改变方向）都要 电机组的情况下，一般都会观测到尾 考虑到。也有可能的是，台风的谱特 流效应的增加。由于中国规划的风电 性、空间和时间特性与正常运行情况 基地要比现在运营中的风电场规模大 下的完全不同。这样，虽然分析表 一个数量级，而现在的研究是基于目 明，中国沿海的50年一遇极端风速超过 前风电场的数据进行的，因此就大型 70 m/s的情况很少，但仍需要开展进一 风电基地而言，尾流效应增加的可能 步的工作，弄清备选风电场详细的（平 性较高，在评估和预测大型风电场发 均和极端情况下）风能特点。 电量时应予以仔细分析。 （4）应该认识到模型对尾流效应 的预测不足，应加以仔细分析 “海上风电场工程建设技术” 将尾流效应损失模型与大型海 分会 上风电项目的实际发电量进行对比发 现，在某些情形下，尾流损耗模型对 本分会讨论的主题包括海上风电 实际由尾流造成的影响预测不足。对 场工程建设与安装的国际经验，风机 于造成这种偏差的原因有着很大的争 基础设计与认证，江苏省潮间带风电 120 实施指南 场建设施工方法介绍以及龙源电力集 的各种技术方案，主要内容如下： 团沿海海上风电场开发的战略。 ①海上风机基础是依据海床和水 国际海上风电场施工建设方案介 深条件而确定的； 绍。来自英国GH公司的 先生从设备运 ②风电设备的运输方案由塔架/机 输、基础设计与施工、风机吊装、海 舱/叶片的物理尺寸以及组装地到港口 底电缆铺设、海上变电站建设以及施 的距离决定； 工船等方面介绍了国际海上风电建设 ③典型的海上风电机组安装通 技术现状和发展情况。 常包括基础安装、定位过渡部分安装 海上风力发电机组基础设计及设 （含过渡部分灌浆）、第一节塔架吊 计评估。来自北京鉴衡认证中心的张 装、第二节塔架吊装、机舱组装及吊 宇先生重点介绍了国际上采用的海上 装和叶片组装等步骤； 风电机组基础设计内容及流程，并介 ④海上风电场的建设还包括海底 绍了基础设计认证流程。 电缆的铺设和海上变电站的安装等； 沿岸滩涂区域海上风电场施工技术 ⑤海上安装船只和其他施工设备 方案介绍。来自三一重工集团的王新明 对海上风电场建设至关重要。 先生首先介绍了江苏沿海沿岸滩涂区的 北京鉴衡认证中心的报告也介绍 地理特征，指出滩涂风电场施工的主要 了基础设计方案、设计内容流程，强 技术难题，并阐述了拟定的解决方案。 调了基础设计认证的重要作用。张宇 龙源公司开发沿海风电的战略思 先生的报告指出： 路和实施计划。龙源公司的代表详细 ①基础设计阶段应该考虑好风机 介绍了龙源公司潮间带以及海上风电 的选型； 开发的实施计划。 ②基础设计认证可以从场址评 1.讨论内容、主要问题和解决方 估、载荷计算评估、结构强度评估、 案建议 风电机组载荷校核评估、防腐蚀设计 GH公司Andrew Garrad 先生的报告 评估以及防冲刷设计评估等6个方面保 着重介绍了海上风电场工程建设方法 证基础设计的科学性，可以有效降低 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 121 图C-1 各种基础设计方案 水深增加 重力型 单桩 多桩 网架 吸附 悬浮 海上风机基础依据海床和水深条件而确定. 重力单桩基础是目前普遍采用的方案. 资料来源: Garrad Hassan Partners的报告. 海上风电项目风险； ③关于潮间带的范围划分，可分 ③竣工完成后，应特别注意运行 为两类区域： 和维护工作。 区域I（高潮时水位0.5～2.5 （1）目前考虑的滩涂风电场工程 米）：无水时间长，方案以水陆两用 建设方法 设备为主。 ①来自三一重工的王新明先生 区域II（高潮时水位2.5～7.0 首先介绍了江苏沿海沿岸滩涂区的特 米）：有水时间长，方案以水上设备 征，指出滩涂风电场施工的主要技术 为主。 难题，并阐述了拟定的解决方案。 ④公司提出，两栖多履带运输 ②三一重工的报告中指出，施工 车、伸缩塔柱式履带吊车、高架浮箱 物料、施工设备、风机零部件的运输 结构步履式打桩机、小型移动平台等 和存放，基础施工，风机吊装以及施 设备可应用于滩涂风电场施工。 工物料防腐蚀等是滩涂风电场建设面 ⑤报告提出将采用1.5MW风机 临的主要技术难题。 组，基础采用多桩混凝土保护盖，桩 122 实施指南 基础采用群桩基础形式，桩的类型采 间带风电规模化开发之后，逐步进行 用PHC管桩，可满足风机基础要求。 海上风电开发。这一发展思路源于公 ⑥该设计的核心部分是一台大型 司相信，这样做可在一定程度上降低 运输车，带有四个独立驱动的履带， 风险，为海上风电开发打下坚实的基 最大重量200吨。履带运输车上配备伸缩 础。龙源公司的代表也认识到，在潮 式吊车，用来吊装风机部件和打桩机。基 间带风电项目开发方面，目前尚没有 座混凝土从岸上泵运。风机分批运输到 成熟的经验可以借鉴。 指定地点：一个装好三个叶片的风轮，塔 ③国电集团计划在江苏省潮间带 架分成三段，装好的机舱。履带式吊车可 开展示范性海上风电场建设，目前已 将这些部分分别吊装。 经完成风资源评价、环境评估，海上 ⑦很显然，工程施工方面已做了 风电开发规划，潮间带风电场工程施 大量工作，已超前完成了任务，处于 工方案论证和施工关键技术参数的实 初步设计阶段后期。 验验证，并且研究起草了《海上风电 （2）龙源公司的潮间带风电场建 场工程施工规范》。 设计划 2. 结论和进一步的考虑 ①中国国电集团下属的龙源电 （1）目前，潮间带风电场开发成 力公司是主要的风电开发商之一。报 为工作重点 告从开发商的角度总结了海上风电开 会议期间国内各方对海上风电工 发面临的诸多的挑战：施工建设成本 程建设方法的介绍和讨论主要集中在 高，风险大；运行环境对风机要求 滩涂带风电场，而不是“真正的海上 高，国内本土制造的成熟机型不多； 风电”开发。似乎潮间带风电开发的 运行和维护难度大。 规划比后者要成熟。 ②在讲述国电集团海上风电开 （2）如果能保证经济性开发，在 发规划及目前所作工作的同时，龙源 潮间带开发风电应得到鼓励，因为这 电力公司的代表指出，国电集团计划 些地区的风能资开发源潜力巨大 由潮间带风电作为探路石，在实现潮 世界上对这类项目的开发没有经 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 123 验可借鉴。会议期间，唯一在建的海 据提出的。应尽快开展这些技术的调 上风电项目——上海东海大桥海上风 查研究。鉴于开发难度较大，政府应加大 电项目，没有相关代表作报告。如果 支持的力度，从而降低企业开发过程中的 能从上海东海大桥项目总结一些经验 风险，分摊企业的前期投入成本。 教训，将对各单位非常有利。 （3）需要进一步收集风场条件的 “海上风电电网接入技术”分会 资料，提出最佳工程建设方法 海上风电电网接入分会上的报告 要做到合理开发，场址条件的 主要涵盖了技术问题、风电场上网面 信息至关重要。目前，海上风电有关 临的挑战和解决办法、国际经验教 风能数据和土壤条件的资料仍非常缺 训以及中国大型风电场并网的初步 乏。普遍认为，不同潮间带地区的土 规划。 壤条件资料可能差别很大，因此很难 中国风电上网问题和解决办法。 认定某些地点具有的土壤强度的资 中国电力科学研究院的王伟胜博士， 料。应该建议一套权威机制，像“路 从输电系统、常规发电企业、风电机 线图”阐述的那样来收集这些数据。 组制造商以及开发商等几个方面介绍 与会各方也希望制定一整套海上风电 了目前风电并网所面临的问题。王博 工程规范与标准。 士还从技术和政策层面提出了解决这 （4）海上（滩涂）风电场专用施 些问题的办法。 工、运输船舶或装备是海上（滩涂） 中国大型风电基地并网的初步规 风电开发的关键技术 划：西北风电基地的情况。西北电网公司 滩涂风电场的施工设计引起了与 的衣立东先生介绍了西北地区风电并网 会代表的极大兴趣。尽管由于时间的 面临的技术问题、研究成果以及总体方 关系，不可能全面了解工程细节，但 案。西北地区的大型风电项目比较集中， 完成的工作相当超前和专业。采用履 输电线路长达1000多公里。 带运输车的结论有些出乎意料，但反 中国大型风电基地并网的初步规 对意见只是根据很少的公开的土壤数 划：江苏沿海风电基地的情况。来自 124 实施指南 国家电网公司发展策划部副主任王雅 不确定性对电网运行的影响的评估分 丽女士重申了国家电网公司解决大型 析方法，以及相关的防范措施。 风电场并网问题的决心。王雅丽高级 1. 讨论内容、主要问题和解决方 工程师介绍了江苏沿海地区10GW大风 案建议 电基地并网的研究进展情况，并介绍 参加分会的行业部门和政府部门的 了风电并网的初步规划方案。 代表都充分认识到了大型风电基地上网 欧洲海上风电并网经验。英国GH 所面临的技术问题，包括如何保证电网规 公司的Paul Gardner先生，从海上风电 划要跟上风电发展的要求，风电场电网接 并网的技术性问题和电网系统的运行 入的最优技术方案，提供调峰能力解决风 投资风险两方面，介绍了欧洲海上风 电不稳定以及发电量预测不足的问题，无 电并网的经验。 功功率控制问题。 借鉴国际经验：加拿大风电并网 分会总结认为，会议所提出的很 案例研究。加拿大阿尔伯塔电力公司 多技术问题，在其他风电占很大比重 的胡明先生，从阿尔伯塔省并网案例 的国家同样存在，也有了一些解决方 研究出发，介绍了风电并网对系统运 案。换言之，所有这些问题都是可以 行的影响和对策，报告中介绍了风电 解决的。值得注意的是，这些技术问 专栏 C-2 风电并网的解决方案 最近发表的研究报告对提高风电上网比例提出了许多可能的解决方案。风电不稳定，同时目前 缺少对风电发电量的预测，为了解决由此给电网系统带来的影响，提出的解决方案包括： ·输电网升级改造，提高输电量，解决电压控制问题； ·通过传统办法，实现良好的无功功率控制； • ·利用其他发电机实现供需平衡； • ·风电场的合理布局，即对风电场进行分散布局，降低输电总量的变化； • ·在本地和全系统范围提高对风电场的控制； • ·实行具体的电网规范，例如低电压穿越； • ·预报、监测和通讯技术。 资料来源：(欧洲风电协会) European Wind Energy Association, “Wind Energy: the Facts” C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 125 题正变得越来越复杂，解决问题需要 接入220kV电网；对于即将建设的海上 付出的代价也越来越高。 风电场，可部分接入220kV电网，部分 以下是研讨会上提出的关于风电 接入500kV以上的超高压电网。 上网和输电技术的一些观点和建议。 ③国家电网公司还研究了将风电 （1）输电系统规划 与其他传统电源“捆绑式”上网的可 ①在制定风电发展规划的同时就 行性及潜在效益，以提供远距离输电 要做好电网的规划和建设，以避免目 的能力系数。 前电网落后的局面。 （3）解决风电发电量变化及预测 ②国家电网公司的代表表态，为 误差问题 迎接我国风电大规模发展的需要，国 ①与会各方认为，风电的不确定 家电网会以积极的态度，争取做好电 性导致了风电场发电量预测的困难。 网扩容的准备工作，加强电网发展规 ②加拿大阿尔伯塔电力公司报 划，跟上风电发展的步伐。 告了实现发电量供需平衡的问题。风 ③大型风电基地集中在距离用电 电的不确定性使预测产生误差，常用 负荷中心较远的省份，因此要解决远 的预测误差指标不适用于风电预测误 距离、大容量、高电压的输电问题。 差，短期预报误差可能对系统平衡带 目前正在建设从西部省份到东部沿海 来很大影响，这种不确定性也会影响 负荷中心750kV输电线路。虽然这一 到系统平衡的预报能力，从而采取方 750kV输电线不是风电专用，但对西北 法维持实时的系统供需平衡，包括预 地区大型风电基地的电力输送将发挥 测维持系统供需平衡的能力、保证充 重要作用。 足的系统资源、相应的运行规程和实 （2）风电上网的最优方案 时的运行决策。该公司已经开发出了 ①国家电网公司计划根据风电场 仿真模拟软件，用来评估大规模风电 规模提供不同的接入方案。 对系统运行的影响以及相应的防范措 ②例如，就江苏省而言，早期开 施，如进行风电发电量预测、利用更 发的陆上较为分散的风电场，可就近 加灵活的电源和附属设备以及实行风 126 实施指南 电管理等。 地，电网建设的经济性还有优化的空 ③西北电网公司的报告主要关注 间。例如，进一步研究可能发现，鉴 了：输出功率波动，由于利用传统发 于风电场很少能实现满负荷发电，电 电量实现平衡的能力不足，很难实现调峰 网容量不一定按风场的全负荷设计。 能力；无功功率控制，西北电网公司正在 在高风速时达到额定功率的情况并不 考虑结合西北地区水电较为发达的情况， 常见。例如，装机容量为1000MW的风 可以通过水电来对风电进行调峰。公司计 电场似乎是按照1000MW上网容量接 划采用一套系统，用以获得实时的风电场 入，但事实上可能从来都不会达到满 数据，并与电网预测和运行决策辅助工具 负荷。一个重要的因素是，目前在欧 整合在一起。 洲，海上风电项目和其他项目是分开 ④关于海上风电并网的欧洲经 的，因此很难实现最优的电网连接。 验，可借鉴的技术解决方案包括电网 例如，很难安排一条海底电缆分别为 改造和风力发电的高峰削减方式。丹 两个分开的项目输电。这在中国可能 麦等国采取的是在电量过多时将多余 比较容易实现，因为普遍认为中国会 的风电送往其他国家，在电量需要补 集中建设一套海上电网系统。 偿时再回购的办法。对于独立系统， 开展进一步研究，寻找最佳的 对风电设置峰值上限的做法可能会取 连网方式。目前还没有找到海上风电 得好的效果。 场及其滩涂风电场的最佳连网方式。 2. 结论和进一步的考虑 虽然欧洲的海上风电建设经验可以借 有些问题似乎已得到了解决，国 鉴，但我国的具体情况更加重要（如 外也有经验可借鉴。显然，风电上网 专用运输船舶、项目规模、风场场址 可能遇到的技术问题已经清楚了。以 等）。潮间带项目的上网，应比海上 下提出要进一步解决一些问题的主要 风电场更容易些，但国际上没有相应 结论和技术指南。 的经验可以借鉴。对于离岸较近的海 重要的是给出进一步思路，优 上风电场，尤其是小型海上风电场， 化风电上网的规模。对于陆上风电基 最好避免建设海上变电站，但对大型 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 127 海上项目是必要的。海底电缆是海上 分析，提出最合适的方法，评估短期 风电项目开发的主要风险，在成本构 预报对中国电网调度影响，在这一领 成中占很大比例。其设计与建设主要 域建立自己的能力。从加拿大在这方 受海床条件的影响，尤其是离岸最近 面研究的经验可以看出，“在实践中 的几百米是最重要的。目前最好的做 学习”是最好的也是最有效的进行能 法是将电缆埋设在海床下。 力建设的方式，因此，我们建议，应 考虑到大比例风电的电网系统运 尽早开展短期预报试点工作。国际上 行时，要充分认识到短期预报的不确 有一些公司可提供短期预报技术服 定性。困扰风电并网的最大问题就是 务。对于中国而言，可以利用国际先 如何准确预测风电发电量的变化，对 进技术，避免从头摸索，这样可以节 于大型风电场接入电网而言，这个问 省一些宝贵的时间。 题就更严重。例如，胡明先生报告的 通过采用某种信息反馈机制， 研究发现，在加拿大阿尔伯塔省电网 在决策中充分把握各种措施的成本信 中，发现负荷系数较高，且发电的灵 息。将来，在决定项目规模和选址 活性较差，风电发出力的变化率在风 时，要考虑到电网改造、无功功率补 电比例较高情况下可能出问题。研究 偿、以水电和火电实现供需平衡以及 还发现，短期预报的不准确可能对防 功率损失的成本费用。加拿大阿尔伯 范措施带来很大影响。针对风电的不 塔电力公司建立了一种风电上网的市 稳定性以及对发电量预测的不足，就 场机制和运行框架，用来明确相关部 需要有更多的方法维持供需平衡。 门的责任和成本分摊办法。 短期预报的经验非常重要，中 充分的信息交流，特别是系统运 国应尽快开展试点项目。西班牙、英 行经验的交流非常有益。政策制定部 国、美国德州、丹麦和德国的经验表 门、研究机构以及电力系统的实际管 明是可以采用有效的短期预报的。中 理部门之间的信息交流，对保证风电 国应在不同的风场开展电网供需平衡 发展项目的成功至关重要。只有建立 技术的研究，包括对预报误差影响的 一种信息交流的稳定平台，才能随时 128 实施指南 把脉现有战略的成功与否。 需要明确提高风电入网比例所需的资金安排。为满足风电快速发展的需 求，需要落实电网升级改造以及其他技术措施的资金费用。 补充参考文献 Wind 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The American Wind Energy Association’s “10 Steps in Building a Wind Farm”. http://www.awea.org/pubs/ factsheets/10stwf_fs.pdf “Fujian Offshore Wind Resource Assessment and Site Selection Methodology” presented during the workshop by Sgurr Energy, available at www.cresp.org.cn IEC 61400-12-1, “Wind turbines - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines, Annex G”, 2005. R J Barthelmie, et al, “Flow in wakes and complex terrain and offshore: Model Development and verification in UPWIND”, EWEC 2007. Johnson C, Tindal A, LeBlanc M, Graves A & Harman K, Validation of GH North American energy predictions by comparison to actual production, 2008 AWEA WINDPOWER Conference, June 2008. European Wind Energy Association, Wind Energy the Facts. http://www.wind-energy-the-facts.org// C-2 世界银行在研讨会上的发言 129 130 实施指南 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 131 黑龙江 白城 达坂城 新疆 内蒙古 玉门 呼和浩特 张北 吉林 辽宁 陕西 河北 青海 甘肃 山东 山西 河南 拉萨 江苏 潮间带 四川 湖北 重庆 安徽 湖南 浙江 云南 贵州 江西 广西 福建 中深海域 广东 陆上 海上 滩涂 填海区 潮间带 中-深海域 高潮位 低潮位 堤坝 132 实施指南 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 133 134 实施指南 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 135 136 实施指南 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 137 138 实施指南 C-3 研讨会总结发言 国家能源局可再生能源司 副司长 史立山先生 2009年1月15日 同志们： 海上风电建设工作提出了明确的要 经过一天的紧张的大会介绍和分 求，指出了明确的方向。根据会议 组讨论，海上风电开发及沿海大型风 交流和讨论的情况，我作个简要的 电基地规划建设研讨会完成了各项议 总结。 程，取得了预期的效果。会议开得很 一、充分认识海上风电发展的重 好，是一个务实、高效的会议。通过 要性和复杂性 国际专家的介绍和分组交流讨论，我 能源是经济发展的重要基础。据 们对海上风电发展的历程、海上风电 统计，工业革命以来，世界能源消费 技术发展状况及发展趋势、海上风电 增长大大快于人口的增加。目前，全 发展所面临的挑战以及欧洲海上风电 球能源消费约为160亿吨标准煤，但全 发展的经验和教训，有了较为全面的 球仅有约15%的人口实现了工业化。 了解和认识，对做好我国沿海及海上 随着发展中国家工业化进程的加快， 风电规划和建设工作，将起到重要的 全球能源消费必将持续增长，特别是 促进作用。特别是张国宝副主任亲临 化石能源大量消费引起的气候变化问 会场并发表了重要讲话，为我们开展 题，使全人类必须共同面对能源和环 140 实施指南 境问题的挑战。从目前来看，加快开 术。因此，我们必须从思想上高度重 发利用可再生能源，是有效应对能源 视，在管理上更加严格，在技术上更 环境问题的重要措施。风电作为技 精益求精，按照先试点示范再逐步推 术最为成熟的可再生能源发电技术， 广的思路，积极有序地推进海上风电 越来越受到世界各国的高度重视。目 的发展。 前，全球风电装机已超过了1.2亿千 二、高度重视海上风电规划工作 瓦，已在世界电力供应中发挥了重要 海上风电的规划和前期工作比陆 的作用。海上风能资源稳定、利用小 地风电工作要复杂得多，涉及因素也 时数更高，特别是对环境影响下，开 很多，如海岸线的使用，有的可以建 发利用的潜力很大，必须高度重视海 港口、航道，滩涂也可以用于养殖、 上风能资源在未来能源供应体系中的 围垦造地等，还有环境保护等方面的 重要作用。 问题。海上风电规划应有一个要求和 与陆地风电相比，海上风电机组 程序，否则就会差异很大。特别是海 的运行环境更为复杂，技术要求更 上风电开发涉及部门多，如何分工协 高，施工难度更大，对风电设备制 作协调，都需要有一个规定和要求。 造、工程施工和运行管理都提出了新 今天讨论的海上风电基地规划大纲， 的要求，海上风电建设不是陆地风电 对规划工作原则、工作内容、工作方 建设简单的拷贝，必须充分认识海上 法及要求，规划影响因素分析，各部 风电建设的复杂性，要学习借鉴国外 门组织管理及工作职责等都提出了一 海上风电建设的成功经验和失败教 些要求，基本可以作为指导沿海风电 训，紧密结合我国海上风电建设的特 规划的基础。根据会议讨论情况，进 点，加强海上风电建设技术的研究和 一步修改完善后，我们将以会议纪要 开发，特别要做好风电设备制造技 形式下发。 术、基础设计和施工技术、机组运输 建议沿海各省（区、市），都要 及安装技术、电网接入技术和运行管 根据这次会议的精神，结合各地资源 理技术等，这些都是风电建设的新技 特点和综合要求，研究制定海上风 C部分:海上风电开发及沿海大型风电基地建设研讨会 141 电发展规划。不做工作、不认真做工 法规进行，但如果完全囿于有关规 作是难以下结论的。2003年，我们 定，可能改革创新就是一句空话。改 开始搞风能资源评价时，有不少省， 革创新就是要突破一些条条框框，就 如贵州、云南都说没风能，建议他们 是要创出一条适应海上风是发展新路 不搞风能资源评价工作，经过一段时 来。对海上风电建设管理如何实现改 间工作，却改变了想法，现在都在建 革创新，是值得我们深入思考、认真 设风电场。希望通过这次会议，有关 研究的问题。 省（区、市）能够重视起来、行动起 为体现对新能源开发的支持，体 来，制定工作计划，积极推进海上风 现对海上风电建设的支持，为投资者 电建设规划工作。 提供一个透明的管理环境，也为各部 三、抓紧完善出台海上风电建设 门职能分工提供一个依据，既保证事 管理办法 情有人管，又要避免事情多人管，切 今天我们向大会提交一个风电场 实为海上风电建设提供一个良好的发 建设用地和环境保护管理办法，主要 展环境，需要制定一个海上风电建设 目的是为风电建设创造一个宽松透明 管理办法，明确各有关部门的职责和 的管理环境。因为是这是一个新型的 分工。为简化工作，尽快见到成效， 产业，新型的产业就应该给予扶持。 做到有规可依，请水规总院，根据会 在讨论中，各部门都依据有关法律规 议讨论情况改写成一个海上风电建设 定提出了一些意见和建议，对我们下 管理办法。在此基础上征求有关部门 一步工作很有帮助。同时，我也感到 意见，最终形成一个正式文件。 如果严格按照条条框框进行，将给海 四、尽快启动几个示范项目 上风电建设增加很多的工作量，体现 江苏沿海滩涂和海域具有良好的 不出对新能源产业的支持。当前，全 风能资源开发条件，而且电力市场十 党正在深入开展学习实践科学发展观 分广阔，具备接入和运行大规模风电 活动，其核心就是要解放思想、改革 的条件。近年来，我国在风电建设方 创新。我们的工作应该按照有关法律 面积累了不少经验，江苏沿海陆地和 142 实施指南 滩涂风电开发已形成一定规模，为进 等。今天的会议主是学习国外海上风 一步向海上延伸开发创造了良好的基 电建设经验，研究我国如何发展海上 础，特别是上海东海大桥已经开始进 风电的问题，可以说是各部门第一次 行10万千瓦海上风电工程的施工，大 面对面的碰撞和交流，对大家深入仔 连华锐科技公司已研制成功了适用于 细地思考海上风电建设问题，扎实做 海上使用的3MW风电机组，为开发大 好我国海上风电建设工作具有重要作 规模的海上风电项目积累了一些技术 用。我相信每位参会的代表都会有所 和经验。此外，近年来，已有一些有 受益。希望通过这次会议，各部门、 较强技术能力和经济实力的企业在江 各单位、地方各单位都能够认真研究 苏沿海进行风能资源测量、场址调研 海上风电建设问题，统筹兼顾，从长 和施工方案研究，选择几个各方意见 远的战略的高度思考这个问题，共同 一致，建设条件较好的地区尽快启动 推动海上风电事业，共同把海上风电 几个示范项目建设十分必要。 规划和建设工作做好。 同志们，海上风电建设是一个崭 最后，代表国家能源局向世界银 新的领域，也是一个陌生的领域，不 行及国际专家表示衷心感谢，向所有 仅技术要求高，并且面临的问题也很 与会的部门和单位表示衷心感谢，向 多。特别是海洋资源不仅是可以建设 承担会务工作的各位表示衷心感谢， 风电，而且是各个部门都在向海洋发 并预祝大家春节愉快，万事如意！ 展，包括国土、交通、港口、渔业