海上风电水动力学关键技术问题
海上风电的发展现状及关键技术研究
海上风电的发展现状及关键技术研究作者：万宏罗文东谢国华来源：《科技资讯》2023年第24期摘要：风能是一种可再生的洁净能源，在新能源越发得到关注的情况下，风能利用也被各国先后提上日程。
以海上风电的发展现状为切入点，分析中外有关技术现状，在此基础上研究其关键技术，包括基础结构设计、建设区域选择、资源评估、重点参数计算以及辅助性技术等。
最后简析海上风电的技术难点，提出发展建议，为未来的风电建设提供参考。
关键词：海上风电基础结构通信活动风力资源中图分类号： TM75 文献标識码： A 文章编号： 1672-3791（2023）24-0070-03海上风力发电技术简称海上风电，是指以海上作业平台为基础、利用风力进行发电的综合性技术，其特点在于绿色无污染、可再生能力强。
与地面风力发电相比，海上风力发电不存在噪声、建设地形限制，这为其大规模运用提供了空间。
当前，各国都在广泛利用风力发电技术，我国东南沿海各地也在尝试利用风能进行发电，且收效良好［1］。
从可持续发展、科学发展的角度出发，加强洁净能源的利用已大势所趋，《中华人民共和国可再生能源法》《关于完善风力发电上网电价政策的通知》的颁行也为各地海上风电系统建设和发展提供了明确思路。
在此背景下，分析海上风电的发展现状及关键技术具有一定的积极意义。
1 海上风电的发展现状1.1 国外发展情况洁净能源的利用始于西方，包括海上风电技术。
当前，欧洲各国家和美国的海上风电技术具有一定的技术优势。
20 世纪80 年代，石油危机以及环境污染等因素对发达国家的影响日渐突出，这也使发达国家更重视新能源的研究。
到20 世纪90 年代，北欧和西欧一些工业强国开始大规模尝试海上风力发电，已知全球最早的海上风电机组由瑞典建设并投入使用，命名为Windworld，其容量为220 kW。
随后，荷兰和丹麦等国家先后组织海上风电研究，这一阶段的海上风电机组主要集中于浅水区域，不超过海岸线100 m［2］。
海上风电场及其关键技术发展现状与趋
海上风电场及其关键技术发展现状与趋摘要：随着社会不断向前发展，经济水平不断提高，用电需求的保证成为各国必须确保的基本问题。
然而，传统的火力发电所造成的煤炭资源大量开采以致储量不足和大气污染以及全球变暖等诸多问题亦接踵而至。
海上风电具有清洁、安全、可持续的特点，在世界各国能源战略的地位不断提升，为全球低碳经济发展提供了有力支撑，为人类应对气候变化提供了重要选项，具有广阔的发展前景。
基于此，本文就针对海上风电场关键技术的应用现状及发展趋势进行了分析。
关键词：海上风电场；关键技术；发展趋势中图分类号：TM75 文献标识码：A引言在可再生能源技术中，风力发电是最成熟、最具大规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。
与陆上风电相比，由于海洋环境的特殊性，海上风电的开发仍然存在一些问题，如施工难度大、运营维护困难以及成本更高等。
但海上风电的优点也同样明显：海上风速通常较陆上风速更高，因而同等条件下海上风力发电机的发电量要高于陆上；海上很少有静风期，因而海上风电具有更高的利用小时数；与陆地复杂的地形相比，海上的环境简单，更均匀的风速对设备损坏更小；海上风电不需要占用土地资源，更适宜大规模开发；与陆上风电相比，海上风电一般更靠近负荷中心，可以减少输电损失，电力的消纳也有保障。
凭借这些优点，海上风力发电将成为未来风电技术研究的重心和前沿，并成为未来风电产业发展的主要方向。
1 海上风电场特点⑴风电机组数量多。
尽管从现有海上风电场的角度来看，风力涡轮机的单位容量继续增加，但大多数海上风电场的单位容量都集中在(2-6)MW范围内。
结果，大型海上风电场通常设置有十个甚至十几个单元。
⑵风电场内部电气线路长。
由于风车和跟随风车的叶片长度的限制与影响，风车之间的距离通常为500-600m。
此外，海上风电场通常离海的距离超过10km，而拟议的海上风电场甚至超过30km。
因此，大型风力发电场需要在几十公里内甚至上百公里内的电缆。
海上风力发电及其关键技术分析
海上风力发电及其关键技术分析摘要：随着我国社会的不断发展和能源的日益短缺，低碳环保的理念已经引起人们的关注，并被应用到电力企业中，企业越来越重视清洁新能源的开发利用。
本文探讨了海上风力发电及其关键技术。
关键词：海上；风力发电；关键技术引言能量转换技术是现代人类社会生产和生活中最关键的技术之一，而发电技术是影响最深远的技术之一。
因此，利用自然能源最有效的方式是先将这些能源转化为电能，向个人或企业用户提供电能，然后根据具体使用需要将其转化为动能、热能、光能等形式。
1 海上风电的概述虽然一些学者在20世纪70年代提出了使用海上风力发电的假设，但直到上世纪末才真正开始全面的科学探索和具体应用。
这是因为与陆上风力发电技术的研究相比，可以看出海上风力发电面临的繁琐的施工地质条件缺乏成熟的参考工程技术作为基础，对于海水的波浪冲击和风向变化，还不能形成一套实用的计算标准和分析标准。
此外，由于受工程环境和运维技术需要等诸多因素的影响，海上风电场建设缺乏丰富的经验作为参考依据，导致海上风电场建设的规模和回报率存在一定的安全隐患，因此，海上风力发电的商业推广才真正开始于近十年来相关技术的不断成熟。
2 海上风力发电的优势海风比陆风有很大的优势。
首先，当风吹过陆地时，风的大小和方向会发生变化，因为陆地非常粗糙，有许多障碍物。
但由于海面相对平坦，摩擦力小，海洋风速小，风向相对稳定。
其次，由于海风比陆风更稳定、更强，因此无需建造该装置。
塔太高，这降低了风力涡轮机的成本。
据统计，距海岸线10公里的海域风速通常比沿海地区高20%左右，发电量可增加70%。
因此，海上风力发电不仅成本低，而且产量高。
最后，海面上的气流是稳定的，海面是复杂的，海上发电机不需要承受太大的工作强度。
陆上使用寿命为20年，海上发电机组的使用寿命可延长至25至30年。
此外，海上风力发电不受噪音、电磁、鸟类等因素的影响。
3 海上风电与陆上风电的对比及其技术难点3.1 海上风电与陆上风电的对比（1）随着高度的变化，近海风速呈下降趋势。
海上风电场及其关键技术发展现状分析
海上风电场及其关键技术发展现状分析摘要：风力发电属于近些年来世界各国普遍较为关注的一种可再生能源开发方案，这一技术发展速度较快，已经得到了全面落实与开展，而海上风力发电由于干扰较小，并且风力发电量较大，因此广受欢迎与重视。
江苏省具有较长的海岸线，具有良好的风力发电条件。
本文主要针对海上风力发电关键技术进行分析，希望可以起到参考的作用。
关键词：海上；风力发电；关键技术随着现如今非再生能源逐渐稀少，能源问题已经成为人们关注的重点。
能源危机的出现，意味着人们必须要寻找更加合理的能源获取方式，而风力就属于一项较为关键的可再生能源。
通过海上风力发电，可以有效地完成供电，而发展这一类的新能源是我国未来走向可持续化发展的关键途径。
因此，必须要针对海上风力发电技术进行分析讨论，积极优化技术体系，提升工作质量。
一、海上风力发电建设的主要趋势（一）技术整体发展速度较快风力发电不需要消耗非再生能源，同时也不会污染环境，属于一种发展潜力巨大的清洁能源技术，不仅拥有环保效益，同时也具有一定的社会效应。
随着风力发电技术的不断优化与改进，现如今风力发电生产成本也开始逐渐降低，我国各地都开始建设风力发电场。
由于海上风力资源更加丰富，并且风速也更加稳定，因此适合在海上建设大功率风力发电机组，不仅节约用地，同时对环境造成的影响比较小，这意味着现如今我国风力发电技术不断提升与改进。
以江苏省为例，现如今我国江苏省建设了江苏如东海上风力发电场、江苏东台海上风力发电场，都属于主要的海上风力发电场所[1]。
江苏开发风力发电资源具有巨大的优势和好处，可以缓解江苏省一次能源不足、用电荒等问题，更有效的促进地方经济走向发展与改革，因此可以说这一技术属于建设生态大省的一项关键要求。
（二）单机容量提升现如今大型风力发电机组一般都会选择水平轴风力发电设备，这一设备包括风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件。
大型风力发电机组的单机容量越大，意味着发电能力越强，而对于技术的需求也就越高。
海上风电智能运维关键技术与发展建议
海上风电智能运维关键技术与发展建议摘要：海上风能总规模为陆上风能的２～３倍，且风质量更加稳定。
英国、法国、德国、荷兰等欧洲风电强国均出台１０ＧＷ量级海上风电规划，美国计划２０３０年完成３０ＧＷ海上装机容量，韩国、日本、越南等亚洲国家预计２０３０年完成２５ＧＷ海上装机容量，海上风电已成为业界全新的“蓝海战场”。
在海上风电蓬勃发展之际，滞后的运维技术成为其进一步发展的隐忧。
传统风电运维是平面化、后置化的，只能在单一或少量参数背景下探讨风机状态，运维过程中依赖专业人员的主观判断，各流程相对孤立，难以保持信息的实时流通。
关键词：海上风电;智能运维;关键技术;发展建议引言风能是一种清洁的可再生能源，其分布面广，经济、环保价值高，是目前最有发展前景的新型能源之一，而风力发电技术在近年来也有了巨大的发展，例如由恒速恒频控制发展为变速恒频控制、由定桨距控制发展为变桨距控制、由齿轮箱驱动发展为直接驱动等，针对风力发电机组的驱动控制已经成为新能源发电研究当中的热点。
目前，风力发电机组正朝着高控制性能的方向发展，而优越的控制性能需要更加灵活、智能的控制方法，研究风力发电机组控制方法对整个风电机组安全、可靠、高效的运行尤为重要。
1、风力发电技术现状分析与常规电能一样，风能并没有变成绝对单独和重要的资源。
因为风能取之无穷，用之不懈。
它能够无穷期地为人们提供服务。
而且风能的运用很简洁容易。
因为我们都明白，当大多数资源被人类利用时，必须经过一个重复的步骤。
而且，在应用中所需的机械设备和仪器的构造往往更繁杂，精密而且贵重。
所以，风能的运用也非常简单。
它能够随时运用，而不会影响周围环境[1]。
由于风能具备足够的动力。
实际应用经历证明，如果速度超过3m/s，风力发电就可能启动。
而众所周知，风能开发流程就是依靠风力涡轮机将风能转化为机械能，进而带动发电机发电。
在发电过程中，它一般是由功率单元、调频器、调压器和一些有关调节单位所构成。
海上风电发展存在的问题及对策建议
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海上风电阶段经验总结
海上风电阶段经验总结近年来，随着国家对可再生能源的支持力度逐渐加大，海上风电作为一种新兴的清洁能源形式也得到了越来越广泛的应用。
海上风电的优点明显，比如风力更稳定、安装容量更大等，但同时又存在着很多挑战和难点。
在发展海上风电的过程中，我们积累了不少经验，本文就此做一些总结。
一、技术难点悬浮系统：海上风电与陆上风电相比，唯一有着很大区别的是其悬浮系统。
由于风机是安装在海上，如何保证风机稳定悬浮是一个亟待解决的问题。
海上风电的悬浮系统一般有以下几种：1. 降低压力式：通过在塔底部形成低压区，使得风机稳定悬浮。
这种方案简单，但是不太稳定；2. 浮动式：将风机固定在浮标上，这种方案稳定性不错，但是制造和维护成本比较高；3. 杆式：通过固定在某种杆子上，如斜拉杆、悬链杆等，这种方案稳定性挺好，但是适用范围比较有限。
海上风电悬浮系统方案的选择，需要根据具体的海况、安装环境和成本等综合考虑。
电力输送：由于海上风电平台距离陆地远，需要建设海底电缆输电系统，这也是一个技术难点。
在电缆敷设过程中，需要考虑海底地形、电缆保护、电缆连接等问题。
同时，海上风电平台上生产的电力还需要通过海底电缆输送到陆地上，这个过程中还需要考虑输电容量、稳定性等方面的问题。
二、管理难点设备维护：海上风电设备的维护工作是一个颇具挑战的工作。
一方面，海上环境复杂，由于海上风电设备所处的环境恶劣，从而对设备的运维和维护产生了较大困难。
另一方面，海上风电设备的维护成本普遍比陆上风电设备高，不仅维护周期短，而且维修的成本高，对管理者提出了更高的要求。
人员训练：海上风电是一个非常危险的行业，很多工作都是在危险的高空和海面上进行，因此对相关工作人员的培训十分重要。
需要培养专业的工程师和技术人员，提高技能和安全意识，以确保在海上风电建设和运营过程中的安全和可靠性。
三、未来展望海上风电是一种未来可持续发展的能源形式，但是，在其发展过程中还有很多需要进一步解决的问题。
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。
海上风力发电的关键技术
海上风力发电的关键技术１、概述随着海上风电场建设的推进，一些关键技术左右了海上风电场建设的施工周期，掌握了这些关键技术，就能够高质量地完成海上风电场的建设。
海上风电涉及诸多关键技术，以及开发运营、环境和市场潜力。
海上风能项目评估，涉及环境评估、风能评估等。
２、关键技术（1）基础结构由于风电机组的基础往往会承受水动力、空气动力双重载荷作用，因此，需要综合考虑风及波浪载荷、支撑结构和风电机组机头的动力学特性以及风电机组控制系统的响应等因素。
海上风电机组的安装与维护成本远远高于陆上风电机组，这就对其可靠性提出了较高的要求。
风电机组的基础是决定风电机组可靠性的重要因素之一，基础是否稳定对于海上风电机组而言起着至关重要的作用。
常用的基础形式有：①单桩固定式基础；②三脚架固定式基础；③重力固定式基础；④漂浮式基础等。
其中，漂浮式海上风电机组依赖漂浮式基础，由于能够较大程度地利用深海的风能资源，成为深海风能利用的主要方式，目前已有多个国家建立或者正在规划建设漂浮式海上风电场。
相对固定式风电机组，漂浮式风电机组增加了浮式基础和锚泊系统，其外界载荷条件比固定式风电机组复杂，除了受通常的风浪载荷以外，还因漂浮式风电机组本身由于基础漂浮不固定，其漂浮特性对风电机组发电性能也有较大影响，需要考虑漂浮特性对风电机组的影响，如低频响下的漂浮式风电机组塔架的动态响应，漂浮式风电机组叶片和塔架的长周期极限载荷，漂浮式基础的波浪载荷计算和锚泊系统建模，并通过建立漂浮式风电机组的性能分析模型，研究漂浮特性对风电机组发电性能的影响。
分析结果表明，漂浮特性对风电机组的发电性能影响较大，需要针对漂浮式风电机组进行改进设计。
下表所示为某５ＭＷ漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数。
５ＭＷ漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数（2）场址选择场址选择需要综合考虑多种因素，如：①风资源情况；②项目建设许可；③获得的场址海域使用权；④附近电网基本情况，包括陆地变电站位置、电压等级、可接入的最大容量以及电网规划等；⑤场址基本情况，包括范围、水深、风能资源以及海底地质条件；⑥环境制约，包括当地旅游业、水中生物、鸟类、航道、渔业和海防等负面影响等。
海上风电智能控制与运维关键技术
海上风电智能控制与运维关键技术摘要：现如今，我国对于可再生能源的利用开发越来越重视，随着国家“碳达峰，碳中和”能源和环境战略的提出，风电、光伏等清洁能源的规划和建设速度持续加快。
截至2021年年底，全国风电装机容量约3.3亿kW，同比增长16.6%。
2021年我国风电新增装机容量4757万kW，在我国众多的清洁能源形式当中，风电目前占有最大的容量比例和市场份额。
海上风电具有清洁、安全、可持续的特点，在世界各国能源战略的地位不断提升，为全球低碳经济发展提供了有力支撑，为人类应对气候变化提供了重要选项，具有广阔的发展前景。
关键词：海上风电；智能控制；运维关键技术引言据全球风能理事会（GWEC）统计，中国截至2020年的累计装机容量已达到9898MW，距第一名的英国（10206MW）仅差308MW。
2021年上半年，我国风电新增并网装机1084万kW，其中海上风电新增装机214.6万kW，已超越英国位居全球第一。
海上风电是“十四五”期间最后平价的新能源赛道，拥有更大的发展潜力，有望成为发展最快的新能源细分赛道。
1海上风电发展情况“十二五”时期，国家陆续出台了多部海上风电的专项政策，推动我国海上风电发展步入快车道。
“十三五”以来，我国海上风电并网规模持续增长。
经过十余年的努力，我国已成为全球最重要的海上风电市场之一。
2019年，我国新增装机容量239.5万kW，位居世界第一。
截至2020年底，累计并网装机容量约900万kW，位居全球第三。
根据国家“十四五”能源规划，预计“十四五”期间可保持平均每年600万kW的增长规模，2025年我国海上风电年新增装机将达到1200万kW，行业年均复合增速达到44%，三年累计增长200%，成为发展最快的新能源细分赛道；2025年底预计我国海上风电累计吊装容量达到4800万kW，海上风电市场空间较为可观。
2海上风电智能控制技术2.1极端工况载荷安全控制技术台风是海上风电可能遇到的典型极端工况。
关于风力发电技术关键问题的研究
关于风力发电技术关键问题的研究摘要：当下，我国面临严峻的能源紧张的局面，为促进电力行业实现健康、可持续发展，就需要科学合理的开发与利用风能。
科技的发展与进步，极大的促进了风电发电技术的发展，作为一项极其复杂的综合性技术，与多方面的内容息息相关，如力学、空气动力学、机械学、材料学、自动控制等，也是当前风电行业的重点研究内容，为提高发电效率与改善发电质量，就需要有效控制风轮，调整风能代销、控制变换器与发电机等。
关键词：风力发电；技术；关键问题1风力发电控制技术1.1风轮控制技术第一，叶尖速比控制。
风轮风叶尖端在风力作用下，其转动线速度即为叶尖速，叶尖速比是叶尖速与该时间段风速的比值。
为有效控制叶尖速比，可控制该比值，在此基础上实现对风机系统的有效优化。
对不同风速进行充分考虑，然后将最佳叶尖速比确定下来，因自然风的速度与大小不能调节、控制，则为保证控制功能的完全实现，就需要有机调整与改变叶尖速，如风轮转矩，通过对风轮最外缘速度的调节可实现对该速比的有效优化。
第二，功率信号反馈控制，关于风轮功率信号的控制可以借助该方法，风轮功率在运行过程中会随着条件改变而出现一定改变。
在绘制最大功率曲线时可以通过对功率关系的分析实现，然后陆续展开后续操作。
在实践过程中认真对比、分析最大公路与实际输出功率，在得到二者差值的基础上对风轮浆矩进行有机调整，从而能够取得最大化的风轮运行功率。
该方法对于控制成本的降低十分有效，但是值得一提的是在风机运行当中，在获取最大功率曲线时存在一定技术难度。
第三，爬山搜索控制。
利用该方法来控制风机功率点时，其图像与抛物线具有一定相似性，最大功率点即为最高处。
若不能确定当前工作点位置，关于风轮转动速度可以适当增加，这对于系统输出直流功率的改变十分有效，在直流功率增大的情况下，可以在抛物线左侧发现最高点，反之在右侧。
同时，这种方法可及时找出最大功率点，然后有助于风轮转速的确定。
但是，风轮转动过程中所产生的惯量较大，很难改变其转速。
海上风电场运行控制维护关键技术综述
海上风电场运行控制维护关键技术综述摘要：海上风力发电具有运行即生产的特点，运维是海上风电场投入正常运营后的主要活动，科学合理的海上运维是海上风电场管理的科学保障。
根据目前国内海上风电场建设的主要类型及运行保障需求，海上风电场的运维内容主要包括风电机组、塔筒和风机基础、海上升压站、海底电缆等设备日常巡检、定期维护及故障处理，配备专用维修工具及运维施工船等交通工具。
关键词：海上风电；运行控制；维护技术1海上风电运维范围1.1风电机组维护风机运维是海上风电场运维的关键。
海洋环境的特殊性不仅给风机的可靠性提出了更严格的要求，也为风机维护的可及性即进入海上风机的方式提出了更高的要求。
海上风机的可及性是海上风机维护与陆上风机维护的最显著差异，也是海上运维方案的焦点。
风电机组的维护内容包括发电机、主传动链、偏航系统、液压制动系统、散热及集中润滑系统、桁架、起重机、机舱罩、导流罩、叶片、变桨系统、机舱控制柜、传感器、防雷系统等部件的日常维护及定检维护。
1.2塔筒和风机基础塔筒和风机基础的维护主要包括风电塔筒及相关机械设备的维护、风机基础的基本维护、防腐蚀等。
塔筒的常见故障模式是疲劳，常见问题是螺栓松动、表面环境污染、腐蚀、裂纹和塔架的间接失稳。
塔筒运维工作的重点检查内容包括整体检查、内部结构、灯具检查、竖梯、防坠绳、电梯（助爬器）和工作平台检查、焊接检查、标准件螺栓扭矩检查等。
1.3海上升压站根据海上升压站的功能，其组成部分一般由中压配电系统、主变压器、高压配电系统、控制系统及辅助系统组成。
中压配电系统主要用于电能汇集，所有风电机组所发出的电能通过中压海缆送到海上升压站，接入到中压配电系统；主变压器主要用于电力电压的升高以便减少输送损耗；高压配电系统主要用于电能升压后传输、控制，国内高压配电系统的电压等级一般 220kV；控制系统包括所有风电机组的控制系统和海上升压站自身的控制系统。
辅助系统包括站用电源、消防设施、通风空调系统等。
海上风力发电所面临的困境
海上风力发电所面临的困境1、规划困局据业内人士透漏，“与陆上风电多建设在人烟稀少之地不同，海洋寸海寸金，各地方政府早已对自己的海域做出规划。
显然，在生态农业、养殖、旅游以及沿海城镇经济诸多选择中，目前仅能盈亏“平衡甚至亏本的海上风电并不是各级政府的首选项目。
在海上发展风电，不只是发改委、能源局说了算，海洋局是海域的直接管理部门，能源局的风电规划与海洋区域功能区划之间缺乏协调沟通，而地方利益在海上风电中也没有得到体现。
”[行业透视，2012年2月，田立群]2、技术瓶颈在海上建设风电场，所需风电设备的技术含量要大大超过陆上风电。
我国的风机制造企业，由于起步较晚，技术水平相比国外普遍落后，目前国内企业制造的大型风机，存在着稳定性不足的问题，而海上风机的维修时间较长，且成本非常高，这样也间接推高了海上风电场的投资成本。
在经营风险较大的情况下，一些企业对海上风电领域内的投资采取了观望的态度。
除了风机技术外，输电技术也是制约海上风电开发的关键技术。
要想解决海上风电的并网问题，我国需建设女全、稳定和高效运行的智能电网。
海洋工程技术在海上风电的开发过程中，同样是小可缺少的关键技术。
海上风电设备研制和风电场的建设可以说是海洋工程装备设计研发的一个重要领域，或者说是海洋工程装备的重要拓展领域。
目前海上风电场大都位于水深20m左右的近海海域，采用固基的着底式风电机塔。
今后将逐步向水深100m甚至几百米的海域发展，浮基海上风电场将是一种经济性和实用性兼顾的重要发展方向。
从保证海上风电塔(固基或浮基)、锚碇系统有效运行的观点而言，除了其本身的特殊要求外，与传统的海洋工程装备(如各类海洋石油平台)有相当多的共性关键技术问题。
3、成本问题建设海上风电场的前期项目多。
技术人员小仅要在海上竖起70米一100米高的测风塔测量风速，而且要开展地质勘探工作，详细了解海底地形。
在建设风电场时，技术人员要面对中、深海域和潮间带海域复杂的自然环境。
海上风电的若干关键技术综述
海上风电的若干关键技术综述海上风电是我国未来风电产业的重要发展方向，做好技术的研究与应用将直接关系到未来发展效果。
在本文中将就海上风电的若干关键技术进行一定的研究。
标签：海上风电；关键技术；综述一、引言在世界范围内能源需求量不断增加、环境污染情况愈发严重的背景下，对新的可再生清洁能源进行寻求可以说成为了现阶段最为重要的一项工作任务。
在风电事业不断发展的过程中，能够开发的陆地资源逐渐减少，同其相比，海上风场具有着更强的风能以及更为稳定的风力资源，且同时具有着噪声污染小以及土地资源占用率低的特点，并因此受到了各国的高度重视。
要想做好海上风电场的开发工作，技术的应用十分关键，需要做好相关技术的研究与把握。
二、海上风电关键技术（一）发电机设计在海上风电机组研制工作当中，其重要任务即在对风机利用率进行提升的基础上实现其维修率的降低，其维修率也将直接对风场经济效益产生影响。
在实际发电机设计当中，需要能够根据实际工作环境对电机结构类型进行确定。
对于双馈式发电机来说，其具有并网便捷、稳定性高以及风能利用率高的特点，但因齿轮箱的存在，使其在实际应用当中具有着较高的故障率。
直驱永磁同步发电机组取消了齿轮箱，具有着较高的可靠性以及电网功率因数，但在机舱空间方面则具有着较高的要求。
近年来，所开展的研究即在直驱发电机基础上对升速齿轮箱进行安装，以此实现对半直驱发电机的组成，能够在对风机故障率有效降低的基础上控制体积，能够更好的布置在机舱当中。
（二）叶片设计在额定容量下，风机在对应不同叶尖速比以及浆距角时都具有最大的风能捕获值。
对于海上风机来说，其通过大型叶片的应对具有较高叶尖速比进行获得，以此对风能的捕获量进行提升。
对于大型叶片来说，其在材料强度、质量以及刚度方面都具有着更高的要求，通过环氧碳纤维树脂的复合材料所制成的柔性叶片，则能够减轻约30%左右的重量，且能够根据实际海上风况变化情况对其空气动力型面进行改善，在对叶片受力状况以及空气动力响应的基础上增加风能的捕获量，且能够获得更高的运行可靠性，具有着较好的应用前景。
我国海上风电发展的主要问题及对策研究
我国海上风电发展的主要问题及对策研究摘要：近年来，我国对海上风电的发展越发重视，通过对海上风电发展的规划加快了海上风电的发展进程。
本文主要根据海上风电发展存在的问题给出了相应的措施建议。
关键词：海上风电发展；问题；对策；建议1 引言能源供应不足一直是全世界所共同面临着的难题，无论是对于任何一个国家来说，能源不足不仅导致经济发展缓慢，同时还会影响到每个公民的衣食住行，在这样强大的需求下，刺激着世界各国纷纷开始寻找新能源作为传统能源的替代品。
我国在“十二五”规划纲要中就明确的将新能源的开发纳入到国家发展的规划产业中来，要充分的利用我们广袤的海洋资源，利用潮汐、海风来进行发电，以减少传统能源供应不足的问题。
2 我国海上风电现状中国幅员辽阔，不仅拥有广袤的土地资源，同时还拥有丰富的海洋资源，我国的海岸线全长约18000多千米，广泛的分布着将近6000多个岛屿，因此可以充分的借助海洋资源的优势来弥补传统能源供应不足的问题。
新能源是一种清洁、无污染的新型能源，它具有与环境友好的特点，其中海洋上就拥有丰富的近海风能资源，据保守估计，我国的沿海一带水深达70米范围以内的风电开发潜力可达7亿千瓦，远远的满足当前国内能源供应的需要。
现阶段发展海上风电已成为我国风电发展的重要方向。
3 风电发展面临的主要问题3.1海上风电场布局相对集中虽然我国的海岸线较长，但是由于南北之间的跨度较大，所以海风资源分布不均，这就给我们风电开发带来了很大的难度，再加上国内的风电技术发展不成熟、海上开采难度较大以及高昂的项目造价，这都严重的约束着海上风电的布局，从整体来看，国内风力发电主要分布在广东、江苏以及福建的沿海一带，相对比较集中。
目前国内的风电分布潮间带和近海风带，累计风电装机容量达101.47万千瓦，并逐年呈现递增的趋势。
3.2海上风电技术开发水平不成熟，产业体系不健全由于海上风电技术的特殊性，所以它无论是在技术上，还是在资金方面，都是现阶段难于满足的。
海上风电关键技术及整体设计解决方案
© G O L D W I N D S C I E N C E & T E C H N O L O G Y C O ., L T D .海上风电关键技术及整体设计解决方案目录一、海上风电关键技术重大攻关方向二、海上风电机组健康诊断智能感知技术三、iDO海上风电支撑结构整体化设计技术一、海上风电关键技术重大攻关方向技术攻关方向1.大型海上风电机组超长超柔叶片技术2.大型海上风电机组主轴承技术3.液压变桨技术4.大型海上风电机组支撑结构设计技术5.柔性直流输变电一体化技术6.海上风电场群控制技术7.海上风电智能运维技术◆受制于国外的关键技术点柔性叶片的弯扭耦合技术 柔性叶片与变桨系统耦合的稳定性 叶片变形动态测试技术◆技术价值和意义叶片是影响风机性能和成本的关键部件，通过弯扭耦合控制实现叶片的自适应降载，降低叶片单位长度的成本。
通过合理的材料布置方案提高叶片面内的气动阻尼，提高叶片可靠性。
柔性叶片配合气动附件的设计方案可以减少叶片的失速风险，保证机组的发电量。
主要大部件项目类型/型号进口比例外资品牌国内生产比例进口原因主要技术来源及品牌叶片材料碳纤维UD 织物100%0技术领先Saertex （德国）材料碳纤维预浸料50%30%技术领先Saertex （德国）材料PVC 泡沫50%0国内产能无法满足意大利，Miracell,Diab 材料PET 泡沫85%15%技术领先3A （瑞士）,Armacell （比利时）,Gurit （英国）气动结构设计LM75.10%100%技术领先LM设计软件GH Bladed 、ANSYS 、Focus80%集成度高GH,ANSYS◆海上风电机组-叶片相关部件材料、软件等进口情况叶片技术趋势（1）叶片气动弹性分析技术对于下一代大型风力机的研制具有重要意义。
考虑气动弹性效应几何非线性后，翼型建模更加精细化和成熟化，从而满足大型超长叶片需求。
（2）未来将主动控制技术（AFC）引入叶片设计，可以实现低载荷和更轻量的设计。
论述海上风电存在的主要问题及对策
论述海上风电存在的主要问题及对策摘要：近年来海上风电发展势头迅猛，龙源如东150MW潮间带风电示范项目、中广核如东150MW近海风电示范项目、三峡集团响水200MW近海风电示范项目、华能大丰300MW潮间带风电示范项目等陆续建成投产，随着龙源振华2000T海上风电施工船的下水，海上施工技术逐渐成熟，海上风电的运维和后期维护，如防腐、防油污、海上升压站气体检测、海缆监测、船舶管理等成为海上风电发展的重点、难点。
本文旨在提出海上风电运营的重难点，探讨解决的办法。
关键词：海上风电；防腐；海缆；运维船。
一、海上风电发展的背景我国已经发展成为全球第一大风电装机国家，海上风电以其丰富的资源蕴藏量、较高的利用小时数获得了更多的关注度。
根据十三五规划，至2020年底，风电累计并网装机容量需确保达到210GW以上，其中海上风电并网装机容量达到5GW以上。
二、海上风电发展面临的问题2.1防腐问题与陆上风电相比，海上风电所处环境更为复杂，海洋大气区高湿度、高盐雾、长日照，浪花飞溅区干湿交替，水下区海水浸泡、生物附着等，造成了非常苛刻的腐蚀环境。
盐雾对风力发电机组的主要危害如下：盐雾与空气中的其他颗粒物在叶片静电作用下，在叶片表面形成覆盖层，严重时将影响叶片气动性能，降低性能及引发次生问题（如增大噪音等）；盐雾沉积物与设备本体可经过一系列的化学反应而发生腐蚀，可使其结构的强度遭到削弱、破坏，承载能力降低，达不到设计要求；盐雾与设备电气元件的金属物发生化学反应后，使原有载流面积减小，生成氧化物使电气接触点不良，导致电气设备故障或毁坏。
另外，盐雾天气还可能导致防腐性能差的电缆和电气设备发生漏电，导致含盐飞沫附着在金属设备上，易造成腐蚀。
春、夏高温高湿天气易有结露现象，空气湿度高，易使电气设备的绝缘受潮，性能下降，表面形成腐蚀，发生故障。
2.2海上风电交通问题海上风电运维有着一些特点和难点，主要包括：受台风、气流和闪电等恶劣海洋环境影响，机组容易出现故障；受风浪影响，运维人员难以到达机组，故障待修时间长，发电损失大；缺乏专业装备，运维效率低，安全风险大；海上风机和升压站检修困难；智能化低，预防维护少；缺乏运维管理经验；海洋气象监测不精确。
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海风水动力学关键技术问题发布时间:2013-03-07能源问题是我国面临的迫切的战略问题。
我们必须从国际竞争的紧迫性、民族生存的严峻性、国家战略的全局性、经济发展的持续性、技术层面的挑战性、学术层面的前沿性的高度来认识风电开发的重要性。
风电场建设及海洋工程装备研发涉及的学科面和技术领域非常广泛。
在相关工程装备共性水动力学关键技术研究中，文中论述所涉及的领域只是整个开发技术中的一小部分，然而是海上风能开发利用的前提，是不可忽视的关键技术之一，符合国家中长期科学和技术发展规划。
1、落实科学发展观，提升海上风电场和海洋工程装备设计研发能力，推进我国海洋资源综合开发的全面发展当前，全球所消耗的油气中约有30%以上来自海底油田，未来人们对海洋油气资源的依赖程度越来越高。
我国的能源形势总体来说十分严峻, 陆地和近海的石油资源有限，石油战略储备不足。
尽管我国南海(主要在深海)有丰富的油气和碳氢水化物资源。
石油地质储量约为230~300 亿t，但开发的难度相当大。
目前我国油气资源开发仍主要集中在500m 水深以下的近海海域，尚缺乏有效的深海油气开发能力。
因此，优化能源结构，提高能源效率，开发可再生能源，已成为我国贯彻落实科学发展观、实施能源可持续发展战略的重要内容。
风能作为一种清洁的可再生能源，具有相当广阔的应用前景。
经过几十年的研发，陆地风能开发已经具备工业价值。
近年来，海上风能开发也取得了令人瞩目的进展。
海上风电有其独特的优势。
海上风速、风向相对稳定，风切变和湍流度较小，总体风况优于陆地。
将风电场建在海上，可利用海上得天独厚的广阔空间和风力资源，实现规模化效益，降低风力发电的成本。
据估计，在年均风速9.5m/s 区域的装机容量为10 万kW 的海上风电场每年能生产3.6 亿kWh的电力。
随着科技进步，可以预期海上风电产能将进一步增加。
海上风电有其特殊的技术难点。
海上风能开发面临的环境条件十分复杂，我们必须要考虑风、浪、流等主要气象、水文要素对风电机设施的作用和载荷，对浮基风电机组还必须考虑其运动特性和定位要求。
海床地质构造对固基风电机组和海底电缆网络铺设是十分重要的，包括基床冲刷、淘空等长期效应。
冰区海域还应充分考虑海冰的因素。
海上施工周期长、工艺复杂，对作业船舶的载荷和运动特性控制要求高。
系统长期稳定运行中维护保养带来一系列的技术问题。
目前海上风电场大都位于水深20m 左右的近海海域，采用固基的着底式风电机塔。
今后将逐步向水深100m 甚至几百米的海域发展，浮基海上风电场将是一种经济性和实用性兼顾的重要发展方向。
海上风电设备研制和风电场的建设是海洋工程装备设计研发的一个重要领域，或是海洋工程装备的重要拓展领域。
从保证海上风电塔(固基或浮基)、锚碇系统有效运行的观点而言，除了其本身的特殊要求外，与传统的海洋工程装备(如各类海洋石油平台)有相当多的共性关键技术问题。
本文结合我们近年来在海洋资源开发相关的水动力学方面开展的研究工作和对国内外研究进展的认识，结合海上风电设备研制和风电场的建设，就海洋工程装备研发中水动力学关键技术及其可能的发展方向作一简要的评述，以期引起有关方面对海洋工程装备研发中的关键技术研究的重视。
2、非线性水动力学关键技术问题研究是海洋资源综合开发中重要的共性研究领域海上风电设施、海洋平台必须具备进入和驻定于特定海域、在恶劣的海洋环境下长期有效地稳定作业和运行的能力。
水动力学问题的研究是近海、深海和超深海资源开发中的一个重要的前提性的共性关键技术领域。
在海洋环境条件中，最重要的当首推海洋波浪，即水波;风、流等主要水文要素也须充分考虑。
归纳起来，大致上有下列四大类问题：2.1 非线性水波演化及其与其它环境条件的耦合影响水波动力学研究的是以水波为中心的海洋环境条件本身的机理、理论与数值分析手段和实验模拟技术。
理论上讲，水波动力学中边界条件和物理量间的关系是非线性的主要来源;尤其在自由面上，不仅自由面条件是非线性的，而且，满足条件的自由面边界形状也是事先未知的。
“一波才动万波随”，可以毫不夸张地说，论研究的难度和表现的丰富多彩，水波动力学未必亚于湍流。
在迄今为止的海洋工程实践中，应用最为普遍和直接的还是基于永形波的波浪理论。
大多数确定性的深水波理论本质上是通过对速度势或流函数(仅对二维平面波)求解建立起来的，其主要差别在于如何处理自由面条件和处理中引进的基本假设。
风、浪、流等环境条件之间的非线性耦合导致的水波弱非线性演化，包括水波调制、边带不稳定性，一直是水波动力学的传统研究领域。
近年来，CFD在自由面追踪方面出现了很多技术，如VOF法、Level Set方法、SPH方法等，为水波非线性演化的研究注入了新的活力。
2.2 海洋环境条件(风、浪、流、内波)作用下海上风电场结构物运动响应及受力分析依水深不同，海上风电机组的基础大致上可分为固基和浮基两类。
固基有重力式结构和支柱式结构两种。
浮基则由浮体及锚泊系统构成。
从力学或结构特性上看，它与相应的海洋石油平台是类似的。
准确地预报结构物在海洋环境条件(风、浪、流、内波)联合作用下的运动响应及受力分析研究则可为海上风电设施等海洋资源开发装备设计提供直接的指导，具有重要的工程实际意义。
与波浪特征长度相比，除SPAR 平台和支柱式固基外，大部分海洋平台都可归类为大尺度海洋结构物。
与小尺度管柱(缆索、立管)情况不同，大尺度海洋结构物的存在和运动对波流场的影响(即绕射和辐射)不可忽略。
然而，一般而言，除局部区域外，流体的粘性影响倒是可以略去的。
在海洋工程崛起之际，水波与大物体相互作用的势流理论和计算方法在船舶工程中已经有了成功的发展，包括频域线性理论范畴中的切片理论(或各种细长体理论)、有速或零速三维源汇分布理论等。
1990 年代，在弱非线性假定下，精确到波陡的二阶量，频域理论已经拓展来研究船舶和海洋结构物所受的二阶定常力和二阶低频慢漂力，应该说，这方面的理论问题当时已经基本上得到解决;近年来，由于浮式深海平台系统的自振频率越来越低，低频慢漂力引起系统共振的危险性也越来越大，二阶低频慢漂力的准确估计又重新受到关注。
频域分析法通常只适用于稳态问题;对瞬态或强非线性问题，必须发展直接时域分析法。
时域分析法有很大的自由度，原则上可处理全非线性和物体任意运动的问题。
按问题的性质和要求，时域法可以有不同层次的处理方法，如时域线性理论、物体大幅度运动理论和全非线性理论等等。
这些方法目前正在发展之中。
随着计算机速度提高和容量的不断扩充，用CFD技术直接求解粘性流场中水波与结构物的相互作用也日益受到重视，特别在甲板上浪、船首砰击、液舱晃荡等强非线性现象的模拟上已经取得了可喜的进展，但离工程要求的实用化和反应的快速化仍然有很大的距离。
在深海域，密度分层海洋可以在外界因素的诱导下产生内波。
工程界已经有内波造成海上直接经济损失的报道。
内波水动力学问题无论是机理上还是分析手段上，人们的认识还远不够充分，都有待于深入的研究。
当今，非线性水波动力学理论研究及其在工程中的应用已经成为国内外学术界和工程界极为重视的前沿研究领域之一。
可以预料，在未来的若干年中，以直接时域法和CFD 技术研究深海结构物在风、浪、流和内波作用下的受力和运动特性，包括极端海况下海洋结构物运动响应预报、强非线性现象、大型海洋结构物水弹性分析，将会受到国际学术界和工程界的极大重视。
2.3 海上风电场建设中水动力学关键技术问题(1) 海上施工作业的水动力学关键技术海洋石油平台海上施工建造技术对海上风电场建设可提供借鉴。
按风电机组平台形式不同，要寻求最为可靠、方便、安全和经济的施工方案。
按平台构型，海上施工除传统的吊装工艺外，大多采用半潜式安装(Semi-Submersible Installation)与漂浮式安装(Float-Over Installation)技术。
半潜式安装：基座定位安置后，用半潜驳将上层设施一次浮运就位于基座，然后半潜驳撤离安装位。
漂浮式安装：上层设施直接浮式拖运，通过压载调整浮态，使之就位于基座。
海上风电场施工周期长，定位要求高，工艺复杂，对作业船舶的载荷和运动特性控制要求高(系统长期稳定运行中维护保养有类似的技术问题)。
这中间的关键技术问题大致有：风浪中施工船舶的定位、风浪中作业时施工船舶的运动特性与控制、风浪中多体的水动力耦合和干扰、定位缆索受力的确定、特殊作业工况(如下水、扶正、吊装、浮式就位等)下的流体动力特性与工艺流程确定等。
(2) 海上风电设施部件或整体海上驳运和拖运的水动力学关键技术无论是固基还是浮基海上风电设施，都有海上运输问题。
大致有两种选择：①部件驳运或拖运至设置现场，就位组装;②设施整体(或基础结构整体)驳运或拖运至设置现场，就位组装。
海上驳运和拖运都有很多水动力学关键技术需要解决，包括拖船选型与拖运时拖船布置、多体的水动力耦合和干扰、风浪中的稳性与操纵性、风浪中拖船(队)与拖体的运动特性与控制、风浪中拖体的航行稳定性、拖缆受力的确定、承载物体受力与固定、甲板上浪及其冲击载荷等重要方面。
(3) 海上施工船舶的设计建造离岸风机的海上设置和安装远比陆地困难。
浮吊船的起吊功率和提升高度应具备提升风机主要部件(塔架、机舱、叶轮等)的能力，此外还必须保证在限定的海况下起吊和安装作业时有足够的稳性和抗风浪能力，运动性能符合作业要求。
现有的浮吊船大多不是特意为海上风电场的风机安装而设计制造的，外海作业有一定的难度。
对于大型海上风电场，为控制建设周期和成本，设计和建造专用安装船来完成建设任务是合适的，对风电场的长期运行中的维护也能提供必要的手段。
例如，某一自升式安裝船，集运输、起重、安裝功能于一体。
4 组吊舱推进器，最大航速10.5kn;6 根液压桩腿可將船体提升20 多米作为海上工作平台;甲板面可裝载100 只集裝箱和风力发电设备;主起重机额定负荷300t，副起重机50t。
(4) 新型海上风机的研发的关键技术除了传统的水平轴风机外，近期一种可能的选择是所谓的垂直轴风机。
无论是哪种构型，我们追求的应该是高效率风机的整体构型，有最佳叶片、翼型的流体动力学设计和回转过程中叶片方向的最佳控制。
(5) 超大型浮式海洋结构物作为海上风电场浮基的相关关键技术超大型浮式海洋结构以模块连接构成，总尺度以km 计(例如：3000m×1500m)。
它可以独立设置，也可以以岛屿为依托设置。
用超大型浮式海洋结构可设置变电站与控制设施、技术管理中心、维修中心、航空港、船队基地、生活支撑设施等相关设施和基地。
甚至可建设旅游设施。
其中的关键技术问题有：模块与连接装置设计、超大型浮式海洋结构风浪中的受力与运动特性(多体的水动力耦合和干扰)、超大型浮式海洋结构的水弹性问题、系泊系统构型与受力特性、海上拼装工艺与拼装过程中的受力与运动特性、防波堤设置及其本身的流体动力问题等。