离岸风力发电

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北海Alpha Ventus海上风力发电场的风力发动机及变电所
泰晤士河口的四个海上风力发电场：Kentish Flats、Gunfleet Sands、Thanet及伦敦阵列，其中的伦敦阵列为世界最大的四个海上风力发电场之一。

海上风力发电（Offshore wind power），又称海上风力能源，系于海上建设风力发电厂，通常设置地点位于大陆架，利用风能进行发电。一般而言，海上风力资源较陆上丰富，且风向较为稳定，使得海上风力发电较陆上风力发电在同样时间内能提供更多的电力[1]，且设施远离民众居住地，各界对此类邻避设施的反弹也较小。

2015年以前，海上风力发电成本通常较陆上发电成本为高[2]，但于2016年起全球各地海上风力发电竞标价格较过去显著下降。例如，荷兰波瑟勒 (Borssele) 1号与2号海上风力发电场，合计装机容量为700百万瓦特 (MW)，竞标合约价格已降至每度电0.0727欧元 (€72.70/MWh)，若包含输电设备为每度电0.087欧元 (€87/MWh)[3]；另外，丹麦 Kriegers Flak 海上风力发电场装机容量为600百万瓦特 (MW)，竞标合约价格更降至每度电0.0499欧元 (€49.90/MWh) (不含输电设备)[4]。

截至2018年，全球营运中的海上风力发电厂当中，英国Walney Extension 海上风力发电场装机容量为 659百万瓦特 (MW)，为世界最大的海上风力发电场；而装机容量 630百万瓦特 (MW) 的英国伦敦阵列 (London Array) 风力发电厂则为第二大；装机容量 600百万瓦特的荷兰 Gemini 则位居第三。但前述风力发电厂与计划中的多格滩4,800百万瓦特 (MW)、Norfolk Bank 7,200百万瓦特 (MW)及Irish Sea 4,200百万瓦特 (MW)等相比，规模仍为较小。至2017年底，全球海上风力发电总装置量为18,814百万瓦特 (MW)，其中84.4%位于欧洲。英国为全球海上风力发电装置量最多的国家，占36.3%；德国位居第二，占28.4%；中国位居第三，占14.8%[5]。

历史

5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
1998
2002
2006
2010
2014
2019
海上风力发电装置容量(百万瓦).
Sources: GWEC (2011–2016)[6][7][8]和欧洲风能协会(1998–2010)[9]

欧洲是海上风电的世界领先者，1991年在丹麦安装了第一座海上风电场（Vindeby）[10]。2009年，欧洲海上风机平均额定容量约为3 MW，未来风机容量预计将增至5 GW[10]。

到2014年1月，已经在欧洲建设了69个海上风电场，年平均额定容量为482 MW[11]。 欧洲海域海上风电场总装机容量达到6,562 MW[11]。英国迄今为止最大容量为3,681 MW。丹麦排在第二位，安装了127.1 MW，比利时排在第三位，总计571 MW。 其次是荷兰（247 MW），瑞典（212 MW），芬兰（26 MW），爱尔兰（25 MW），西班牙（5 MW），挪威（2 MW）和葡萄牙（2 MW））[11]。

在欧洲以外，中国政府已经制定了到2015年安装海上风电装机容量5 GW的宏伟目标，到2020年将达到30 GW，这将超出其他国家的容量。 然而，2014年5月，中国海上风电装机容量为565 MW[12]。2016年中国海上风电装机容量增加到832 MW，其中636 MW是中国制造[13]。

挑战

  • 风机寿命为20-25年，[14]在丹麦有专门的除役公司，能以每百万瓦2到4百万丹麦克朗的价格回收机组，此费用于建构时由拥有者所保证。[15]
  • 风机结构的自然频率应避开震动频率。
  • 风机叶片的疲劳载荷[16]。
  • 强烈海风吹起的海浪造成“咸水烟”，可能严重侵蚀风力发电机结构与电气设备[17]。
  • 运输时的受力和损坏评估
  • 腐蚀[18]
  • 施工不易[19]
  • 维修不易[20]
  • 风力电场对航行安全的影响[21]。
  • 离岸风力电场对渔业的影响[22]。

预测

对2020年的预测估计，欧洲水域的海上风电场容量为40 GW，这将提供欧盟电力需求的4％[23]。欧洲风能协会（WindEurope）已经设定到2020年达到40 GW的目标，到2030年达到150 GW[10]。预计到2020年，全球海上风电装机容量将达到75 GW，其中有来自中国和美国将显著的贡献。

经济合作与发展组织（OECD）预计，到2030年，海上风电将在2030年达到海洋经济的8％，其产业将雇用43.5万人，增加价值2300亿美元[24]。

各地的海上风电

丹麦哥本哈根附近的海上风力涡轮机
各国/地区海上风电机列表[25]
安装容量(MW)排行
排名 国家/地区 2016年 2017年 2018年 2019年
1 英国 5,156 6,836 8,422 9,723
2 德国 4,108 5,355 6,580 7,493
3 中国 1,627 2,788 5,555 6,838
4 丹麦 1,271 1,271 1,701 1,703
5 比利时 712 877 1,186 1,556
6 荷兰 1,118 1,118 1,118 1,118
7 瑞典 202 202 192 191
8 中国台湾 0 8 8 128
9 越南 99 99 99 99
10 日本 60 65 65 85
11 韩国 35 38 73 73
12 芬兰 32 92 87 71
13 美国 30 30 30 30
14 爱尔兰 25 25 25 25
15 西班牙 5 5 5 5
16 挪威 2 2 2 2
17 法国 0 2 2 2

参见

参考文献

  1. ↑ Madsen & Krogsgaard. Press offshore (in Danish) BTM Consult, 22 November 2010. Retrieved: 22 November 2010.
  2. ↑ Levelized Cost of New Generation Resources in the Annual Energy Outlook 2011 . Released December 16, 2010. Report of the US Energy Information Administration (EIA) of the U.S. Department of Energy (DOE).
  3. ↑ Tender design, output gains key to DONG’s record-low Borssele 1&2 offshore bid price. 2016-08-17 [2016-09-17]. 
  4. ↑ Steel, William. Vattenfall wins Kriegers Flak with record €49.90/MWh. Recharge. 2016-11-09 [2016-11-10]. 
  5. ↑ [Global Wind Statistics 2017 https://gwec.net/wp-content/uploads/vip/GWEC_PRstats2017_EN-003_FINAL.pdf ] GWEC 2017
  6. ↑ GWEC Global Wind Statistics 2014 (PDF). Global Wind Energy Council. 2015-02-10. 
  7. ↑ Global Wind Statistics 2015 (PDF). Global Wind Energy Council (GWEC). 2016-02-10 [2017-04-14]. 
  8. ↑ OFFSHORE WIND | GWEC. www.gwec.net. [2017-08-05]. 
  9. ↑ Wind in our Sails, A report by the European Wind Energy Association - 2011 (PDF). European Wind Energy Association: 11. 2011 [2015-02-27]. 
  10. ↑ 10.0 10.1 10.2 Environmental and Energy Study Institute. Offshore Wind Energy (PDF). 2010-10. 
  11. ↑ 11.0 11.1 11.2 The European offshore wind industry - key trends and statistics 2013 ,The European Wind Energy Association, 2014
  12. ↑ Detailed appraisal of the offshore wind industry in China. The Carbon Trust. 2014-05 [2014-07-22]. 
  13. ↑ China tops offshore turbine chart. reNEWS - Renewable Energy News. 2017-02-22 [2017-02-26]. 
  14. ↑ 离岸风能产业简介与商机 (PDF). [2018-04-26]. 
  15. ↑ Aldrende havmølleparker åbner marked for klog nedrivning. Ingeniøren. 2016-02-20 [2016-05-20]. 
  16. ↑ 复合材料风力叶片疲劳寿命分析 (PDF). [2018-04-26]. 
  17. ↑ 离岸风机 将聳立台湾海峽. [2018-04-26]. 
  18. ↑ 离岸风机下部基础结构营运期间之结构安全议题探討 (PDF). 
  19. ↑ 离岸风力电场开发之海事工程施工船机与安裝技术初探 (PDF). [2018-04-26]. 
  20. ↑ 离岸风场运维策略介紹. [2018-04-26]. 
  21. ↑ 总编辑评论 - 有关离岸风力电场与船舶航行安全的议题. [2018-04-26]. 
  22. ↑ 设1100支离岸风机 环团槓彰县. [2018-04-26]. 
  23. ↑ Tillessen, Teena. High demand for wind farm installation vessels. Hansa International Maritime Journal. Vol. 147 no. 8. 2010: 170–171. 
  24. ↑ The Ocean Economy in 2030, pp.205-212. OECD iLibrary, 27 April 2016. ISBN 9264251723 . Web read
  25. ↑ Offshore Wind (PDF). gwec.net. GWEC. [2018-05-03]. 
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