中國雄心勃勃追趕西歐

截止2011年年底，中國的海上風(fēng)力發(fā)電累計裝機容量為26萬千瓦，繼英國和丹麥之后，位居全球第三。2007年，與位于渤海灣中的中國海洋石油總公司的油田相鄰，金風(fēng)公司利用導(dǎo)管架樁基建設(shè)了1.5兆瓦的海上風(fēng)車。2007～2010年，華銳公司在上海建設(shè)了由34座3兆瓦風(fēng)車組成的東海大橋海上風(fēng)力發(fā)電站。中國提出了雄心勃勃的目標(biāo)，力爭在2015年之前設(shè)置500萬千瓦，在2020年設(shè)置3000萬千瓦。預(yù)定以江蘇省及山東省為主，在沿海地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，從而可從距電力需求旺盛地區(qū)較近的基地進(jìn)行供應(yīng)。

中國國家能源局于2010年實施了4個總計100萬千瓦的“專利權(quán)項目”（以售電成本及設(shè)備國產(chǎn)化比例為條件，通過競爭投標(biāo)決定運營商的制度）招投標(biāo)。采用地比預(yù)想的更為復(fù)雜，已發(fā)現(xiàn)許多課題。第2輪總計200萬千瓦的招投標(biāo)原本預(yù)定于2011年進(jìn)行，但被延期至2012年。

海上風(fēng)力發(fā)電的魅力

海上風(fēng)力發(fā)電在整個風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域所占的比例目前為2.5％，累計僅為1.7％。不過全球?qū)Υ吮в袠O大期待。

海上風(fēng)力發(fā)電的魅力在于，與陸地風(fēng)力發(fā)電相比具備幾個優(yōu)點。例如，距離人的居住區(qū)較遠(yuǎn)，不易出現(xiàn)噪聲及景觀等環(huán)境問題，建設(shè)時也不存在道路限制；有廣大的設(shè)置區(qū)域，可選擇風(fēng)況較好以及距需求地較近的場所；由于沒有擋風(fēng)的結(jié)構(gòu)物等，而且風(fēng)況較好，因此與陸地相比，可獲得更多的發(fā)電量（最近歐洲海上風(fēng)力發(fā)電站的設(shè)備利用率約為40％）等。

特別是建在距電力需求較大的沿海地區(qū)較近的場所，基礎(chǔ)設(shè)施成本負(fù)擔(dān)較小，這一點具備非常大的吸引力。并且，海上風(fēng)力發(fā)電還是需要進(jìn)行技術(shù)革新的領(lǐng)域，因此有望產(chǎn)生扶植新產(chǎn)業(yè)、擴(kuò)大就業(yè)等效果。這是一項正處于發(fā)展過程中的技術(shù)及系統(tǒng)，任何一個國家及企業(yè)都有機會成為領(lǐng)軍者。

海上風(fēng)力發(fā)電在西歐發(fā)展迅速的主要因素，是國家規(guī)定了普及可再生能源的義務(wù)，以及適宜進(jìn)行陸地風(fēng)力發(fā)電的用地減少等。而且還有一個重要原因在于，隨著北海油田的衰減，發(fā)展、運營海上風(fēng)力還可成為相關(guān)石油公司確保業(yè)務(wù)及就業(yè)的對策。換言之，該領(lǐng)域可充分利用海上石油開發(fā)及運營經(jīng)驗。

歐洲先行進(jìn)行開發(fā)

從成本及技術(shù)等角度出發(fā)，風(fēng)力發(fā)電首先在陸地開始開發(fā)，隨著適宜采用地的減少，逐漸轉(zhuǎn)向海上風(fēng)力發(fā)電。在西歐，從丹麥開始，逐漸擴(kuò)展到德國、西班牙及英國等，并繼而向東歐擴(kuò)大。陸地適用地減少的西歐各國，目前正在北海及波羅的海等處開發(fā)海上風(fēng)力，結(jié)合跨國海底供電線網(wǎng)建設(shè)（SuperGrid），正逐漸成為主要風(fēng)力開發(fā)區(qū)域。在歐洲以外的其他地區(qū)，雖然也會考慮風(fēng)況及自然環(huán)境的不同之處等，但基本是采用領(lǐng)先一步的歐洲方式。

海上風(fēng)力發(fā)電的開端可以追溯到1990年，當(dāng)時瑞典建設(shè)了220千瓦“Nogersund海上風(fēng)力研究所”。經(jīng)過長達(dá)20多年的歷史，瑞典扎扎實實地經(jīng)歷了研發(fā)、實證、商業(yè)化及大規(guī)模化階段，包括基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在內(nèi)，積累了專有技術(shù)經(jīng)驗。1991年，丹麥建成全球首個海上風(fēng)力發(fā)電場“Vindeby”（450千瓦×11臺），之后，丹麥就一直引領(lǐng)著這一領(lǐng)域。2000年，丹麥在2公里海域處建設(shè)了全球首個正式的商用海上風(fēng)力發(fā)電場“Middelgrunden”（2000千瓦×20臺），2002年，又在14～20公里海域處建設(shè)了全球首個正式的大規(guī)模海上風(fēng)力發(fā)電場“Horns-Rev”（2000千瓦×80臺）。

從陸地發(fā)展到海上著床式和浮體式

海上風(fēng)力發(fā)電分為設(shè)置基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物、固定在海底的著床式，以及像浮子一樣浮在海中、利用線纜固定的浮體式等兩種。從以往的實際情況來看，基本為著床式。據(jù)稱，水深40米以下選擇著床式，50米以上選擇浮體式，在成本方面比較合適。歐洲海域擁有大面積的平淺灘，適宜采用著床式的用地較多，目前的大規(guī)模計劃也以著床式為前提。

而實機規(guī)格的浮體式設(shè)備，在歐洲也僅有在實證業(yè)務(wù)中設(shè)置的2臺。2009年6月，挪威石油公司投入巨額預(yù)算，建設(shè)了2300千瓦的“Hywind”。2011年11月，在葡萄牙，EDF與Proinciple Power的2000千瓦“WindFloat”實證設(shè)備投入使用。中國和韓國也制定了相關(guān)計劃，但均用于實證業(yè)務(wù)。

以國策為基礎(chǔ)的分區(qū)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可或缺

據(jù)稱，與陸地相比，海上風(fēng)力所花費的成本為前者2～3倍。由于需要在海上進(jìn)行建設(shè)及維護(hù)，因此難以進(jìn)行作業(yè)，需要準(zhǔn)備專用船只。設(shè)置海底電纜也是成本增加的一個因素。根據(jù)分配方式，有時會給開發(fā)運營商造成很大負(fù)擔(dān)。

海上風(fēng)力發(fā)電力爭與陸地風(fēng)力發(fā)電實現(xiàn)同等的成本。風(fēng)力發(fā)電的輸出與風(fēng)速的3次方、與風(fēng)車面（葉片長度的2次方）成正比，因此在海上風(fēng)況較好處設(shè)置是比較重要的。在歐洲，陸地風(fēng)速為每秒6～8米時，設(shè)備利用率為20～25％，而在海上適宜用地上，風(fēng)速有望達(dá)到每秒10米左右，設(shè)備利用率也有望達(dá)到35～40％。

削減成本的有效方法就是實現(xiàn)大型化。風(fēng)力發(fā)電一直都是通過風(fēng)車的大型化來降低成本。如果實現(xiàn)大型化，便可減少設(shè)置數(shù)量，削減建設(shè)成本。這種效果在建設(shè)工程占比較高的海上風(fēng)力領(lǐng)域變得更為明顯。目前陸地風(fēng)車最大規(guī)模已經(jīng)達(dá)到2500～3000千瓦左右，但由于受到葉片陸地運輸?shù)南拗�，因�?000千瓦被視為極限。而在海上，目前正在進(jìn)行5000～6000千瓦的實證試驗，三菱重工業(yè)公司等目前正在開發(fā)7000千瓦的海上風(fēng)力發(fā)電。而且還有多個國家及企業(yè)也在探討開發(fā)1萬千瓦的海上風(fēng)力發(fā)電。

出現(xiàn)港灣新產(chǎn)業(yè)城市

作為實現(xiàn)大型化及大規(guī)模化的前提，設(shè)定海上區(qū)域及港灣和海底線纜等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可或缺。歐洲各國一般是在各自的領(lǐng)海內(nèi)由國家指定開發(fā)區(qū)域（分區(qū)），并征集開發(fā)者（資料3）。

資料3．歐洲海上風(fēng)力開發(fā)區(qū)

（資料）Wind Energy Agency Bremenhaven/Bremen

（出處）《現(xiàn)在是風(fēng)力發(fā)電時代》（能源論壇新書）

建設(shè)和作業(yè)所用專用船的母港也必須加以完善。還需要建設(shè)用來升降重達(dá)數(shù)百噸的底艙（容納發(fā)電機等裝置的風(fēng)車核心部分）的起重設(shè)備和承載力強勁的岸壁。此外，用于組裝風(fēng)車和收發(fā)保管機械、部材的設(shè)施，以及大片場地也必不可少。制造商還有可能選擇在腹地設(shè)廠。如此一來，就能夠形成大型港灣產(chǎn)業(yè)都市。

臨近丹麥國境的德國不來梅港是海上風(fēng)力港灣城市的代表。這里過去造船產(chǎn)業(yè)興旺，還是一座軍港，二戰(zhàn)結(jié)束后，美國海軍也曾駐扎在此。雖說美軍撤出后，因為造船業(yè)失去了競爭力，不來梅港一度陷入低迷，但現(xiàn)如今，這里又作為海上風(fēng)力基地，重新煥發(fā)了光彩。

三菱重工獨具優(yōu)勢

日本企業(yè)也加入到了大規(guī)模投資的大潮之中。三菱重工收購了大學(xué)創(chuàng)辦的英國風(fēng)險企業(yè)阿蒂米斯智能電源公司（Artemis Intelligent Power）。海上風(fēng)力發(fā)電最大的課題在于如何降低維護(hù)成本。在遙遠(yuǎn)海域發(fā)生故障時，維修人員必須乘坐專用船趕往現(xiàn)場，利用起重機把巨大的底艙吊到船上，運送至海岸進(jìn)行維修。因此，如何不發(fā)生故障、如何減少故障次數(shù)是重中之重。

容易發(fā)生故障的部位包括時刻保持高速旋轉(zhuǎn)的增速器（齒輪）。這是把風(fēng)車葉片的低轉(zhuǎn)數(shù)（約10rpm）提高到系統(tǒng)需要的轉(zhuǎn)數(shù)（1500／1800rpm）所必需的裝置。為了避免使用齒輪，一般需要借助直徑10米以上的多極同步發(fā)電機，但三菱重工采用的是油壓式發(fā)電機。與多極式相比，這種發(fā)電機的優(yōu)點在于所占空間較小，能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化，在發(fā)生故障時，只需拆下故障的地方進(jìn)行維修即可。

海上風(fēng)力開發(fā)的規(guī)模大。包括系統(tǒng)控制和基礎(chǔ)設(shè)施連接在內(nèi)，需要建設(shè)、經(jīng)營大規(guī)模發(fā)電站的專有技術(shù)經(jīng)驗，而且還需要高額的研發(fā)費用。因此，技術(shù)實力、統(tǒng)管能力、財務(wù)能力兼?zhèn)涞拇笮推髽I(yè)會在開發(fā)上占有優(yōu)勢。

如上篇所述，在海上風(fēng)力渦輪機生產(chǎn)商中，西門子公司的份額占絕對優(yōu)勢。能夠?qū)�抗西門子的有通用電氣公司和三菱重工。在“三巨頭”中唯一擁有造船部門，這是三菱重工的優(yōu)勢所在。以專業(yè)制造風(fēng)車而著稱，但因缺乏企業(yè)實力而屈居西門子之后的維斯塔斯公司，也希望通過與三菱重工開展合作打開局面。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）