耿克紅

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福建海域海上風(fēng)能資源開發(fā)的難點(diǎn)與建議*

耿克紅

福建省投資開發(fā)集團(tuán)有限責(zé)任公司

福建海域受“狹管效應(yīng)”影響，風(fēng)能資源豐富，但也受各種制約因素及臺風(fēng)等惡劣海洋水文氣象條件影響，面臨著可開發(fā)海域少、施工條件困難、成本高、效率低等迫切需要解決的重大問題。

福建 海上風(fēng)能 資源開發(fā)

風(fēng)力發(fā)電是新能源領(lǐng)域中技術(shù)最成熟、最具規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式之一。與陸上風(fēng)電場相比，海上風(fēng)電場具有風(fēng)資源優(yōu)越、環(huán)保、節(jié)約土地、規(guī)模大等優(yōu)勢，海上風(fēng)電場建設(shè)將成為今后世界風(fēng)電發(fā)展的重點(diǎn)。福建省海域廣闊、海岸線長，全省海域面積有13.6萬km2，海岸線總長6128km，風(fēng)能資源豐富，風(fēng)能理論蘊(yùn)藏量大，開發(fā)海上風(fēng)電具有得天獨(dú)厚的條件。福建沿海受季風(fēng)氣候影響，風(fēng)資源總體上豐富，其中閩江口以南至廈門灣部分位于臺灣海峽中部，受臺灣海峽“狹管效應(yīng)”的影響，其年平均風(fēng)速大（超過8.0m/s），風(fēng)向穩(wěn)定，是全國風(fēng)資源最豐富的地區(qū)之一，廈門以南地區(qū)與閩江口以北地區(qū)近海風(fēng)資源也較為豐富。福建省近海區(qū)域靠近電網(wǎng)負(fù)荷中心，接入線路短，施工交通條件較好，具有較好的海上風(fēng)電場建設(shè)條件，適合大規(guī)模開發(fā)海上風(fēng)電。

1 國內(nèi)外及福建海上風(fēng)電開發(fā)現(xiàn)狀

20世紀(jì)80～90年代，歐洲遵循從試驗(yàn)到示范、再到商業(yè)化的技術(shù)發(fā)展路線，分階段開發(fā)建設(shè)了一批不同規(guī)模的海上風(fēng)電項(xiàng)目。2000年，在海上風(fēng)電開發(fā)進(jìn)入商業(yè)化示范階段以來，在大型示范項(xiàng)目的推動(dòng)下，海上風(fēng)電裝機(jī)總量穩(wěn)步增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2010年底全球海上風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到211萬kW，約占世界風(fēng)電裝機(jī)總量的1.5％以上。目前丹麥、荷蘭、瑞典、英國、愛爾蘭等國商業(yè)化運(yùn)行的海上風(fēng)電場達(dá)22座；德國、法國、意大利、比利時(shí)、日本也都建成或在建海上試驗(yàn)風(fēng)電場；最近美國也開始重視海上風(fēng)電的開發(fā)，并計(jì)劃建成裝機(jī)容量為42萬kW的世界最大海上風(fēng)電場?？梢钥闯?，海上風(fēng)電呈現(xiàn)出了前所未有的強(qiáng)勁發(fā)展勢頭。

相對歐洲等發(fā)達(dá)國家，我國海上風(fēng)電起步較晚，2005年國家《可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》中提出，要在蘇滬海域和浙江、廣東沿海，探索近海風(fēng)電開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，打造百萬千瓦級海上風(fēng)電基地。據(jù)此，廣東、上海、浙江、海南、河北、山東等沿海省份都分別制定了海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃。其中，以江蘇省海上風(fēng)電規(guī)劃最具有代表性，根據(jù)其規(guī)劃，到2020年該省近海風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)700萬kW，遠(yuǎn)期海上風(fēng)電裝機(jī)達(dá)1800萬kW，江蘇沿海將打造成風(fēng)電“海上三峽”。近期，我國一些海上風(fēng)電項(xiàng)目相繼成型，河北、山東、江蘇、浙江、廣東等省的海上風(fēng)資源測評工作陸續(xù)展開，我國第一個(gè)海上風(fēng)力發(fā)電場——上海東海大橋風(fēng)電場示范項(xiàng)目也順利投入運(yùn)營。另外，上海奉賢、南匯海上風(fēng)電場以及江蘇響水、浙江慈溪海上風(fēng)電場等項(xiàng)目已開始前期籌備工作。

福建省作為我國海上風(fēng)能資源較為豐富的地區(qū)之一，目前也在抓緊制定海上風(fēng)電開發(fā)規(guī)劃，預(yù)計(jì)在“十二五”期間，福建海上風(fēng)電將取得突破性進(jìn)展。

2 福建海上風(fēng)電開發(fā)面臨的關(guān)鍵問題

2.1 海上風(fēng)資源好，但風(fēng)能資源可開發(fā)面積小

眾所周知，受臺灣海峽“狹管效應(yīng)”影響，我省海上風(fēng)電資源極為豐富，但由于福建沿海是我國較為發(fā)達(dá)地區(qū)之一，工業(yè)相對較為發(fā)達(dá)，因此，福建省海上風(fēng)電開發(fā)用海受制約因素較多。據(jù)了解，扣除各種制約因素，目前福建省海上風(fēng)能可開發(fā)面積較小，若不充分高效利用風(fēng)能資源可開發(fā)海域，與江蘇、浙江、山東等兄弟省相比，我省海上風(fēng)電可開發(fā)容量相對較小。

2.2 外海施工條件惡劣，可施工窗口期短，且存在較大施工安全隱患

受臺灣海峽“狹管效應(yīng)”影響，福建沿海海域是全國沿海海洋氣候最為惡劣的地區(qū)，冬季平均浪高在2.0m以上，7～9月多熱帶氣旋，每年受熱帶風(fēng)暴和臺風(fēng)影響平均5～6次，中心通過平均2次。夏季受熱帶風(fēng)暴潮影響，浪高最高達(dá)8～10m。特有的海洋氣候，使我省海上風(fēng)電項(xiàng)目施工條件惡劣，可施工窗口期短，造成項(xiàng)目施工成本較高，且易產(chǎn)生較大的施工安全隱患，這給我省海上風(fēng)電項(xiàng)目的安全、高效施工提出了嚴(yán)峻的研究課題。

2.3 項(xiàng)目生命周期結(jié)束后拆除困難

海上風(fēng)電項(xiàng)目在生命周期結(jié)束后，為使通航安全或海域其他開發(fā)使用，或恢復(fù)原有海洋環(huán)境，海上風(fēng)機(jī)及基礎(chǔ)需及時(shí)拆除，據(jù)了解，樁基礎(chǔ)應(yīng)使海底平面以下2～5m范圍內(nèi)的基礎(chǔ)全部拆除，因此，由于外海作業(yè)困難，因此拆除難度大，拆除成本高。拆除問題是目前國內(nèi)外風(fēng)電開發(fā)商尚未解決的重大課題，如沒有合理的拆除方案，不但造成風(fēng)機(jī)及基礎(chǔ)拆除成本高昂，而且也會(huì)對海上通航安全產(chǎn)生較大影響。

2.4 項(xiàng)目開發(fā)成本高

據(jù)估計(jì)，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工和海上風(fēng)機(jī)安裝成本約占海上風(fēng)電開發(fā)總成本的25%～30%以上，因此，權(quán)威專家一致認(rèn)為，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工和海上風(fēng)機(jī)安裝是目前制約海上風(fēng)電開發(fā)成本居高不下的重要因素，有必要對海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)和安裝技術(shù)進(jìn)行深層次的探索和研究。

2.5 環(huán)保問題不容忽視

目前較為傳統(tǒng)的海上風(fēng)電施工作業(yè)方式是，利用大型打樁船、浮吊、運(yùn)輸船等船只在海上作業(yè)施工，大量尾氣的排放和潛在的燃油泄漏問題將可能對海洋環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

3 技術(shù)解決路徑

3.1 采用大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，有效利用可開發(fā)海域

目前我省海上風(fēng)電規(guī)劃按3MW風(fēng)機(jī)布置，總裝機(jī)容量約為500萬kW，但如果我省海上風(fēng)電項(xiàng)目全部采用5MW以上大功率風(fēng)機(jī)機(jī)組，粗估我省海上風(fēng)電可開發(fā)裝機(jī)容量可提高50%，使我省海上風(fēng)電可開發(fā)海域得到充分高效利用。因此，在大功率風(fēng)機(jī)技術(shù)成熟條件下，我省海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)有必要推廣使用大功率風(fēng)電機(jī)組。目前，海上風(fēng)機(jī)向大功率發(fā)展成為主流，國外repower等公司生產(chǎn)的5MW風(fēng)機(jī)已在海上投入使用，國內(nèi)湘電、華銳、金鳳科技等公司研發(fā)的5MW以上海上風(fēng)機(jī)相繼下線，雖然國內(nèi)5MW風(fēng)機(jī)尚未投入使用，但這都使本項(xiàng)目采用大功率機(jī)組成為可能。

3.2 充分利用先進(jìn)的研究成果，與科研機(jī)構(gòu)合作，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加強(qiáng)對我省海上風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工和風(fēng)機(jī)安裝等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究

目前，國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)都十分重視海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)研究，已取得了階段性成果，在眾多的研究成果中，以天津大學(xué)道達(dá)海上風(fēng)電研究院的研究成果最為突出。天津大學(xué)道達(dá)海上風(fēng)電研究院是道達(dá)重工（集團(tuán)）和天津大學(xué)聯(lián)合成立的海上風(fēng)電研究院，該院以杰出青年科學(xué)家練繼建領(lǐng)銜，曹楚生、謝世楞、韓其為三位院士為顧問，已成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“復(fù)合筒型基礎(chǔ)與整機(jī)安裝技術(shù)”（CBFI?），該技術(shù)是將風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工及風(fēng)機(jī)安裝等大量工作移至岸邊完成，用建造的特種船舶運(yùn)至項(xiàng)目現(xiàn)場并利用負(fù)壓施工技術(shù)一次性整體建設(shè)，大大縮短外海施工周期，降低外海施工隱患，在項(xiàng)目生命周期結(jié)束時(shí)，再利用正壓技術(shù)將風(fēng)機(jī)和基礎(chǔ)整體拔出運(yùn)至岸邊處理，整個(gè)外海施工過程不需大量施工船只，不易造成環(huán)境污染，據(jù)估計(jì)該項(xiàng)技術(shù)可使海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)和安裝節(jié)省成本約30%～50%，具有世界領(lǐng)先性。目前，其采用湘電2.5MW風(fēng)機(jī)建設(shè)的1臺試驗(yàn)樣機(jī)已在江蘇啟東成功投入使用，現(xiàn)正進(jìn)行原型觀測和各項(xiàng)試驗(yàn)?？梢灶A(yù)見，該設(shè)計(jì)和施工技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景。

4 幾點(diǎn)建議

4.1 確立海上風(fēng)電在我省未來能源戰(zhàn)略中的重要地位，制定發(fā)展目標(biāo)。鑒于福建海上風(fēng)能資源豐富，在福建缺油少煤等先天不足條件下，充分利用風(fēng)能資源尤為重要，但我省陸上風(fēng)資源開發(fā)利用具有較大的局限性。因此，建議把海上風(fēng)電作為我省未來風(fēng)能利用的重要方向，確立其在我省能源戰(zhàn)略中的重要地位，制定出中長期發(fā)展目標(biāo)。

4.2 借鑒上海、江蘇、廣東等兄弟省份經(jīng)驗(yàn)，做好海上風(fēng)資源詳查和開發(fā)專題規(guī)劃。由于海上風(fēng)電投資風(fēng)險(xiǎn)大，做好風(fēng)資源評估和規(guī)劃尤為重要，建議由行業(yè)主管部門主導(dǎo)，盡快完成近福建海上風(fēng)電規(guī)劃工作，規(guī)劃要做到有限資源充分合理利用。

4.3 積極開展海上風(fēng)電試驗(yàn)示范項(xiàng)目，研究海上風(fēng)電開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，積累海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。鑒于開發(fā)海上風(fēng)電具有較大的風(fēng)險(xiǎn)性，本文認(rèn)為我省海上風(fēng)電開發(fā)也不可冒進(jìn)，建議我省海上風(fēng)電開發(fā)也遵循先試驗(yàn)、再示范、后商業(yè)推廣的技術(shù)路線。

4.4 制定我省支持海上風(fēng)電發(fā)展的政策，將海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)研究作為我省“十二五”科技重大研究項(xiàng)目，省科技主管部門和財(cái)政主管部門研究撥付必要的科研經(jīng)費(fèi)，進(jìn)行科技攻關(guān)，并積極爭取國家相關(guān)部門的技術(shù)和財(cái)政支持。

基金項(xiàng)目：中國政府/世界銀行/全球環(huán)境基金中國可再生能源規(guī)?；l(fā)展項(xiàng)目（A2-B11.3-SG-2009-001）。