臨風(fēng)而立，御風(fēng)而行，向世界展現(xiàn)我們的風(fēng)采科技無界，創(chuàng)新無限，讓世界感受我們的風(fēng)采向海洋要能源：領(lǐng)先科技，開啟海上風(fēng)電發(fā)展新時代“長星風(fēng)電”海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用2011年3月日本福島核電站核泄漏所造成的輻射危機，極大地暴露了核電發(fā)展的弊端，使風(fēng)能、太陽能等綠色可再生能源呈現(xiàn)出越來越大的資源優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?。在眾多可再生能源中，風(fēng)能以其資源無盡，成本低廉，技術(shù)最成熟，最具規(guī)模開發(fā)條件和發(fā)展前景，成為當前最具商業(yè)開發(fā)價值的能源。據(jù)統(tǒng)計，全球風(fēng)能可利用資源量為72萬億千瓦。即使只成功利用了其中的20%，依然相當于世界能源消費量的總和或電力需求的7倍。作為中國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍企業(yè)，山東長星風(fēng)電科技有限公司專業(yè)致力于風(fēng)能利用技術(shù)的自主創(chuàng)新和研發(fā)。2010年，長星風(fēng)電繼首創(chuàng)“高速同步無刷勵磁全功率變流風(fēng)力發(fā)電技術(shù)”之后，憑借自身領(lǐng)先世界的技術(shù)實力和國際化視野，又率先在世界上發(fā)明了“海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用技術(shù)”，開啟了海上風(fēng)電向深海發(fā)展的新的時代，成為引領(lǐng)世界海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先鋒力量。1. 風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展看海上近幾年來，隨著陸地風(fēng)能資源開發(fā)殆盡，土地資源日趨緊張，以及海上風(fēng)電技術(shù)的日益成熟，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)向海上發(fā)展已成為必然趨勢?？梢灶A(yù)見，在未來幾年甚至更長時間內(nèi)，海上風(fēng)電將成為世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向和制高點。1.1 海上風(fēng)能儲量豐富，但開發(fā)利用仍處于起步階段在全球，海洋占了地球表面積的70以上，在海上建設(shè)風(fēng)電場不僅具有廣闊的空間，而且風(fēng)力和風(fēng)能密度大，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?，但是一直以來，由于海上風(fēng)電技術(shù)復(fù)雜，安裝、運行、維護成本高，開發(fā)利用程度很低，仍處于起步階段。截至2010年底，世界海上風(fēng)電裝機容量累計實現(xiàn)3117.6MW，僅占全球風(fēng)電裝機總量的1.6%。在中國，據(jù)中國氣象科學(xué)研究院初步探明，可開發(fā)和利用的風(fēng)能總儲量約為10億千瓦，近?？砷_發(fā)和利用的風(fēng)能儲量有7.5億千瓦，是陸地風(fēng)能資源的三倍以上，水深30米以上風(fēng)能資源更為豐富，而2010年中國海上風(fēng)電累計裝機容量僅為106MW，開發(fā)利用率不足1%。豐富的儲量和尚未開發(fā)的狀況無不預(yù)示著海上風(fēng)電巨大的發(fā)展?jié)摿Α?.2 與陸上風(fēng)電相比，發(fā)展海上風(fēng)電具有顯著優(yōu)勢 風(fēng)能資源更為豐富。海上風(fēng)力資源豐富，比陸地風(fēng)力發(fā)電量大。通常，離岸10km的海上風(fēng)速要比沿岸陸上高出25%； 年利用小時長。陸上風(fēng)電機組年平均利用小時數(shù)一般在2000-2300小時之間。但根據(jù)國外經(jīng)驗，海上風(fēng)電機組的年平均利用小時數(shù)一般在3000小時以上，有的高達4000小時左； 風(fēng)能質(zhì)量好，風(fēng)機壽命較長。由于海上風(fēng)力資源更為穩(wěn)定，風(fēng)速較陸上更高，風(fēng)切變更小，湍流強度小，有穩(wěn)定的主導(dǎo)方向，因此機組運行穩(wěn)定、壽命長，不需要很高的塔架，單機能量產(chǎn)出較大； 易于大型化、規(guī)?；l(fā)展。由于海上風(fēng)電機組距離海岸較遠，對噪音要求較低，同時受噪聲、景觀、鳥類、電磁干擾等問題限制較小，且運輸便利，因此更易于向大型化、規(guī)?；l(fā)展，在一定程度上降低單位發(fā)電成本； 海上風(fēng)電不占用土地資源，不涉及土地征用等問題，且接近沿海用電負荷中心； 海上風(fēng)能的開發(fā)利用不會造成大氣污染和產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，可減少溫室氣體排放，環(huán)保價值可觀。1.3 各國政府的大力扶植作為一個新興朝陽產(chǎn)業(yè)，海上風(fēng)電的發(fā)展離不開政府的大力扶持。自2005年以來，海上風(fēng)電發(fā)展提速，世界各國紛紛出臺風(fēng)電配額、補貼、規(guī)定上網(wǎng)電價等優(yōu)惠政策及發(fā)展規(guī)劃鼓勵海上風(fēng)電的發(fā)展。根據(jù)歐盟提出的海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，到2020年海上風(fēng)電裝機容量將達到4000萬千瓦、到2030年達到1.5億千瓦，2011年4月，美國提出，到2020年海上風(fēng)電裝機將達1000萬千瓦，到2030年實現(xiàn)5400萬千瓦。2010年，中國國家能源局出臺海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)管理暫行辦法并制定了海上風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃。國家計劃2020年前在江蘇南通、鹽城、上海、山東魯北等海域重點建設(shè)幾個百萬千瓦級大型風(fēng)電基地，并初步形成江蘇和山東沿海千萬千瓦級風(fēng)電基地。在其他海域，發(fā)揮經(jīng)濟優(yōu)勢和市場優(yōu)勢，因海制宜，重點建設(shè)數(shù)十個10萬千瓦級的海上風(fēng)電場。到2015年，我國海上風(fēng)電累計裝機有望達到500萬千瓦；到2020年，海上風(fēng)電累計裝機有望達到3000萬千瓦。2. 海上風(fēng)電的未來在深海“風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展看海上，海上風(fēng)電的未來在深?！薄Ｄ壳?，在風(fēng)電資源評估、裝備技術(shù)及勘探、施工綜合技術(shù)不斷進步的支撐下，海上風(fēng)電正呈現(xiàn)出由近海向離岸幾十公里的深海方面發(fā)展的趨勢。深海區(qū)域意味著更豐富的資源和更廣闊的發(fā)展空間。通常，深海區(qū)域的風(fēng)力資源比近海區(qū)域更為豐富，據(jù)統(tǒng)計，美國海域在水深60900m處的海上風(fēng)力資源達到1533 GW，3060m處的海上風(fēng)力資源為541GW, 而近海030 m的水域只有430GW（見圖1）。根據(jù)中國國家發(fā)展和改革委員會能源研究所等機構(gòu)的研究，中國近海10m、20m、30m水深以內(nèi)的海域風(fēng)能資源分別約為1 108 k W、3 108 k W和4.9 108 k W，如果按照美國海域的數(shù)值比例計算，中國深海60900m處的海上風(fēng)能資源將占約17.4 108 k W，這就意味著隨著水深和離岸距離的增加，風(fēng)能儲量將成比例增長。此外，深海風(fēng)電場不會對海岸景觀、航道和環(huán)境等造成不利影響，更有利于科學(xué)規(guī)劃。2011年7月，中國國家能源局和國家海洋局聯(lián)合制定的海上風(fēng)電開發(fā)建設(shè)管理暫行辦法實施細則明確提出，海上風(fēng)電場原則上應(yīng)在離岸距離不少于10公里、灘涂寬度超過10公里時海域水深不得少于10米的海域布局。隨著淺海域風(fēng)力發(fā)電場日漸難以滿足風(fēng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，海上風(fēng)電向深海發(fā)展已成必然。3. 海上風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢3.1 發(fā)展現(xiàn)狀歐洲是世界上海上風(fēng)電技術(shù)發(fā)展最早的地區(qū)，也是風(fēng)電技術(shù)最成熟的地區(qū)。目前全球90%以上的海上風(fēng)電裝機容量都分布在歐洲。近年來，在歐洲海上風(fēng)電成功經(jīng)驗的鼓勵下，近年來, 北美、 亞洲各國也加入到海上風(fēng)電的開發(fā)行列中。2010年中國實現(xiàn)零的突破，建成第一個海上風(fēng)電項目，同時美國也批準投建100萬千瓦海上風(fēng)電項目。據(jù)全球風(fēng)能理事會（GWEC）統(tǒng)計，2010年全球風(fēng)電裝機容量累計達194.4吉瓦，占全球電力需求的2%，按照現(xiàn)在的發(fā)展速度，到2020年風(fēng)能將滿足全球12%的電力需求，到2030年更可達到22%，而在當前陸上風(fēng)電發(fā)展已經(jīng)觸頂?shù)那闆r下，海上風(fēng)電將成為未來風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要增長點。3.2 發(fā)展趨勢 單機大型化趨勢。為降低單位兆瓦的發(fā)電成本，各風(fēng)電設(shè)備制造商紛紛研制大功率風(fēng)力發(fā)電機組，單機容量由3MW向10MW跳躍式發(fā)展，呈現(xiàn)大型化趨勢。 成本日趨降低，更加注重發(fā)電效率。海上風(fēng)電場總投資成本一般比陸上風(fēng)電場總投資成本高出12倍左右，其中基礎(chǔ)、安裝及電網(wǎng)接入成本遠遠大于陸上。雖然建設(shè)成本相對較高,但海上風(fēng)電場擁有優(yōu)越的風(fēng)資源,不占用陸地面積等顯著優(yōu)點,它的經(jīng)濟價值和社會價值正得到越來越多的認可。同時海上風(fēng)電場安裝容量的增加、風(fēng)機尺寸和風(fēng)機布置規(guī)模的擴大和安裝運輸技術(shù)的成熟,海上風(fēng)電成本及運營成本也在逐步下降,海上風(fēng)電將得到進一步的發(fā)展，而且由于海上風(fēng)機不受噪音、景觀等環(huán)境限制，可以采用更高的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，海上風(fēng)機發(fā)電效率更高，從而提高整體海上風(fēng)電的經(jīng)濟性。 新型海上風(fēng)力發(fā)電機組逐步發(fā)展。繼直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機組成功應(yīng)用海上之后，采用“高速同步無刷勵磁全功率變流風(fēng)力發(fā)電技術(shù)”等新型技術(shù)的海上風(fēng)力發(fā)電機組也得到不斷研發(fā)和運行，并不斷呈現(xiàn)出新的發(fā)展優(yōu)勢。 向深海發(fā)展趨勢4. 發(fā)展海上風(fēng)電應(yīng)立足自主創(chuàng)新4.1 制約海上風(fēng)電發(fā)展的主要因素海上風(fēng)電的開發(fā)，一般按照水深和離岸距離，劃分為灘涂，潮間帶，近海大陸架和深海四種。根據(jù)目前的技術(shù)條件，海上風(fēng)電主要發(fā)展區(qū)域為水深30米的近海區(qū)域，30米得深海風(fēng)電仍處于試驗階段。雖然開發(fā)商和風(fēng)電設(shè)備制造商已經(jīng)積累了十多年的海上風(fēng)電開發(fā)經(jīng)驗，目前不僅海上風(fēng)電機組的產(chǎn)品和型號不斷增多，對海上風(fēng)電設(shè)備特殊運行條件的認識也更加深入，但是嚴格來說海上風(fēng)電目前所處的階段還僅是將陸上風(fēng)機裝在海里，因此海上風(fēng)電行業(yè)的前景雖然廣闊，但要實現(xiàn)這一清潔能源的普及還面臨諸多問題。 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計和建造是制約海上風(fēng)電發(fā)展的重要因素為了承受海上的強風(fēng)載荷、海水腐蝕和波浪沖擊等，海上風(fēng)電機組的基礎(chǔ)遠比陸上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、建設(shè)成本高，一般來講基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)約占海上風(fēng)電開發(fā)成本的1/3左右，而且隨著水深的增加，海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的成本也會相應(yīng)增加。目前海上風(fēng)機多采用重力混凝土和單樁鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計方案，一般僅限于開發(fā)水深20米以內(nèi)的近海風(fēng)電，如果水深超過30米，海上風(fēng)電的基礎(chǔ)成本會迅速增加。為適應(yīng)更深海域風(fēng)電的開發(fā)，開發(fā)商已在積極研發(fā)漂浮式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可選擇的概念加多，成本與海底固定的方式接近，受水深和離岸距離的限制小，而且在建設(shè)和安裝步驟上有較大彈性，且容易移動或拆卸，目前在挪威已有成功案例，但目前仍處于試驗階段。 安裝困難，運營維護成本高 海上風(fēng)電機組在海洋環(huán)境中施工難度較高，受天氣，水文，波浪等各種條件的制約，吊裝及維護困難，而且目前海上風(fēng)電吊裝設(shè)備較專業(yè)，而且數(shù)量不多，專業(yè)人員儲備也十分缺乏，使海上風(fēng)機的吊裝和維護成本較高。據(jù)初步統(tǒng)計，海上風(fēng)電的維修成本相當于陸上風(fēng)電維修費用的2倍。 并網(wǎng)困難 和陸上風(fēng)電一樣，海上風(fēng)電也將遭遇并網(wǎng)難題，雖然海上風(fēng)電場一般更靠近電力負荷中心，電網(wǎng)容量大，而且海上風(fēng)力較為穩(wěn)定，但仍存在電壓波動、閃變等問題。此外在海底鋪設(shè)海底電纜難度較大，使海上風(fēng)電的并網(wǎng)成本較高。 投資大，成本高近幾年來，盡管風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，海上風(fēng)電技術(shù)也日趨成熟，但海上風(fēng)電的建設(shè)成本仍是陸地風(fēng)電的23倍，投資大，投資回報率不理想仍是阻礙海上風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵問題。4.2 發(fā)展海上風(fēng)電應(yīng)立足自主創(chuàng)新目前，海上風(fēng)電機組的核心技術(shù)仍然掌握在歐美國家手中，其他國家和地區(qū)海上風(fēng)電的發(fā)展仍處于起步階段，缺乏強有力的技術(shù)支撐。風(fēng)電作為一個新興產(chǎn)業(yè)，每一項新的風(fēng)電技術(shù)都有相應(yīng)的專利保護，而通過許可證方式的技術(shù)引進，是得不到關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)的。因此，在借鑒歐洲海上風(fēng)電先進經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，堅持技術(shù)創(chuàng)新，大力發(fā)展擁有獨立自主知識產(chǎn)權(quán)的海上風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)刻不容緩。整體來講，我國風(fēng)電的研發(fā)資源比較少，自主創(chuàng)新能力不強，在加強行業(yè)資源整合的同時，政府應(yīng)該加大政策扶持力度，以市場換技術(shù)，鼓勵和支持有實力、有技術(shù)企業(yè)的發(fā)展，培育我國海上風(fēng)電技術(shù)自主創(chuàng)新能力。這樣，我國海上風(fēng)電才能走的更快、更好、更強。5. 海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用2010年，針對傳統(tǒng)海上風(fēng)電場需要在海底打樁建基礎(chǔ)，投資成本高，單機3MW、5MW發(fā)電效率低，且僅限于近海發(fā)展等弊端，山東長星風(fēng)電科技有限公司緊抓風(fēng)電產(chǎn)業(yè)向海上發(fā)展的趨勢，依靠自身強大的研發(fā)力量，在國內(nèi)率先研制成功了海上風(fēng)電發(fā)展的全新技術(shù)“海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用技術(shù)”。該技術(shù)為海上風(fēng)力發(fā)電提供一種正八邊形組合式支撐結(jié)構(gòu)漂浮平臺（如下圖所示），由9個浮筒式風(fēng)機組底座組成，通過支撐柱和支撐部件組成一個整體結(jié)構(gòu)，利用三角形的穩(wěn)定性將承受的載荷均勻分布，能經(jīng)受住各種氣候因素及波浪造成的復(fù)雜載荷，該平臺漂浮在海面上工作，不受水深和離岸距離的限制，可以放置在海面任何一個角落，并可實現(xiàn)風(fēng)能、太陽能等多種新能源綜合利用，從而能夠有效降低海上風(fēng)電機組的安裝及維護成本，利用率高，經(jīng)濟效益好。5.1 海上組合式漂浮平臺的安裝漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，取代了樁式基礎(chǔ)，降低了施工難度和建設(shè)成本，并且無水深限制，適用性更強，更使深海優(yōu)質(zhì)風(fēng)能利用成為可能。 淺海區(qū)域：可將平臺在淺海灘涂組裝好再安裝到海上。 深海區(qū)域：可將平臺在大型的專業(yè)船只上搭建組裝好，并可根據(jù)實際情況及時調(diào)整。5.2 海上組合式漂浮平臺的發(fā)電方式既可并網(wǎng)發(fā)電，也可實現(xiàn)離網(wǎng)應(yīng)用。 淺海區(qū)域：通過海底電纜與大陸電網(wǎng)聯(lián)接，風(fēng)機產(chǎn)生的電能可通過連接在發(fā)電機上的電纜輸送到地面。 深海區(qū)域：深海中的漂浮平臺遠離陸地，若使用海底電纜，成本高，可實現(xiàn)非并網(wǎng)發(fā)電。 5.3 海上組合式漂浮平臺的優(yōu)勢與傳統(tǒng)海上風(fēng)電場相比，海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用技術(shù)的應(yīng)用，取代了樁式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低了安裝與建設(shè)成本，并打破了傳統(tǒng)海上風(fēng)電僅能在近海發(fā)展的局限，能夠充分利用年發(fā)電小時數(shù)更多的深海風(fēng)能，大大提高了海上風(fēng)電的經(jīng)濟性。 結(jié)構(gòu)簡單，成本低，經(jīng)濟性好，一次性投入，可長期收益。 正八邊形的設(shè)計，底盤足夠穩(wěn)固，能經(jīng)受住海上惡劣的環(huán)境。 工作人員可交通工具實現(xiàn)對平臺的維護和保養(yǎng)，進入性強，不受時間限制和惡劣天氣的影響，提高了工作效率。 平臺的安裝不受海水深度的限制，可放置在海平面任何一個角落，將深海風(fēng)力發(fā)電變?yōu)楝F(xiàn)實。傳統(tǒng)海上風(fēng)電場與海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電場對比項目傳統(tǒng)海上風(fēng)電場海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電場基礎(chǔ)a樁式基礎(chǔ)受海水深度和離岸距離限制，僅適用于水深30米區(qū)域；b.成本隨海上深度和離岸距離增加而增加；c.需打樁，施工難度大，受地質(zhì)條件限制；d.固定在海底，不可移動；e.一次性建設(shè)，不可回收利用；A.漂浮式結(jié)構(gòu)設(shè)計，不受海水深度和離岸距離的影響，可安裝在海上任何一個角落；B.成本不受水深和離岸距離的影響；C.施工方便，可近海組裝后移動至目標位置D.漂浮在海面，可移動；E.可組裝和拆卸，可回收利用安裝a. 需要在目標風(fēng)場安裝b. 海面作業(yè)難度大，成本高A可在近海組裝完畢后拖動至目標風(fēng)場B. 近海安裝難度小，成本較低裝機容量單個基礎(chǔ)，單機容量有限組合式平臺，可安裝9臺風(fēng)力發(fā)電機組，并可根據(jù)客戶需求，靈活調(diào)整總裝機容量發(fā)電方式發(fā)電方式單一，只能風(fēng)能發(fā)電可利用風(fēng)能、太陽能、波浪能等綜合發(fā)電運行維護a. 可進入性差，僅可海面進入b. 風(fēng)機故障，運行維護難c. 需專業(yè)吊裝、維護船只d. 不可移動A平臺式設(shè)計，可通過海面或空中進入B. 工作人員可在平臺上24小時作業(yè)C. 平臺上擁有吊裝設(shè)備D. 平臺可移動至近海維修、維護電力輸送a. 海底電纜，隨離岸距離增加