海上与陆地风机发载荷工况的对比
海上风电的开发和利用
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2、投资成本高 为适应海上恶劣的环境，海上风电机组必须采取气密、 干燥、换热和防腐等各项技术措施，且机组的单机容量较大，需配备安装 维修的专用设施(登机平台、起吊机等)，这些都增加了海上风电机组的成 本。有资料显示，我国陆上风电工程造价为8000元/千瓦左右，而海上风电 则为1.6万~2万元/千瓦。工程建设和维护成本占据了海上风电开发中的大 部分投资。
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• 二、发展海上风电的优势与困难
优势： 海上风电由于其资源丰富、风速稳定、对环境的负面影响较少；风电 机组距离海岸较远，噪声、视觉干扰很小；单机容量大，年利用小时数高； 海上风电靠近经济发达地区，距离电力负荷中心近，风电并网和消纳容易； 不占用土地资源；海上风电场是以风速高、风功率密度大、湍流强度小占 优势。与陆地风电相比，海上风电风能资源的能量效益比陆地风电场高 20%~40%，还具有不占地、风速高、沙尘少、电量大、运行稳定以及粉尘 零排放等优势，同时能够减少机组的磨损，延长风力发电机组的使用寿命， 适合大规模开发。例如，浙江沿海安装1.5兆瓦风机，每年陆上可发电 1800~2000小时，海上则可以达到2000~2300小时，海上风电一年能多发电 45万千瓦时。另外，海上风电还能减少电力运输成本。由于海上风能资源 最丰富的东南沿海地区，毗邻用电需求大的经济发达地区，可以实现就近 消化，降低输送成本，所以发展潜力巨大。
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• 四、我国海上风电发展现状及发展规划
1、发展现状：我国海上风电起步较晚，2006年开始海上测风，2008年投资 23.6亿元建设了我国第一座大型海上风电项目，上海东海大桥海上风电项目， 该项目安装了34台国产单机容量3MW的离岸型风电机组，总装机容量 102MW，该项目拉开了中国海上风电开发的帷幕。我国拥有18000多公里长 的大陆海岸线，可利用海域面积多达300多万平方公里，是世界上海上风能 资源最丰富的国家之一。 我国拥有十分丰富的近海风资源，有数据显示，我国近海10m水深的风 能资源约1亿kW，近海20m水深的风能资源约3亿kW，近海30m水深的风能资 源约49亿kW。此外，由于我国东部沿地区经济发达，能源紧缺，开发丰富 的海上风能资源将有效改善能源供应情况。开发海上风电已经成为我国能源 战略的一个重要内容。我国已建及正在规划建设中的海上风电场主要有上海 东海大桥近海风电场、山东威海风电场、浙江岱山近海风电场、浙江杭州湾 近海风电场、江苏如东和江苏东台风电场等。预计2015年中国海上风力电装 机500万千瓦，业内预计将带来800亿元海上风电蛋糕，未来几年我国海上风 电将进入加速发展期。
海上风电场与陆上风电场的不同点
海上风电场与陆上风电场的不同点一、引言在能源日益紧缺的今天，越来越多的人将目光投向了风力发电，人们建造了陆上风电场和海上风电场以获得绿色的电能。
然而，这两类风电场有何不同呢？本文将以海上风电场为主导，首先从自然因素和工程因素两方面，说明其与陆上风电场的不同之处，然后着重介绍他们最大的差异——基础结构，最后，对海上风电场进行了展望。
二、自然因素：陆上与海上的风能资源海上风能资源较陆上大，同高度风速海上一般比陆上大20%，发电量高70% ，而且海上少有静风期，风电机组利用效率较高。
目前，海上风电机组的平均单机容量在3兆瓦左右，最大已达6兆瓦，风电机组年利用小时数一般在3000小时以上，有的高达4000小时左右。
海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，因而风切变即风速随高度的变化小，不需要很高的塔架，可降低风电机组成本。
海上风的湍流强度低，海面与海上的空气温差比陆地表面与陆上的空气温差小，特别是在白天的时候，且没有复杂地形对气流的影响，因此作用在风电机组上的疲劳负荷减少，可延长其使用寿命。
陆上风电机组一般设计寿命为20年，海上风电机组设计寿命可达25年或以上。
三、工程因素：修建、电力传输及其他1.建设施工和维修技术难度较大，建设成本高：海上风电场建设前期工作更为复杂，需要在海上竖立70米甚至100米的测风塔，并对海底地形及其运动、工程地质等基本情况进行实地观测；海上风电场需要考虑风和波浪的双重载荷，海上风电机组必须牢固地固定在海底，其支撑结构(主要包括塔架、基础和连接等)要求更加坚固；海上气候环境恶劣，天气、海浪、潮汐等因素复杂多变，风电机组的吊装、项目建设施工以及运行维护难度更大；所发电能需要铺设海底电线输送，建设和维护工作需要使用专业船只和设备。
所以海上风电的建设成本较高，一般是陆上风电的2—3倍。
其中，风机基础投资大约为陆上的10倍。
2.电力远距离输送和并网相对困难。
海上风电场一般距离电网较远，且海底敷设电缆施工难度大，因此并网相对困难。
海上风电与陆上风电差异性分析(下)
负压桶式基础
抽空沉箱内部海水，产生吸力固定风电 机组
水深 0 ～ 35m
适合砂土和软粘土地质，施工时间短， 成本低；施工工艺要求高
漂浮式基础 基础平台由锚泊系统锚定于海床
水深大于 50m
安装简单，可拆卸移动；处于试验阶 段，尚待推广
60 风能 Wind Energy
Industry | 产业
陆上风电和海上风电的基础结构相差 较大。
海上风电的基础结构设计要考虑 海床的地质结构、离岸距离、海上风 和浪的载荷特性以及海流、海冰等的 影响。目前，海上风电机组的基础形 式主要有重力式、桩式、导管架式、 负压桶式以及漂浮式结构，不同的基 础形式适用于不同的水深，具体特点 如表 3 所示。与陆上风电相比，海上 风电机组基础的施工难度非常大，主 要受施工窗口期、船机设备运输能力 与施工能力、施工单位施工工艺水平 等因素影响。同时，对海上风电机组 基础的设计参数和施工质量要求也更 高，不仅要能应对各种恶劣的海上气 候环境，还必须具有较高的防腐蚀性 能。由于环境复杂、施工难度大，海 上风电机组基础的成本也比陆上风电 机 组 高 很 多， 约 占 整 个 项 目 成 本 的 20% ～ 25%，并且随着水深和离岸距 离的增加，海上风电机组基础的成本 相应上升。因此，考虑到风电机组基
机组故障率高，安全风险大。对于大 开展大量研究，希望通过大数据平台、
部件的维修更换，海上风电需要使用 故障预警、智能诊断、运维策略优化、
专用船舶进行作业，但是相对欧洲海 备品备件管理等技术提高运维水平和
上风电，目前国内市场上比较缺乏专 效率，降低运维成本。
业的海上风电运维装备。盐雾腐蚀、
海洋附着生物等因素对风电机组基础、 结论
海上风电 高
海上风力发电机组安装技术
海上风力发电机组安装技术近年来，中国海上风电取得突破进展，有预测显示，2018-2027年的海上风电装机市场可观。
全球海上风电装机预计从2018年的4.5 GW上升到2027年的11.3 GW。
如何提高海上风力发电机组的安装效率对降低海上风电机组的安装成本异常重要，为便于研究，我们对国内外8家知名风机供应商提供的14台单机容量5MW及以上的抗台风型海上大容量风电机组的安装进行了研究分析，涉及不同机型机组机舱与轮毂、不同型叶轮与轮毂整体吊装、单叶片吊装等技术路线、安装方式等，为海上大容量风电机组的安装提供了成功的探索。
标签：海上;风力发电;机组安装;技术研究1. 海上风电与陆上风电的对比及其技术难点1.1海上风电与陆上风电的对比与陆上风力发电相比，海上风电除在解决占地和环保方面具有明显优势外，还存在以下明显的技术优势：海上风速随高度的变化小，因而塔架可以较低海上风湍流强度小，具有稳定的主导风向，机组承受的疲劳负荷较低，使得风机寿命更长，相同条件下，一般在陆地上设计使用寿命为年的发电机组在海上可以延长到一年海上风况优于陆地，当风流过粗糙的地表或障碍物时，风速的大小和方向都会发生较大的变化，而海面则粗糙度小，不会产生类似情况离岸的海上风速通常比沿岸陆上高约，使用同样的风力发电机组，年发电量有同等比例的增加因不受噪声限制，可采用比较高叶尖速比，使机组转速适当提高一，增加发电量，降低转矩、减少传动系统的重量和成本海上风力发电可以和其他形式的海洋能源形式波浪能、海流能、温差能、盐差能等结合起来，可以在深海建立一个大型离岸能源中心，使为人类开发深海资源提供直接能源支持成为可能。
1.2海上风电的技术难点与陆上风电相比，海上风电也存在以下技术难点海上风电机组的单机容量更大，对制造工艺和技术设计的标准更高海上风电场要面对风和波浪的双重负荷的考验，对风电机组支撑结构包括塔架、基础和连接等要求很高海上气候环境恶劣，盐雾、夭气、海浪、潮汛等因素复杂多变，对风电机组防腐性能等级要求更为严格，同时，风电机组的吊装、项目建设施工及运行难度更大由于海上风力资源多分布在一海岸内，这些区域水深多超过，按照目前近海风电场普遍采用各种贯穿桩结构如重力基础、单桩基础或多脚架基础固定在海底的做法，建场成本昂贵是目前存在的重要问题。
海上风力发电技术综述
海上风力发电技术综述1 概况风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术，在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题。
由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性，海洋将成为一个迅速发展的风电市场。
欧美海上风电场已处于大规模开发的前夕。
我国东部沿海水深50 m以的海域面积辽阔，而且距离电力负荷中心（沿海经济发达电力紧缺区）很近，随着海上风电场技术的发展成熟，风电必将会成为我国东部沿海地区可持续发展的重要能源来源。
海上风电场的风速高于陆地风电场的风速，但海上风电场与电网联接的成本比陆地风电场要高，综合来看，海上风电场的成本和陆地风电场基本相同。
海上风电场的发电成本与经济规模有关，包括海上风机的单机容量和每个风电场机组的台数。
铺设150MW海上风电场用的海底电缆与100MW的差不多，机组的大规模生产和采用钢结构基础可降低成本。
目前海上风电场的最佳规模为120～150MW。
在海上风电场的总投资中，风电机组占51%、基础16%、电气接入系统19%、其他14%。
丹麦电力公司对海上风电场发电成本的研究表明，用国际能源局（IEA）标准方法，按目前的技术水平和20年设计寿命计算，估测的发电成本是0.36丹麦克朗(人民币0.42元或0.05美元)/kWh。
如果寿命按25年计算，还可减少9%。
海上风电场的开发主要集中在欧美地区，其发展大致可分为5个不同时期：①1977～1988年，欧洲对国家级海上风电场的资源和技术进行研究；②1990～1998年，进行欧洲级海上风电场研究，并开始实施第1批示计划；③1991～1998年，开发中型海上风电场；④1999～2005年，开发大型海上风电场和研制大型风力机；⑤2005年以后，开发大型风力机海上风电场。
2 海上风环境一般说来海上年平均风速明显大于陆地，研究表明，离岸10km的海上风速比岸上高25%以上。
2 1 风速剖面图海面的粗糙度要较陆地小的多，因此风速在海平面随高度变化增加很快，通常在安装风机所关注的高度上，风速变化梯度已经很小了。
海上风电发展现状及趋势
海上风电发展现状及趋势随着全球对可再生能源的需求不断增长，海上风电作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐崭露头角。
海上风电发展迅猛，成为全球清洁能源市场的重要一环。
本文将介绍海上风电的发展现状以及未来的发展趋势。
一、海上风电的发展现状海上风电是指在海洋上的风能利用，并通过将风能转化为电能，供应给人们使用。
相比陆地风电，海上风电具有以下优势：1.更稳定的风力资源：海上风电可以利用到更稳定、更强劲的海上风力资源，相比陆地风电更为可靠。
2.更大的装机容量：海上风电场通常可以容纳更多的风力发电机组，具有更大的装机容量。
3.更低的视觉影响：海上风电场相对于陆上风电场，对人们的视觉影响较小，更易被接受。
目前，全球海上风电的发展已经取得了显著的进展。
欧洲是全球海上风电的主要发展地区，其中丹麦、英国、德国等国家在海上风电技术和装备方面处于领先地位。
同时，亚洲国家如中国、韩国、日本等也开始积极推动海上风电的发展。
根据2020年的数据，全球海上风电装机容量已超过25GW，其中欧洲占据了近80%的份额。
这一数字与2010年的不到4GW相比，增长了超过6倍。
可以看出，海上风电正以惊人的速度在发展壮大。
二、海上风电的发展趋势海上风电作为一种新兴的能源形式，未来的发展前景广阔。
以下是海上风电的发展趋势：1.技术进步与成本降低：随着技术不断进步，海上风电的设备和工艺将更加成熟。
与此同时，生产规模的扩大以及成本的降低也将使海上风电更加具有竞争力。
2.深海开发：随着浅海资源的逐渐开发利用，未来海上风电将进一步拓展至深海领域。
深海风资源更为丰富，海上风电的装机容量有望大幅提升。
3.综合利用与能量存储：海上风电场可以与其他能源形式进行综合利用，如与海洋能源、太阳能和储能技术结合，形成能源互补和优化供应系统。
4.国际合作与政策支持：各国政府将继续加大对海上风电的支持力度，加强国际合作，以推动海上风电的发展。
政策的支持和市场的规模也将成为海上风电发展的重要驱动力。
海上风电场与陆地风电场的区别与优势比较
海上风电场与陆地风电场的区别与优势比较随着全球对可再生能源的需求不断增长，风能作为一种清洁、可再生的能源源头，正受到越来越多的关注。
在风能利用中，风电场是最常见和普遍应用的形式之一。
风电场分为海上风电场和陆地风电场两种类型。
本文将对这两种类型的风电场进行区别与优势比较。
区别一：环境条件海上风电场相较于陆地风电场，具备更为特殊的环境条件。
海上风电场建立在海洋之上，需要应对更恶劣的海洋气候和海洋环境。
这包括更强的风力和风浪，以及更高的湿度和盐分。
相比之下，陆地风电场在相对稳定的陆地环境条件下运行。
区别二：技术挑战由于海上风电场建立在海上，相关的技术挑战更为复杂。
首先，在建设上就要面临更高的成本和更困难的物流和施工问题。
其次，深水条件下的基础建设以及风机和电缆维护等都需要更复杂的工程设计和技术支持。
区别三：效能表现尽管海上风电场面临更多的技术挑战，但也具备着一些明显的优势。
首先，海上风电场所面临的风力资源更加稳定和充足，因为海上风场处在开阔的环境中，受阻挡较少。
其次，由于海上风电场远离人群聚集地区，这种位置的选择减少了传输损耗，提高了能源输送效率。
此外，与陆地上的风电场相比，海上风电场可能会受到较少的限制，如摩擦和地形的改变，因此风能转化效率更高。
这些优势使得海上风电场在发电效率和可靠性方面更具竞争力。
区别四：空间利用和视觉影响陆地风电场通常需要大面积的空间，占据着大片农田或荒地。
而海上风电场则能更好地解决土地资源的有限性。
此外，对于视觉影响，海上风电场由于位于远离岸线的海洋之上，对景观和周边社区的影响较小。
因此，从空间利用和视觉影响的角度来看，海上风电场更为优越。
综上所述，虽然海上风电场面临着更高的技术挑战和成本，但它们具备更为稳定的风力资源、更高的风能转化效率、更好的空间利用和视觉影响。
这些优势使得海上风电场成为一个有吸引力的可再生能源发电选择。
然而，由于它的特殊性和复杂性，海上风电场在规模化应用中仍面临一系列挑战，如高建设和运营成本、环保问题以及资源可持续性等。
海上风力发电整机的运维成本与效益评估
海上风力发电整机的运维成本与效益评估随着全球对可再生能源的需求不断增加，海上风力发电成为一种越来越受关注的清洁能源解决方案。
相比陆上风力发电，海上风力发电受益于更加稳定的风速和更大的发电潜力，但同时也面临更高的运维成本。
因此，对海上风力发电整机的运维成本与效益进行评估，对制定合理的运营计划和可行性分析具有重要意义。
一、海上风力发电的运维成本1. 安全管理成本海上风力发电需要考虑风机维护人员的安全。
这包括定期培训和证书，购买和维护安全设备，以及实施安全管理措施和紧急救援计划。
此外，还需要考虑恶劣天气条件下的安全风险，增加船只和人员的移动成本。
2. 维护和修理成本海上风力发电设备暴露在海洋环境中，受到海水腐蚀、强风和浪涌等因素的影响。
定期检修和维护成本将成为一个重要的支出项。
包括风机叶片的定期检查和更换、塔架和基础的维护、电气设备的维修和更换等。
确保设备的正常运行和延长使用寿命至关重要，但同时也会增加维护和修理成本。
3. 运输和物流成本海上风力发电设备通常位于远离陆地的浅海或深海地区。
这意味着需要运输大型设备和部件到建设和维护基地。
运输成本包括船只租赁、货运费用以及大型设备的吊装和装卸费用等。
同时，还需要考虑设备和部件的库存管理，以确保及时供货和减少运输成本。
4. 线路和电网到岸接入成本海上风力发电设备通过海底电缆将发电的电力输送到岸上。
这需要投资建设和维护电缆线路以及与电网接口的设备。
线路的敷设和维护成本非常高昂，而且容易受到外界因素的影响，如海底地形、海流等。
5. 运营和管理成本海上风力发电需要一个完善的运营和管理团队来监测和管理风力发电设备。
这包括设备监控、故障排除、数据分析、性能优化和运维人员的工资和培训等。
运营和管理成本取决于风电场的规模和复杂程度。
二、海上风力发电的效益评估1. 清洁能源减排效益海上风力发电作为一种可再生能源，可以有效减少二氧化碳等温室气体的排放。
根据发电容量和每年发电小时数，可以计算出每年的减排量。
海上与陆地风机发载荷工况的对比
海上与陆地风机发电机组设计载荷工况的分析对比邓英温和旭姚兴佳衣传宝王建国沈阳工业大学风能技术研究所 110023 沈阳辽宁摘要文章从兆瓦级风力发电机的结构特点和应用范围角度上，给出了海上和陆地风力发电机组主要特点和区别，特别是较详细的给出了海上风力发电机组四种工况41个条件下的载荷工况，与陆地风力发电机组IEC规定的载荷工况进行对比，得到机组设计中正常工况载荷、极端工况载荷、特殊工况载荷及安装运输工况载荷的主要特性，海上和陆上风机的载荷工况特点；特别是提出了设计中应当注意的几个问题，在进行技术设计时，首先是机组安全设计，然后是可靠性和使用寿命设计，最终达到海上风力发电机组可靠稳定运行。
1、概述随着陆地风力发电技术的的日益成熟，陆地上的有限风能相继开发，人们又想到了海上丰富风能资源，考虑建设海上风电场。
海上风电场的风速高于陆地风电场的风速，但海上风电场与电网联接的成本比陆地风电场要高。
综合上述两个因素，海上风电场的成本和陆地风电场基本相同。
这样一股建设海上风电场的的热潮在世界范围掀起，海上风力发电机的组成为业内关注的焦点，它与陆地风力发电机组的区别主要体现在地基建设的难度高，机组各部件载荷比陆地机组强度大，安全设计采用特殊安全等级。
从外部特征上表现在不同之处如下：（1）、电网连接国外好多海上风电场电网没有直接并网，而是采用AC(交流输电线)方式并入该地区的输电系统。
但有些风电场如瑞典、挪威和德国的其联网方式采用直流方式，输电方式采用高压直流输电。
（2）、敷设海底电缆海上风电场通过敷设海底电缆与主电网并联，为了降低捕鱼工具、锚等对海底电缆造成破坏的风险，海底电缆必须埋起来。
如果底部条件允许，可用水冲海床(使用高压喷水)，然后使电缆置入海床而不是将电缆掘进或投入海床，这样做的方法最好。
（3）、联结电压对于120-150兆瓦容量的风电场与30～33千伏的电压等级相联时，每个风电场中，会有一个30～150千伏变电站的平台和相应的辅助设备。
海上风力发电整机的风险评估与安全性分析
海上风力发电整机的风险评估与安全性分析作为可再生能源的重要组成部分，海上风力发电正逐渐成为全球关注的焦点。
然而，与陆地风力发电相比，海上风力发电面临着更多的风险和挑战。
为了确保海上风力发电整机的安全性和可靠性，需要进行全面的风险评估与安全性分析。
一、风险评估1. 环境风险评估：对于海上风力发电而言，海洋环境将直接影响到整机的安全性和可靠性。
因此，需要对海洋环境进行全面的风险评估，包括海风、波浪、潮汐等因素的影响分析。
通过大量的海洋环境数据和数值模拟，可以得出不同环境条件下的风险预测，提前采取相应的措施。
2. 结构风险评估：海上风力发电机组需要经受恶劣的海洋环境，并承受巨大的振动和冲击力。
因此，结构风险评估是确保整机安全性的关键。
对于发电机组的主要结构件，如基础、塔架、桨叶等，需要进行刚度、强度和疲劳寿命等评估。
通过有限元分析和实测数据，可以评估风力发电机组抗风能力和结构稳定性，从而预测潜在的风险。
3. 勘探风险评估：海上风电场的布局和选址是整机安全的基础。
因此，勘探风险评估成为确保风力发电机组安全性的重要步骤。
勘探风险评估包括地质、气象、地貌等因素的分析，以及海底地质条件、水深和风场稳定性等因素的评估。
通过综合考虑多种因素，可以确定最合适的海上风电场选址，降低风险。
二、安全性分析1. 设备安全性分析：海上风力发电机组的设备安全性直接关系到发电系统的可靠性和运行安全。
包括齿轮箱、发电机、变频器等主要设备的安全性分析，评估其承载能力、故障排除和应急措施等方面。
通过设备的可靠性和安全性分析，可以提高整机系统的可用性和故障处理能力，确保海上风力发电机组的长期运行安全。
2. 电气安全性分析：海上风力发电机组的电气系统需要保证电能的稳定输出和安全传输。
因此，对电气系统进行安全性分析至关重要。
包括电气设备的选择和布置、电缆敷设的合理性、过载和短路保护等方面。
通过电气系统的安全性分析，可以防止电气故障和事故的发生，确保海上风力发电机组的电力输出的可靠性。
海上风电与陆上风电之间的区别
海上风电与陆上风电之间的区别陆上风机许多人都见过了，高七八十米的三叶风机，一排一排的在转。
但海上风机大家就不常见了。
与陆地风电相比，海上及潮间带风电机组所处的环境与陆地条件截然不同，海上风电技术远比陆地风电简单，在设计和建设海上风场过程中，我们将不得不考虑海上恶劣自然条件和环境条件带给我们的影响。
如盐雾腐蚀、海浪载荷、海冰冲撞、台风破坏等制约因素。
海上风电建设不同于其他项目建设，牵扯到海疆功能的区分，航道，电缆的铺设，海上风机的设计、施工和安装，并网，环保，甚至国防平安等一系列问题。
而相对于陆上风电，海上风电由于远离海岸，风电机组在恶劣的海洋环境影响下，螺栓等易损件失效加快，机械和电气系统故障率大幅上升，导致检修维护的频次加快，同时运行与维护需要特别的设备和运输工具，导致锐利及的维护支出大大增加。
那么既然海上风电的各种条件不如陆上，那为什么还要开发海上风电呢?详细来说，海上风电相比陆上的优势还是明显的：1. 海上的风平稳风机运行是否良好，最关键就是看风的大小了，海上的风普遍比陆上大。
陆上的地形凹凸起伏，对地面的风速有很大的减缓作用，所以陆上风机都树立得高高的，以便利用高空比较大的风，但由于地形问题，陆上各个高度的风速相差很大，这就导致风切变大(垂直方向的风速变化)，使得风轮上下受力不均衡导致传动系统简单损坏。
而海上就没有这个问题，海平面一般都很平，风基本没阻力，平均风速高，并且风切变也小于陆上，再加上海上的风向转变频率也较陆上低，因而海上的风能很平稳。
2. 风机利用率更高风机的发电功率与风速的三次方成正比，海上的风速比陆上高20%左右，因而同等发电容量下海上风机的年发电量能比陆上高70%。
假如陆上风机的年发电利用小时数是2000小时，那海上风机就能达到3000多小时。
3. 单机装机容量更大风机的单机发电容量越大，同一块地方的扫风面积和利用风的能量越多，也就是资源更充分利用。
而单机容量越大，发电机就越大，叶片也就越长。
海上风力发电及其技术发展分析
海上风力发电及其技术发展分析摘要：传统火力发电导致煤炭资源的大规模开发，造成了能源储备短缺、空气污染、气候变化等环境问题。
我国在“十四五”期间明确提出了要大力提高风电规模和有序推进海上风电建设，推行并实现“双碳”目标，关注和发展新型分布式清洁能源并使之纳入配电网，已成为我国电力行业未来发展和关注的焦点问题。
基于此，本文以海上风力发电为主要研究对象，分析了其行业发展现状，探讨了海上风力发电技术面临的问题及发展方向，以供参考。
关键词：海上风电；行业发展；发电技术；风力发电近年来，随着社会经济的不断发展以及人们环保意识的增强，传统化石能源日益枯竭，寻找新能源迫在眉睫。
而作为一种可再生且无污染的绿色能源——清洁能源受到了各国政府的高度重视。
在众多的清洁能源中，风能具有巨大的发展潜力。
由于我国海上风电储量丰富，且具备运行高效、输电距离短、便于就地消纳、节约土地资源、适合大规模发展等特点。
因此，海上风力发电必将是我国发展可再生能源的必然之选。
一、海上风力发电的优势我国拥有1.8万公里大陆海岸线和300万平方公里以上的可利用海域，是一个海上风能资源十分丰富的大国。
随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，对能源结构提出了更高要求。
目前，中国已成为世界第二大风力发电国，根据中国气象局风能和太阳能资源评估中心近期估算，中国陆海风电潜在开发规模约为2亿千瓦。
与陆上风电相比，海上风电主要有以下优点：第一，风力更稳定，电网友好性强。
海上风速大且出力波动小，每年使用小时更长，使得机组发电量平稳，单机电能输出更大，使用寿命更长。
第二，场地成本低，适合规模化开发。
海上风电场大多建在我国东南部沿海潮间带地区或沿岸滩涂、近海海域上，此处场地广且成本低，具有容纳更大型化风机机组、适合大规模开发的优点。
第三，风速高，发电量高。
海上风速高于陆地风速的约20%，在相同发电容量下，海上风机年发电量可高于陆地70%，且海上风电单机容量、同区域扫风面积及风能利用率更大。
海上风电知识
海上风电是指在海洋中建设风力发电设施以利用海风发电的一种可再生能源技术。
以下是一些关于海上风电的基本知识：
优势：海上风能资源更丰富，风速更稳定，并且相对于陆地风电场，海上风电场可以利用更大的风轮叶片，产生更高的电力输出。
此外，海上风电避免了对土地的占用和环境影响。
基础设施：海上风电场通常由风力发电机组、海上支撑结构（如固定式台架、浮动式台架等）、海底电缆、海上变电站等组成。
技术挑战：海上风电技术面临一些挑战，如海上环境恶劣、海上建设和维护成本较高、海上安全等。
因此，海上风电技术需要考虑抗风、抗浪和耐腐蚀等特殊要求。
环保影响：海上风电相比传统能源发电方式具有更低的温室气体排放和环境污染。
然而，海上风电对海洋生态系统、鸟类迁徙和渔业等方面可能产生一定的环境影响，因此需要进行环境评估和监测。
国际发展：海上风电在全球范围内得到了广泛的发展。
欧洲国家，尤其是丹麦、德国和英国等国家，是海上风电的领先者，拥有大规模的海上风电场。
其他国家如中国、美国、日本等也在积极推进海上风电项目。
海上风电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的发展潜力。
随着技术的不断进步和成本的降低，海上风电有望成为未来能源供应的重要组成部分。
海上风电单桩基础局部冲刷研究进展
海上风电单桩基础局部冲刷研究进展海上风电单桩基础局部冲刷研究进展摘要：现如今，我国的经济在快速发展的过程中，我国是新能源快速发展的新时期，风能作为一种绿色环保的可再生能源具有重要的应用前景，海上风力发电的研究受到广泛关注。
在波浪和潮流荷载作用下，会导致风电桩基周围土体发生局部冲刷，影响桩基的性能。
阐述了海上风电单桩基础局部冲刷的研究进展，综述了桩基局部冲刷的机理，总结了不同的平衡冲刷深度计算方法，对不同学者的模型试验、数值计算以及现场观测进行对比分析，探讨其中的不足并提出若干展望和思考。
相关研究成果显示结合现场观测数据和冲刷预测模型的海上风机单桩基础防冲刷设计是有效的。
关键词：局部冲刷;单桩基础;冲刷深度;耦合作用;海床引言近海波浪和水流两种海洋动力对海洋工程影响很大，更是海上风电基础局部冲刷的主要影响因素。
波流共同作用下局部冲刷研究认为，波浪与水流共同作用和水流单独作用建筑物冲刷形态大致相同，波浪作用非冲刷主要动力，其冲深比单独水流的冲深值略大。
潮流波浪造成风电桩基底床局部冲刷，进而影响风电桩基结构的稳定。
因此，对风电桩基进行冲刷及防护研究具有重要意义。
在海洋工程实践及国内、外研究中，最为常见的海底结构物防冲刷措施有消能减冲和护底抗冲两种。
消能减冲的措施之一是在基础上、下游设置防护桩群，折减流速，将冲刷坑位置前移，从而减小基础范围内的冲刷深度。
护底抗冲措施是利用抛石、沙枕、沙袋、软体排等结构对桥墩基础及周围进行防护。
本次设计防护措施即为护底抗冲措施。
通过正态物理模型对海上风电桩基局部冲刷情况及防护问题进行研究，在风电桩基局部冲刷的基础上进行防冲方案验证，为风电桩基冲刷防护提供技术支撑。
1海上风机单桩基础动力环境及冲刷分析海上的环境比陆地上要恶劣得多，与陆地上的荷载相比，海上的荷载主要是动力荷载，除地震以外，还有风、波浪、流甚至冰等水平荷载，因此海上风机的建设较陆上风机需要更为先进的工程技术给予支撑。
海上风力发电技术现状及发展趋势
海上风力发电技术现状及发展趋势一、本文概述随着全球能源结构的转型和清洁能源的日益重视，海上风力发电作为可再生能源的重要组成部分，正逐渐崭露头角。
本文旨在对海上风力发电技术的现状进行深入剖析，并展望其未来的发展趋势。
文章将首先介绍海上风力发电的基本概念、原理及其在全球能源转型中的重要性。
随后，将重点阐述当前海上风力发电技术的关键进展，包括风力发电机组的大型化、深远海风电技术的发展以及海上风电与海洋能的融合等。
在此基础上，文章将探讨海上风力发电面临的挑战，如海洋环境的复杂性、基础设施建设的高成本等。
文章将展望海上风力发电技术的未来发展趋势，包括技术创新、成本控制、政策支持等方面，以期为全球海上风力发电产业的可持续发展提供参考。
二、海上风力发电技术现状近年来，随着全球能源结构的调整与环保意识的加强，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，逐渐受到世界各地的重视。
目前，海上风力发电技术已经取得了显著的进步，并在全球范围内实现了商业化应用。
在技术层面，海上风力发电的关键技术主要包括风机设计、风机基础结构、海上施工与运维等方面。
风机设计方面，现代海上风力发电机组已实现了大型化、高效率、高可靠性，单机容量不断提升，以适应更为复杂和严苛的海上环境。
风机基础结构方面，随着技术的发展，已经形成了固定式基础（如单桩基础、三脚架基础等）和浮式基础（如半潜式基础、张力腿平台等）两大类，以适应不同水深和地质条件的需求。
在施工与运维方面，随着工程经验的积累和技术进步，海上风力发电项目的建设周期不断缩短，施工效率不断提高。
同时，随着远程监控、智能诊断等技术的应用，海上风力发电项目的运维管理也日趋智能化、精细化，有效提升了项目的运营效率和安全性。
在全球范围内，欧洲是海上风力发电技术的先行者和领导者，特别是英国、德国和荷兰等国家，已经建成了一批规模化的海上风力发电场。
亚洲地区，特别是中国，近年来在海上风力发电领域也取得了显著的进展，已成为全球海上风力发电市场的重要力量。
国内外海上风电场现状及其基础设施研究
造
船
学 术 论 文
并开始实施第 １ 批示范计划；③ １９ ～１９ 年 ，开发中型海上风电场；④ １９ ￣２０ ９ １ ９８ ９９ ０５年，开发大型 海上风 电场和研制大型风力机 ；⑤ ２ ０ 年 以后 ，开发大型风力机海上风电场。 ０５
瑞 典 １９ ９ ０年安 装 了第一 台海 上示 范风 电机 组 ，单机 容量 为 ２０ Ｗ 。 ２ｋ 丹 麦 １９ 年建 成 了 Ｖｉｄｂ ９１ ｎ ｅｙ风 电场 ， １ 由 Ｂ ｎｓ ５ ｋ 的风 电机组 组成 ， ９ ５年 、 ０ ０ 年 、 １台 ｏｕ ０Ｗ ４ １９ ２０
海基 座 。 英 国是最 早开发 海上 风 电场 的国家 之一 ，所 进行 的两项 研究 Ｆ Ｏ Ｔ 和 ＭＵＦ Ｗ （ ｌｐｅ Ｕ ｉ Ｌ Ａ Ｏ Ｍｕｔ ｌ ｎｔ ｉ
Ｆｏｔ ｇ Ｏｆ ｈｒ ｎ ａｍ） 出两 种 浮 置 式 基 础 的 设 计 概 念 ， 一 种 为 漂 浮 式 （ｕ ｙ ｔｐ ｕｐ ￣ ｌａｉ ｆ ｏｅＷｉｄ ｆ 提 ｎ ｓ ｒ ｂ ｏ ｙｅ ｓｐ ｏ ｓ ｕｔｒｓ，塔 架 、 浮 体和 锚 泊 装 置 ，包 括 风 电机 组 组 成 的 浮 置 结构 浮 于 水 面上 ；另 一 种 为 半潜 式 ｔ ｃｕｅ） ｒ ｆｅ ． ｂ ｅｓ ｌｓｐ ｏｔｔ ｃ ｒ） ｓｍｉｕ ｍ ｒｉ ｅ ｕｐ ｒｓｕｔ ｅ，浮体 结 构位 于海 面 以下 ， 由锚泊 系统 固定 ，其 上可 安装 多 台风 电 ｓ ｂ ｒ ｕ
清 洁 能源 。当今 世界 上风 力 发 电正 以 ３ ％年 增 长率 速度 发 展 ，与 陆上 风 力发 电相 比，海 上 风速 大 且 ０ 稳 定 ，利 用 小时数 可 达 到 ３ ０ ｈ以上 。同容量 装 机 ，海 上 比陆上 成本 增 加 约 ６ ％，电量增 加 约 ５ ％ ００ ０ ０ 以上 。 国 ２ ０ 我 ０ ７年 启动 的 国家科 技 支撑 计 划将 能 源作 为 重 点领 域 ， 出要 在“ 提 十一 五 ” 间组织 实 施 期
海上风力发电机组载荷设计工况研究及对比分析
海上风力发电机组载荷设计工况研究及对比分析作者：廖丹来源：《科技视界》2017年第08期【摘要】基于海上风电机组，本文主要分析介绍了海上和陆地风力发电机组工况上的区别，并依据海上风力发电机组的设计工况和模型分析方法，用Bladed软件进行海上风电机组的载荷计算，并与相应的陆上机组载荷进行了简单对比。
【关键词】海上风电机组；海上机组设计工况；载荷计算0 概述海上风力发电机组开发时，前期主要针对海上风资源研究（基本原理，风数据/坐标数据获取，模型方法，发电量，损失因素和不确定因素，预测），最重要的是对海上风载和浪载（载荷来源，工况与模型，浪载（疲劳和极限载荷）的分析和评估，之后再利用Bladed软件进行风波联合载荷等海上风电特殊载荷的计算。
1 陆上风力发电机组设计载荷工况[1]陆上风力发电机组设计载荷工况包含以下八大类工况（DLC）：（1）发电工况（1.1～1.9）：风机模型应考虑风轮不平衡、风轮制造所规定的最大质量和气动不平衡限制、最佳运行工况实际同理论的偏差。
在计算中应假设各种情况的最不利组合，如风向改变与典型偏航角度误差组合与电气接头损坏组合，应包含由大气湍流引起的载荷要求。
1.3和1.6～1.9规定了作为风力发电机组寿命评定的可能临界事件的瞬态情况。
在DLC1.4和1.5中，考虑了由于外部故障和电气接头损坏引起的瞬变事件。
（2）发电和产生故障（2.1～2.3）：假设控制和保护系统的任何故障，或电气系统的内部故障（如发电机短路）在发电期间发生。
其中2.1，控制系统故障属正常事件。
2.2，保护系统或内部电气系统故障为罕见事件。
如果某一故障没引起立刻停机，随后的载荷可导致结构产生明显疲劳损伤，则应在2.3中定义这种工况持续的时间。
（3）启动（3.l～3.3）：包括从静止或空转状态到发电这一过渡期间产生载荷的所有事件。
（4）正常关机（4.1～4.2）：包括从发电到静止或空转状态的正常过渡期间产生载荷的事件。
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海上与陆地风机发电机组设计载荷工况的分析对比邓英温和旭姚兴佳衣传宝王建国沈阳工业大学风能技术研究所 110023 沈阳辽宁摘要文章从兆瓦级风力发电机的结构特点和应用范围角度上，给出了海上和陆地风力发电机组主要特点和区别，特别是较详细的给出了海上风力发电机组四种工况41个条件下的载荷工况，与陆地风力发电机组IEC规定的载荷工况进行对比，得到机组设计中正常工况载荷、极端工况载荷、特殊工况载荷及安装运输工况载荷的主要特性，海上和陆上风机的载荷工况特点；特别是提出了设计中应当注意的几个问题，在进行技术设计时，首先是机组安全设计，然后是可靠性和使用寿命设计，最终达到海上风力发电机组可靠稳定运行。
1、概述随着陆地风力发电技术的的日益成熟，陆地上的有限风能相继开发，人们又想到了海上丰富风能资源，考虑建设海上风电场。
海上风电场的风速高于陆地风电场的风速，但海上风电场与电网联接的成本比陆地风电场要高。
综合上述两个因素，海上风电场的成本和陆地风电场基本相同。
这样一股建设海上风电场的的热潮在世界范围掀起，海上风力发电机的组成为业内关注的焦点，它与陆地风力发电机组的区别主要体现在地基建设的难度高，机组各部件载荷比陆地机组强度大，安全设计采用特殊安全等级。
从外部特征上表现在不同之处如下：（1）、电网连接国外好多海上风电场电网没有直接并网，而是采用AC(交流输电线)方式并入该地区的输电系统。
但有些风电场如瑞典、挪威和德国的其联网方式采用直流方式，输电方式采用高压直流输电。
（2）、敷设海底电缆海上风电场通过敷设海底电缆与主电网并联，为了降低捕鱼工具、锚等对海底电缆造成破坏的风险，海底电缆必须埋起来。
如果底部条件允许，可用水冲海床(使用高压喷水)，然后使电缆置入海床而不是将电缆掘进或投入海床，这样做的方法最好。
（3）、联结电压对于120-150兆瓦容量的风电场与30～33千伏的电压等级相联时，每个风电场中，会有一个30～150千伏变电站的平台和相应的辅助设备。
与大陆的联结采用150千伏电压等级。
（4）、远程监控海上风电场远程监控要比陆地远程监控更重要一些，海上风电场的工作人员难于跑到现场观测机组，采用远程智能监控更利于运行管理。
（5）、定期检修在天气条件比较恶劣的情况下，维修人员很难接近风机，风机得不到正常检修和维护，就会存在安全隐患。
所以，确保海上风机高可靠性显得尤其重要。
对于一些偏远的海上风电场，应合理设计风机的定期检修程序。
（6）、实验运行为了保证机组的可靠性，海上风力发电机组必须通过实验运行，来验证机组的可靠性。
上述这些仅仅是海上风机外部的特点，海上风电机组设计载荷工况则完全体现了与陆地机组的运行环境的不同特点。
2、陆地风力发电机组设计载荷工况根据IEC标准参考文献[1]，陆上风力发电机组的设计规定载荷工况条件分成几种情况，包括正常载荷工况、极端载荷工况、特殊载荷工况（停机和故障状态）及运输载荷工况。
发电工况（DLC1.1~1.9）：风力发电机处于运行状态，并有电负载。
设定设定的风力发电机组构形应考虑风轮不平衡的影响。
在设计计算中应考虑风轮制造所规定的最大质量和气动不平衡限制此外，在运行载荷分析中，应考虑实际运行同理论上最佳运行工况的偏差，如偏航角度误系统跟踪误差。
在计算中应假设各种情况的最不利组合，如风向改变与典型偏航角度误差组合（DLCI . 8 ) 与电气接头损坏组合（DLCI . 5 ）。
设计载荷情况（DLC1. 1 ~1 . 2 ）包含由大气湍流引起的载荷要求DLC1 . 3 和1 . 6 ~1 . 9 规定了作为风力发电机组寿命评定的可能临界事件的瞬态情况。
在DLC1.4和 1 . 5 中，考虑了由于外部故障和电气接头损坏引起的瞬变事件。
发电和产生故障（DLC2 . 1 ~ 2 . 3 ) 控制和保护系统的任何故障，或电气系统的内部故障（如发电机短路），对风力发电机组负载有明显影响，应假设它们在发电期间有可能发生。
对于DLC2 .1 ，控制系统出现的故障属正常事件。
对于DLC2 . 2 ，保护系统或内部电气系统出现的故障为罕见事件，如果某一故障没引起立刻停机和随后的负载可导致结构产生明显疲劳损伤，则应在DLC2. 3中定义这种工况持续的事件。
启动（DLC3 . l~3 .3 ）这种设计工况包括从任一静止位置或空转状态，到发电过渡期间对风力发电机组产生载荷的所有事件。
正常关机（DLC4.1~ 4.2 ）此设计工况包括从发电工况到静止或空转状态的正常过渡期间对风力发电机组产生载荷事件。
应急关机（DLCS . l ）由于应急关机引起的载荷。
停机（静止或空转）( DLC6.1~ 6 .2 ）停机后的风力机风轮可能处于静止或空转状态，采用极端风况对其进行设计。
如果某些零部件产生明显疲劳损伤（如由于空转叶片重量引起的），还应考虑在每个适当风速下所预期的不发电小时数。
电网损坏对停机后的风力机影响.停机和故障状态（DLC7 . 1 ）当电网或风力发电机故障引起停机后的风力发电机组正常特性变化时，应要求对其进行分析，在停机工况中，如果风力发电机组正常特性变化是由任一非电网损坏故障引起时，应作为工况考核之列。
故障状态应当同极端风速模型（EWM ）及一年重复周期相组合。
运输、组装、维护和修理（DLC8.1 ) 制造商应规定风力发电机组运输、组装、维护和修理所假定的所有风况和设计工况。
如果它们对风力发电机系统产生显著载荷，则在设计中应考虑最大允许风况。
载荷计算应考虑以上设计载荷情况，也应考虑由风力发电机组自身（尾流诱导速度、塔影效应等）引起的空气流场扰动；三维气流对叶片气动特性的影响（如三维失速和叶尖气动损失）; 非定常空气气动力学效应；结构动力学和振动模态的藕合；气动弹性效应。
3、海上风力发电机组设计的载荷工况与陆上风电机组相同，海上风力发电机组也是正常载荷工况、极端载荷工况、特殊载荷工况及运输载荷工况，所不同之处在于，在陆地风机载荷工况基础上多加了海上特定的海波工况载荷[5]。
3.1正常载荷工况如表一定义如下：N1.0与陆上风机具有相同的定义，载荷等于海波载荷与风载荷之和；N1.1、N1.2、N 1.3、N1.4、N1.5为运行工况发生变化时，加上海波载荷突减的情况。
N2.0正常启动时的风载荷加海波载荷的情况，N2.1阵风启动时，海波载荷突减的情况。
特别是规定了机组正常运行温度发生变化时的海波载荷突减的工况。
表一海上风机与陆地风机正常载荷工况对比3.2、极端载荷工况海上风力发电机在极端的外部条件下运行的载荷工况，定义见表二。
从表中的定义可知海上风机极端载荷工况等于所有的极端风况条件再加上极端海波工况。
表二、海上风机与陆地风机极端载荷工况对比3.3特殊载荷工况海上风力发电机在特殊的外部条件下运行的载荷工况，定义见表三。
从表中的定义可见所有的陆地风机的特殊工况条件再加上特定的海波工况。
表三、海上风机特殊载荷工况3.4安装载荷工况海上风力发电机在安装和运输的外部条件下的载荷工况，定义见表四，从表中的定义可见停机和静止工况条件再加上特定的海波工况或用户的定义。
4、海上和陆地风力发电机的结构设计应注意的问题通过上述的分析对比：海上风力发电机的载荷工况受具体的外部条件和自身运行条件的共同影响，当进行机组结构设计计算时，载荷工况通常包括正常的外部条件和自身运行条件的共同影响，正常的外部条件和故障条件的共同影响，极端外部条件和自身运行条件的共同影响。
外部条件和自身运行条件可以假设为能够独立的统计给出，由于极端的外部条件和故障条件的共同影响很少出现，故在设计时可忽略不计。
设计时除重点考虑极端载荷工况E1.0、E1.1、E1.2、E2.0、E2.1和S1.1~S1.4作设计计算输入外，还特别需要分析计算突减海波载荷对机组整体性能的影响。
如温度对载荷工况的影响，文献[6]规定安全系数γF选1.5，可见特定的海波工况，与陆地相比有极大的不同。
尤其是机组的疲劳载荷，设计结构时应重点考虑，还应根据机组海波载荷变化引起的载荷突增和突减的情况，进行计算对比和设计对比，保证机组的可靠性及使用寿命基础上，寻求最优结构设计。
参考文献：[1]JB/T 10300-2001 风力发电机组设计要求风力机械标准汇编中国标准局出版社 2006[2] Engineering Sciences Data Unit (ESDU): Wind Engineering, Vol. 1, London, 1994[3] American Petroleum Institute (API): Recommended Practice for Design and Construction of Fixed Offshore，Platforms, PR 2A, Chapter 2.3.6: Earthquake, Washington, 1987[4] European Wind Turbine Standards, Load Spectra For Wind Turbine Design, JOULE II (JOU2-CT93-0387)，Project results, European Commission EUR 16898 EN[5] Sarpkaya, T. and I. Isaacson. Mechanics of wave forces on offshore structures. Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1981. ECN-C–04-042 23 Wave loads on offshore wind turbines[6] ] J.M. Peeringa.Wave loads on offshore windturbines .ECN-C–04-042.April 2004。