1.1 海上風電發展概況

風能是由地球表面大量空氣流動所產生的動能，風能的大小決定于風速和空氣的密度，據估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能資源約為2.74×109MW，其中可利用的風能為2×107MW，比地球上可開發利用的水能總量還要大10倍。自20世紀70年代初第一次世界石油危機以來，能源日趨緊張，各國相繼制定法律，以促進利用可再生能源來代替高污染的不可再生能源。從世界各國可再生能源的利用與發展趨勢看，風能、太陽能和生物質能發展速度最快，產業前景也最好。風力發電相對于太陽能、生物質能等新能源技術更為成熟、成本更低、對環境破壞更小，被稱為最接近常規能源的新能源，因而成為產業化發展最快的清潔能源技術。

進入21世紀，全球可再生能源不斷發展，其中風能始終保持最快的增長態勢，并成為繼石油燃料、化工燃料之后的核心能源。截至2011年底，全球風電裝機容量達到了2.38×105MW，累計裝機容量實現了21%的年增長率。全球超過75個國家有商業運營的風電裝機，其中22個國家的裝機容量超過1GW，風電正在以超出預期的發展速度不斷增長。目前，丹麥用電量的28%來自風電，西班牙用電量的16%來自風電，德國用電量的8%來自風電，風電已成為歐洲國家能源轉型的重要支撐，這也為全球能源結構轉型樹立了榜樣。歐洲風能利用協會將在歐洲的近海岸地區進行風能開發利用，希望2020年風力發電能夠滿足歐洲居民的全部用電需求。

我國的風力發電始于20世紀80年代，發展相對滯后，但是起點較高。自從2006年1月1日開始實施《中華人民共和國可再生能源法》后，中國風電市場前期取得穩步發展，后期發展勢頭迅猛。如今在全球的風電發展中，中國的發展速度最快，截至2012年6月，中國并網風電達到5.26×104MW，國家電網調度范圍達到5.03×104MW，超過美國，躍居世界第一。2012年8月發布的《可再生能源發展“十二五”規劃》提出，到2015年，風電累計并網運行達1×105MW。與此同時，中國風電發展也存在著諸多制約因素，如風能資源與用電市場分布不一致導致嚴重棄風問題，風電上網電價補貼方式問題，風力發電稅收政策轉型問題等。

海上風能資源較陸上大，發電量高，而且海上風電具有不占用土地資源、受環境制約少、風電機組容量更大、年利用小時數更高、更具規模化開發的特點，使得近海風力發電技術成為近年來研究和應用的熱點。中國可開發和利用的風能儲量約為2.58×106MW，其中陸地上風能儲量約2.38×106MW（依據陸地上離地50m高度資料計算），海上可開發和利用的風能儲量約2×105MW。海上風能資源豐富，有巨大的蘊藏量和廣闊的發展前景，特別是東部沿海水深50m內的海域面積遼闊，距電力負荷中心很近，隨著開發技術的成熟，海上風電必將成為中國東部沿海地區可持續發展的重要能源。

1.1.1 國外海上風電發展概況

目前國外已建成且投入商業運行的海上風電場基本上都在歐洲，這主要是由于歐洲基本不受臺風的影響，發展海上風電具有優勢條件。自20世紀80年代起，歐洲就開始積極探討海上風電開發的可行性。

瑞典于1990年安裝了第一臺試驗性海上風電機組，離岸350m，水深6m，容量為220kW，該機組1998年停運。1997年開始在海上建立5臺600kW的風電機組。2000年，兆瓦級風電機組開始在海上應用示范，并規劃籌建11座海上風電場，截至2008年已建成15座海上風電場。

丹麥發展海上風電也較早，全國有6%的電力來自近海風電場。1991年丹麥在波羅的海洛蘭島西北沿海附近建成了世界上第一個海上風電場，安裝11臺450kW風電機組，1995年又建成10臺500kW海上風電機組，2003年還建成了當時世界上最大的近海風電場，共安裝80臺2MW風電機組。出于對環境的考慮，丹麥的海上風電場只關注那些偏遠的水深在5～11m之間的海域，所選的區域必須在國家海洋公園、海運路線、微波通道、軍事區域等之外，距離海岸線7～40km，以使岸上的視覺影響降到最低。根據丹麥政府能源計劃法案，2030年以前丹麥風力發電量將占全國總發電量的50%，其中，近1/4的風力發電量是由海上風電場供給。最近，丹麥政府提出到2050年全部擺脫對化石能源的依賴。

德國是歐洲地區風力發電的主陣地，由于缺乏合適的場地，德國陸上風電場的新建工作將在今后10多年中減緩，從而轉向海上風電場的強制建設，目前已在12mile開外的深水地區，以及近海地區建造了風電場。根據德國2002年公布的戰略綱要，到2030年的長期目標中，包括德國海岸地區、專屬經濟區（EEZ）和國土外圍12mile范圍內將達到2.5×104MW的安裝容量，產生7×1010～8.5×1010kWh的電力。最近，德國提出到2050年80%的電力來自可再生能源。

2003年底，英國3個戰略海域（利物浦海灣、沃什灣以及泰晤士河）的15個工程總裝機容量逾7000MW，英國計劃到2030年開發建設4.8×104MW的海上風電。

荷蘭政府2010年達到1500MW裝機容量的目標已經實現，愛爾蘭海上風電場的領路者Arklow Bank電場已經達到25MW的裝機容量，并將擴大至500MW。在愛爾蘭東海岸地區正在進行另外6座電場的調研，擬達到1000MW的裝機容量。

綜上所述，海上風電場在歐洲已較為成熟。到2011年底，歐洲已建成53個海上風電場，分布在比利時、丹麥、芬蘭、德國、愛爾蘭、荷蘭、挪威、瑞典和英國海域，裝機容量達到3813MW，另有5603MW的風電場在建設中。歐洲風能協會2010年發布的海上風電發展目標是：到2020年裝機容量達到4.0×104MW,2030年達到1.5×105MW。截至2012年2月，已建最大的海上風電場是英格蘭西海岸坎布里亞郡外的Walney風電場，裝機容量367MW，所占海域達73km2。當前在建的世界上最大的海上風電場為英國London Array風電場，共安裝175臺3.6MW風電機組，裝機容量630MW。截至2012年8月英國離岸風力發電量，位居全球第一，估計到2020年，其離岸風場發電量將達3.1×1010kWh。

相對歐洲而言，北美海上風電發展較晚，截至目前還沒有較大規模的風電場真正投入運行。加拿大目前準備建設的最大海上風電場是在安大略湖的Trillium風電場，裝機容量為414MW。由于涉及環境法案的阻力，美國在2012年1月才在政策上基本確定支持嘗試建立海上風電場，目前在風能資源豐富的東海岸已經陸續有相關計劃得到支持，比較大的是Cape Cod風電場，預計裝機容量可達454MW。

1.1.2 國內海上風電發展概況

在國外海上風電開始進入大規模開發階段的背景下，我國海上風電場建設也拉開了序幕。我國東部沿海風能資源可開發量在50m高度約為2×105MW、70m高度約為5×105MW，不僅資源潛力巨大且開發利用市場條件良好。但是由于我國沿海經常受到臺風影響，建設條件較國外更為復雜。

我國目前已建成的海上風電總裝機容量約為250MW，其中上海東海大橋海上風電項目是我國首個大型海上風電項目，總裝機容量102MW，采用34臺3MW風電機組，2010年6月全部并網發電，其二期項目為1臺單機容量5MW的樣機，2011年10月并網運行，為我國首臺并網運行的最大單機容量風電機組。江蘇如東32MW（潮間帶）試驗風電場，共安裝16臺海上試驗機組，分別為6臺1.5MW風電機組、6臺2.0MW風電機組、2臺2.5MW風電機組和2臺3.0MW風電機組，該項目于2009年6月15日開工建設，2010年9月28日全部投產發電。

根據我國2012年8月發布的《可再生能源“十二五”規劃》，2015年我國海上風電將達到5×103MW，海上風電成套技術將形成完整的產業鏈；2015年后將實現規模化發展，達到國際先進水平；2020年海上風電將達到3×104MW。截至2012年8月，我國已開展前期工作和擬建的海上風電項目約24個，主要分布于江蘇、浙江、上海、山東、福建和廣東等地，江蘇風電發展的步伐最快，有三個較大規模的風電場集中在該區域。2011年6月江蘇如東150MW海上（潮間帶）示范風電場開工建設，一期100MW工程選用17臺華銳3MW風機和21臺西門子2.38MW風機，2011年年底投產發電。二期50MW工程選用20臺金風科技2.5MW風機，經過4個月的建設，于2012年11月23日投產發電。江蘇大豐海上風電示范工程擬安裝100臺3MW風機，離岸直線距離約55km，場區水深3～13m，一期工程規模200MW，占用海域面積130km2，預計總投資近50億元。此外，江蘇響水縣近海風電場200MW示范項目擬安裝67臺3MW風機，總工期約32個月，工程總投資35.4億元。

中國海上風力發電已經開始起步，且建設規模有望迅速增大，然而海上風電場建設至今沒有國際通用的標準或規范，相關結構設計和施工工藝等基本問題亟待開展系統性的研究和探索。