海上风电智能运维关键技术与发展建议

风电运维是海上风电的控制性模块,其成本约占海上风电建设总成本的25%,但目前对风电运维尤其是智能运维的研究与应用呈现双重缺位。文章提出海上风电发展趋势及传统运维痛点,总结海上风电智能运维的重大意义;充分结合工程经验与中外文献,凝炼海上风电智能运维关键技术,阐释其内涵、应用、特点及研究现状,指出相关研究的成果与不足,进而提出数据融合、自主适应、实时监测、无余调配的“集管控”一体化海上智能运维平台方案,并以风场实测数据验证其经济价值;明确风电智能运维的发展趋势,从集成管理、装备赋能、智慧调度、融合开发四大方向,有针对性地给出跨越式提升我国海上风电智能运维水平的发展建议,助力我国风电产业发展水平跻身国际前列。     

国内外海上风电机组基础结构设计标准浅析

对国内外海上风电机组基础结构设计规范和相关标准进行了对比研究,结合我国海上风电机组基础结构设计开发中遇到的问题,论述海上风电机组基础结构设计中关于安全理念和设计荷载的设计方法和标准;分析对比各国规范对海上风电机组基础结构设计的推荐做法,剖析各国规范的设计理念和方法;比较海上风电机组基础结构与海洋石油平台在设计理念和设计标准方面的异同,并根据海上风电和海洋油气的行业特点,分析海上风电机组基础结构设计规范和海洋石油平台设计规范对于海上风电机组基础结构设计的适用性。在此基础上,基于我国海洋工程技术和海上风电产业的发展水平,提出发展我国海上风电机组基础结构的设计建议,指出我国海上风电开发中应注意和避免发生的问题。     

江苏省海上风电用海项目调查

为加强对海上风电项目的用海管理,规范海上风电产业的用海活动,促进海域空间资源的科学合理开发利用,文章采用海上风电用海权属、风机遥感影像解译和海上风电用海项目核查的数据,以2016年年底为时间节点,对江苏省海上风电用海项目的确权管理、疑似疑点疑区、项目承担企业和项目运营情况进行调查,并根据调查结果提出存在的问题和建议。研究结果表明:江苏省共确权海上风电用海项目44个,已建设40个,总建设面积为6 712.91hm~2;疑似疑点疑区海上风电用海项目有26个;项目承担企业主要包括华能国际电力股份有限公司等;已建成投产并网的海上风电用海项目有29个,总投资额近293亿元,年发电量约50kW·h,年产出额近34亿元;目前海上风电用海项目主要存在未取得海域证、部分风机偏离原批复界址范围和规划布局不合理的问题,未来应坚持保护优先和适度开发原则、规范项目管理、优化规划布局以及加强动态监测。     

我国海上风电发展的主要问题及对策建议

随着陆上风电资源的大规模开发利用,海上风电作为我国高度重视的新能源产业,已进入发展的关键时期。文章从海域使用的角度分析风电用海的基本特点,研究海上风电在用海面积、规划编制、管理制度、资源环境影响等方面存在的问题,并据此提出"完善海上风电规划、创新管理制度、规范风电场选址和风机布置、加强海上风电资源环境影响评价"的海上风电发展对策建议。分析表明:风电用海具有确权用海面积小、实际占用海域面积大的特点,且风电用海具有排他性、容易造成海洋空间的破碎化;另外,目前海上风电存在规划面积和布局不合理、挤压其他行业用海空间,风电项目预可研阶段缺乏海洋管理部门的先期介入,风电建设对海洋资源环境的影响研究甚少等问题。在此基础上,提出我国海上风电发展的对策建议,以期促进中国海上风电产业平稳可持续发展。     

海上风电场建设与运行对渔业资源群落结构及空间分布的影响研究

作为新能源发展的前沿领域,海上风电发展迅猛,然而大规模发展海上风电给海洋生态环境带来的潜在影响尚不明确。为评估海上风电场建设与运行对相关海域渔业资源的影响,文章于2021年在桂山海上风电场海域开展渔业资源调查,对比分析风电场内外、风电建设区和运行区以及风电场建设前后的渔业资源群落结构、优势种、物种更替率、资源密度和空间分布特征。研究结果表明：7-9月和12月航次分别捕获游泳动物84种、88种、105种和99种,其中鱼类和甲壳类居多,任意2个航次间的物种更替率变化范围为41.0%~93.4%;12月的Shannon-Wiener指数和丰富度指数均最高,7月的Pielou均匀度指数最高;与风电场建设前相比,风电场建设活动在建设阶段短期内改变渔业群落结构和优势种组成,降低渔业群落多样性和资源密度;风电场运行阶段的渔业资源种类数量和资源密度均有所恢复,风电桩基具有一定的人工鱼礁效应。研究结果将为海上风电场建设和运行对渔业资源的长期影响研究提供基础数据和决策指导。     

基于海上风电产业发展的风电机维修市场

为促进海上风电产业和风电机维修市场的发展,文章概述风电及其产业的发展状况以及海上风电产业发展的主要地区,分析海上风电机维修市场的需求、特点和潜力,并提出该领域的投资建议。研究结果表明:风电具有巨大的经济、社会和环境效益,是全球发展的重点领域;欧洲、亚洲和美国等是海上风电产业发展的主要地区,其中欧洲发展最早和最好;由于海上风电机结构复杂和所处环境恶劣,维修市场需求旺盛;目前全球海上风电机维修市场具有地区不均衡、核心技术垄断和处于蓝海期的特点,在部件和工具及其供应链供给、运维船制造、智能化产品服务以及人员技能培训等方面具有发展潜力;海上风电机维修市场的自身潜力和辐射效应较大,市场前景广阔,该领域的投资应关注其优势、劣势、机遇和风险。     

张力腿式风电机组基础设计的挑战

文章通过总结我国首座在规划漂浮式风电场的张力腿式风电机组选型设计所遇到的技术挑战,详细探讨了海上风电张力腿式基础的总体设计、mathieu不稳定性分析、非线性耦合动力学分析以及开发张力筋腱及其连接装置遇到的困难,并提出相对应的解决方案,可为海上风电机组张力腿式基础设计提供参考。     

自然资源框架下海上风电的管理困境及对策

地方政府和能源部门是海上风电迅速发展的主要推动力,自然资源部门的参与度和话语权相对较低,导致自然资源部门倡导的集约节约用海等原则在海上风电开发过程中难以得到有效落实。文章梳理我国海上风电开发与管理的基本情况,分析自然资源框架下海上风电管理面临的困境及原因,提出完善海上风电管理的对策建议。研究结果表明,海上风电开发现阶段存在着发展规划制定不完善,地方自然资源部门监督职能难以有效发挥,部分项目存在“化整为零”违规审批等问题。上述问题既是地方政府在海上风电开发过程中强势推动政策的负面结果,也与自然资源部门自身职责定位、相关规划和审批依据不健全、监督管理力量不足等因素有关。为有效履行国土空间用途管制的职责,自然资源部门需要发挥国土空间规划体系对海上风电开发的指导作用,借助海洋督察推动地方政府落实海洋自然资源监管责任,并通过及时制定可操作性审批标准、完善监督管理力量等方式,推动海上风电开发能够合理利用海洋空间。     

“蛟龙”号载人潜水器运行与保障信息管理系统设计与应用

2017年我国"蛟龙"号载人潜水器完成了为期5年的试验性应用,期间累计下潜100余次,形成和建立了科学完善的应用保障体系和专业的应用人才队伍。以"蛟龙"号试验性应用中运行与保障的实践经验为基础,针对其中设备与备品备件管理、运行作业管理、拆检总装管理、数据资料查询与利用等方面的重要需求,设计开发了一套"蛟龙"号载人潜水器运行与保障信息管理系统,通过信息化平台实现设备资源、作业成果以及经验积累传承之间的高效衔接与复用,最大限度地降低装备运行成本、提高作业效率、保障海上作业安全。文章提出的载人潜水器运维体系能够为我国其他行业或部门的载人潜水器、远程缆控机器人(ROV)、水下自治机器人(AUV)等重大海洋装备的运行与保障提供有益参考借鉴。     

海上风电工程对海洋生物影响的研究进展

随着世界各国对能源安全、生态环境、气候变化等问题日益重视,加快发展风电已成为国际社会推动能源转型发展、应对全球气候变化的普遍共识和一致行动。过去十余年,我国海上风电产业受益于国家政策的大力推动而蓬勃发展,大有乘势崛起,赶超其他清洁能源的势头。相比陆上风电场,海上风电场对环境的影响较小,但其开发实施以及运行对海洋生态环境和资源开发的累积影响还尚不明确。本文系统全面地梳理了海上风电工程对鸟类、鱼类、海洋哺乳动物、底栖生物、浮游生物及海洋生物多样性等影响的研究进展,总结了海上风电环境影响研究的现状。结合我国实际,提出了将科学研究与海上风电工程环境影响评价紧密结合,开展海上风电项目对区域生态环境影响的研究等有关建议。     

英国海上风电行业发展前景展望 ——基于差价合约制度的分析

英国海上风电产业起步较晚,但发展迅猛,成为全球海上风电产业的领头羊。英国海上风电产业扶持政策依次经历过非化石燃料义务制度、可再生能源义务制度、差价合约制度等阶段。差价合约制度作为可再生能源义务制度的后继制度,在制度上有较多的创新之处,有效地推动了英国海上风电产业的发展。文章基于差价合约制度与可再生能源义务制度的分析和比较,结合英国海上风电2030年规划目标,深入分析发现差价合约制度对英国海上风电产业发展具有较大的推动力。研究表明,差价合约制度改进了可再生能源义务制度的不足之处,能够充分利用市场机制提高海上风电企业的投资热情,降低消费者的电力消费成本,并可减轻政府的财政压力,从而推动英国海上风电产业的快速发展,这对我国具有一定借鉴意义。     

基于集约理念的海上风电用海面积控制指标研究

近年来我国沿海地区海上新能源用海、油气用海、交通运输用海等需求显著提高,对海洋空间资源的刚性需求急剧增加,供需矛盾日益紧张。尤其是海上风电用海,受国家宏观战略影响,呈现跨越式发展,装机容量跃居世界第一。大规模海上风电建设对海洋空间资源配置提出更高的要求,如何既保障海上风电用海需求,又协调海上风电与其他行业的用海矛盾,成为亟待解决的重要问题。树立自然资源集约利用理念能够良好解决上述问题,集约利用理念既是全面提高海洋空间资源利用效率的内在要求以及协调保护与利用显著矛盾的需要,更是协调保护与发展关系的关键。基于此,文章系统分析现有海上风电场外缘边线包络海域面积、确权海域面积等数据,采用集约化的空间资源开发理念,从项目选址与海缆路由、风电场设计与技术要求、用海范围及确权面积控制等方面完善海上风电用海面积控制指标体系,以期提高海上风电项目用海集约水平。     

基于海上风电场构建海洋水文同步实时现场观测系统的思考

海上风电是一种清洁的可再生能源。本文简述了海上风电发展概况, 并介绍了广东省在南海北部建设海上风电场的进展, 同时描述了南海北部一些典型的海洋水动力过程及其现场观测研究存在的难题; 最后提出利用海上风电场构建海洋水文现场同步实时网络系统的观点, 指出利用这些长期定点的网络式观测数据对研究海洋中小尺度动力过程等的优势。希望能为促进海上风电与海洋科学研究的融合发展提供参考。     

海上风电场基础结构设计综述

针对我国海上风电场开发建设的现状和发展趋势,结合海上风电场基础结构设计研发现状和存在的问题,探讨海上风电场基础结构设计的关键问题——设计理念、设计方法和设计标准等,分析海上风电场基础结构的结构、荷载和服役特点,分析海上风电场基础结构与水工结构和海洋石油平台设计的异同。并根据海上风电和海洋石油的行业特点,分析API规范和DNV规范对于海上风电场基础结构设计的适用性,阐述了海上风电场基础结构设计的特殊性、荷载取值和参考标准等问题。基于我国海洋工程技术发展水平和海上风电产业的发展趋势,提出发展适合我国国情的海上风电场基础结构型式及设计,指出我国海上风电产业发展应注意和避免发生的问题。     

山东省海上风电产业高质量发展对策研究

海上风电产业是全球最具战略性和先导性的新兴产业之一。为促进山东省海上风电产业的高质量发展,文章基于调研梳理山东省海上风电产业发展现状,分析其中存在的问题,并提出对策建议。研究结果表明:山东省海上风能资源丰富,海上风电产业发展初显成效,但在产业发展规划、科技支撑能力、电力消纳能力、配套服务产业以及企业投资和生产意愿等方面存在不足;未来应遵循“统筹布局、创新技术、拓展方式、搭建平台、计划+示范”的发展思路,稳步推进山东省海上风电产业发展进程。     

适用于中国近海观测研究浮标的北斗/GPS双模信标系统的研制与应用

为了提高海洋观测研究浮标在位运行的安全性,自主设计了一种北斗/GPS双模定位信标。该信标采用传统的GPS技术进行定位结合“北斗”卫星特有的报文通信和定位功能,通过解决传统GPS信号盲区问题,为中国近海海洋观测研究浮标安全运行提供了更加有力的保障,同时提高了数据保密能力。该系统采用外部供电和内部自主供电相结合的模式,即使外部供电中断,也可保证正常运行不低于1 a,而且基本上不需要对信标进行专门维护,大大降低了运行和维护成本。与该信标配套的岸站管理系统具备发送和短信和邮件报警的功能,可实现浮标运行状态实时监控。     

基于灰色预测模型的我国海上风电发展规模和趋势研究

为掌握我国海上风电发展规模和趋势,进而为海上风电发展决策提供参考,文章基于灰色系统理论的3种模型,对全国和主要沿海地区海上风电发展规模和趋势作出预测。研究结果表明:装机量可作为海上风电发展规模的预测指标;通过历史数据模拟,GM（1,1）比NDGM和DGM（2,1）的拟合效果更好且预测精度较高,适用于海上风电装机量预测;GM（1,1）对海上风电发展的短期（1～3年）预测准确率较高,而中长期（5～10年）预测准确率有待检验;海上风电主要地区的装机量将持续增长,但各地区呈现不同的增长率;江苏海上风电发展在多年快速增长后可能放缓,广东和福建有望“接棒”江苏而成为海上风电大省;国内海上风电产业仍处于成长阶段,经济稳妥的发展策略是必然选择。