今年年底，我国将正式进入浮式海上风电项目示范阶段。2021年将是我国浮式海上风电发展元年，也代表着我国海上风电逐步摸索步入“深远海”海域。
发展深远海海上风电场的必要性
按照国际通用惯例以及实际工程经验，对于海上风电，一般认为水深大于50米为深海风电，场区中心离岸距离大于70千米为远海风电。
图1 海上风电平均水深和离岸距离预测
1、欧洲在深远海海上风电产业发展的引领作用
欧洲仍然是深远海域海上风电领域的先行者，多个海上风电强国已在深远海域进行布局。例如，英国的Hornsea One风电场、德国的Hohe See风电场、Albatros风电场、Sandbank风电场等离岸超过100千米；Hywind风电场、Windfloat风电场水深超过100米，尤其是Hywind风电场部分水深甚至超过200米。
图2 英国Hywind深远海海上风电场
2、我国近海资源趋近饱和
虽然我国海岸线长，可利用海域面积较广，海上风力资源储备丰富。近年来，在能源转型压力的推动下，海上风电产业快速发展，目前已开展前期工作与建设的近海资源趋近饱和。
3、深远海海上风电受限较少
随着海上风电技术的不断成熟，开发规模化的潮间带及近海风电场已不存在技术制约，但其会受到用海紧张的影响，并会对生态环境、渔场、航线产生影响，这对近海海域风电场的建设和发展存在一定程度的制约。而深远海域更广、风能资源更丰富，且不会与近海养殖、渔业捕捞、运输航线等发生冲突。
4、深远海风速更高、开发潜力巨大
据了解，50米以上水深的海洋风资源占据总资源比例大，在欧洲、日本，这一比例高达80%，在中国、美国，这一比例高于60%。充分发掘丰富的深远海海上风能资源，有助于加快沿海省份能源转型。我国沿海省份经济发达，总耗能约占全国的一半且用能仍以化石能源为主，减排压力大，能源结构亟须调整。依靠加速开发深远海海上风电，可以有效推进沿海地区的能源供给侧结构性改革。
深远海海上风电与浮式海上风电
从长远来看，海上风电从潮间带、近海走向深远海域是必然趋势。由于浮式海上风电具有可摆脱海底地质条件束缚、不受水深限制等优势，将成为未来深远海海上风电领域重要的发展方向。欧洲是浮式海上风电发展的中心，占全球装机容量的一半以上。
目前我国浮式海上风电发展处于初级阶段，首批4个浮式海上风电项目计划于今年年底前安装完成并试运行。其中，中国海装承担的位于琼州海峡东口的徐闻罗斗沙海域的风电项目是目前国内唯一水深超过50米的海上风电项目，水深达63米，采用“H152-6.2兆瓦（MW）抗台型Ⅰ类风电机组+带有下浮体的半潜型浮式风电平台+悬链线式系泊”的装备总体方案。风电机组计划于今年9月下线，浮体计划于10月下水。
发展深远海海上风电面临的挑战
1管理体系不完善
目前，尚没有适用于深远海区域海上风电的建设运维管理办法，在深远海海上风电补贴政策、财税优化政策等方面没有出台相关政策。现行的政策、管理办法未对深远海海上风电的特殊性设置专门的管理要求，也未对深远海海上风电用海活动管理出台专门的管理政策，存在政策真空区。“十三五”以来，我国海上风电并网规模持续增长，海上风电向深远海发展已是被公认的发展趋势，建立健全深远海海上风电管理体系对加快深远海资源的规划和开发具有重要意义。
例如，国家能源局应尽快开展我国深远海海上风电规划，建立健全深远海海上风电管理体系，出台适用于深远海区域海上风电的建设管理办法；财政部、国家发改委和国家能源局应出台针对深远海海上风电补贴政策、财税优化政策等，促进深远海海上风电健康快速发展。可考虑根据离岸距离和水深确定深远海海上风电补贴标准。此外，国家能源局应加大深远海海上风电技术创新支持力度，推动深远海海上风电实现平价化可持续健康发展。
2标准规范不完善
海上浮式风电装备作为海上风机与浮式海洋平台相结合而形成的一种新型发电装备，需要对风力发电和海洋工程两大领域的技术进行深度融合，目前相关规范已初步推出，如CCS已编制完成《海上浮式风机平台指南》，涵盖柱稳式（半潜式）、张力腿式（TLP）、深吃水单立柱式（SPAR）等目前常见的支撑结构型式，充分考虑了无人值守，事故后果不会造成重大海洋环境污染，浮式风电场具有大范围、大规模阵列排布特点等因素。但是，针对深远海海上风电和浮式海上风电的相关标准和检测认证体系上尚未成熟，对相关标准与规范的完善迫在眉睫。
3成本高昂
浮式海上风电比位于近海、浅海的固定式海上风电的成本更高。浮式海上风电场远离海岸，受到严酷海洋环境的影响大，对相关装备安全性、可靠性、大型化的要求更高，电网连接和电力基础设施建设的要求更高，这均导致其初期成本高昂。而远离海岸、天气和海况因素影响加剧等也导致中期、后期安装及运维成本的大幅增加。同时，随着浮式海上风电场离岸更远、水域更深，海上风机尺寸更大，与之相关的安装运维装备也需要不断升级，而这种升级必然带来成本的成倍增长。这使得浮式海上风电的盈利成为一个较大的难题。
根据目前建设条件和技术水平，在平价条件下，近海仅有少量风电项目具备经济开发价值。深远海虽然风资源条件相对较好，但工程造价远高于近海海上风电，尚无政策支持情况下暂不具备经济开发价值。
然而，由于深远海风能丰富，未来可实现更大规模发电，在减碳大业中扮演更为重要的角色，其值得得到相关政府的支持和培育，以及企业的长期投入。另外，虽然短期来看成本很高，但更大规模的市场也更容易实现成本的降低，并最终实现平价和盈利。因此，有减碳需求的国家、有战略眼光的企业应尽早布局，积极进入。
4关键技术复杂
深远海域的海上风电场建设条件的复杂程度、技术难度、工程投资等均与近海风电场不同，所涉及的技术领域更加广泛，需要对风机设备、风机基础、施工与安装、电力输送、风场监测等关键技术进行研究，并通过样机风场的建设、试验和研究，为后续大规模开发深远海域海上风电场提供可靠的数据和经验。
初步梳理需考虑的关键技术及工程难题包括：
1、风能资源准确评估及优化布局
在优化研究近海实体海上测风塔的同时，需加强国内外雷达测风设备的研究，形成深远海域风能资源测量标准和移动测风设备应用导则，同时兼顾风电场运行期间的风功率预测系统。
2、大型风电机组性能研究与应用
风电机组是海上风电的核心，深远海域海上风电场所采用的风电机组一般考虑符合大容量、高可靠性等性能要求，同时应满足国产化自主可控要求。
3、浮式风电总体设计关键技术
浮式风电装备总体设计面临海洋平台与风电机组的跨界难题，例如，从“海洋装备”的角度理解浮式风电。利用海洋工程装备领域的相关技术标准、技术规范和设计理念、指导思想去设计浮式风电，同时兼顾考虑风电装备的行业标准和开发规范等。在此，风电机组不能再简单地视做一般结构物，因为一般结构物通常是静态并且采用减少风载影响设计，而风电机组与之相反，需要主动捕捉较大风载，需在浮式风电总体设计中重点考虑风载的影响。此外，建议从一体化仿真与一体化设计协同的新思路，解决浮式风电装备成本、性能、可靠性三个关键要素平衡性难题。
4、海上升压站及长距离输电技术
深远海域风电场离岸距离远，海上输变电系统设计非常关键。海上升压变电站是风电场的枢纽节点工程，既有变电站的工程特征，又具有海上构筑物的工程特征，需分析其本质特征和要求，才能解决安全可靠、经济适用等问题。
随着海上风机的大型化发展、风场区域的不断扩大及柔性直流输电技术的进步，深远海全直流型风电场将成为发展趋势。全直流风场的发电规模将达到400～1000MW，采用30～60kV的汇流电压和±320kV左右的输电电压。涉及到的相关技术问题包括：风电场的组网方式、风电机组电力的直流变换与控制、直流升压变换与海上直流升压站的控制、岸上换流站的并网控制、直流风场的故障隔离与保护等。
结语
深远海海上风电场是极具活力的新兴产业，但未来之路要走得顺畅，还需全产业链共同努力，解决管理体系不成熟、标准规范不完善、成本高昂等难题。
