一、“深遠(yuǎn)?！笔秋L(fēng)電產(chǎn)業(yè)的必然之征

近年來(lái)，在氣候變化、節(jié)能減排、國(guó)際局勢(shì)不穩(wěn)定等因素推動(dòng)下，中國(guó)堅(jiān)定不移地推進(jìn)清潔低碳、安全高效能源體系建設(shè)，以光伏、風(fēng)電等為代表的可再生能源實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，中國(guó)風(fēng)電進(jìn)入雙碳目標(biāo)驅(qū)動(dòng)期，市場(chǎng)發(fā)展空間十分廣闊。

相比陸上風(fēng)電，2022年我國(guó)海上風(fēng)電表現(xiàn)亮眼，盡管21年“搶裝潮”影響下，年內(nèi)海風(fēng)新增裝機(jī)容量下滑至5.05GW，但仍占全球規(guī)模的六成左右。

截止2022年底，全國(guó)海風(fēng)累計(jì)裝機(jī)容量為3051萬(wàn)千瓦，海風(fēng)裝機(jī)容量位居全球第一。

圖表：2022年全球海風(fēng)累計(jì)裝機(jī)情況

數(shù)據(jù)來(lái)源：國(guó)家能源局

目前，我國(guó)主要對(duì)離岸距離較近（10-50km以內(nèi)）和海水較淺（0-50m以內(nèi)）的近海海域進(jìn)行海風(fēng)資源開(kāi)發(fā)。隨著時(shí)間的推移，近海海域資源開(kāi)發(fā)已經(jīng)接近飽和，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)剩余的近海海域面臨著多方面的挑戰(zhàn)。

首先，我國(guó)近海水域范圍有限，海上風(fēng)電的發(fā)展空間在很大程度上受到施工作業(yè)、航道、漁業(yè)養(yǎng)殖的擠占。

其次，近海地區(qū)的水深相對(duì)較淺（多為50米以下），這可能會(huì)影響最優(yōu)技術(shù)路線的選擇。

此外，近海地區(qū)的環(huán)境高度敏感，沿海生態(tài)系統(tǒng)和海洋生物多樣性使得開(kāi)發(fā)海上風(fēng)電面臨較強(qiáng)的生態(tài)約束。

最后，近海風(fēng)電場(chǎng)址布局相對(duì)分散，運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面的降本效率相對(duì)較弱，整體規(guī)模效應(yīng)還有很大提升空間。

據(jù)GWEC統(tǒng)計(jì)，全球超過(guò)80%的海上風(fēng)能資源潛力都蘊(yùn)藏在水深超過(guò)60米的海域。我國(guó)擁有長(zhǎng)達(dá)1.8萬(wàn)公里的海岸線和300萬(wàn)平方公里的可利用海域面積，每年風(fēng)速大于或等于6m/s的時(shí)數(shù)達(dá)到4000小時(shí)。

圖表：中國(guó)近海5-20米水深的海域內(nèi)、100米高度年平均風(fēng)功率密度分布

資料來(lái)源：《中國(guó)風(fēng)電發(fā)展路線圖 2050》

我國(guó)深遠(yuǎn)海風(fēng)資源豐富，具備海風(fēng)開(kāi)發(fā)由近及遠(yuǎn)的自然基礎(chǔ)，根據(jù)中國(guó)對(duì)海風(fēng)的規(guī)劃，海風(fēng)資源規(guī)劃空間400GW，其中近海100GW，深遠(yuǎn)海300GW，深遠(yuǎn)海地區(qū)風(fēng)能儲(chǔ)量是近海的三倍以上。

在我國(guó)東南沿海地區(qū)，深遠(yuǎn)海區(qū)域的風(fēng)能資源在風(fēng)速、風(fēng)功率密度以及湍流等方面相較于近淺海具有更為優(yōu)越的特點(diǎn)。

相較于近岸資源開(kāi)發(fā)的飽和狀態(tài)，深遠(yuǎn)海區(qū)域的待開(kāi)發(fā)風(fēng)能資源更為豐富。因此，由淺海向深遠(yuǎn)海拓展是未來(lái)擴(kuò)大海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的主要方向。

隨著規(guī)模化深遠(yuǎn)海開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的啟動(dòng)，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)走向深遠(yuǎn)海是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

二、我國(guó)海上風(fēng)電“遠(yuǎn)征”的發(fā)展?fàn)顩r

深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電根據(jù)其是否與海床相連，可以分為固定式和漂浮式兩種。

相對(duì)而言，漂浮式風(fēng)電技術(shù)通過(guò)系泊系統(tǒng)與海床相連，擺脫了水深和海床結(jié)構(gòu)的限制。隨著水深的增加，其邊際成本增幅較小，同時(shí)系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)便于拆除和運(yùn)維，對(duì)環(huán)境的影響較小，因此具有更廣的適用范圍。

從成本和技術(shù)角度來(lái)看，漂浮式基礎(chǔ)也更適合深遠(yuǎn)海。隨著技術(shù)的日益成熟，漂浮式基礎(chǔ)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入規(guī)?；_(kāi)發(fā)階段。

未來(lái)，漂浮式技術(shù)有望成為深遠(yuǎn)海風(fēng)能開(kāi)發(fā)的主流技術(shù)路線。

圖表：海上風(fēng)電類型對(duì)比分析

資料來(lái)源：中投產(chǎn)業(yè)研究院根據(jù)公開(kāi)資料整理

漂浮式海上風(fēng)電發(fā)展主要經(jīng)歷單機(jī)示范項(xiàng)目、小規(guī)模試點(diǎn)項(xiàng)目、預(yù)商業(yè)項(xiàng)目和商業(yè)規(guī)模項(xiàng)目四個(gè)階段，目前大多數(shù)已安裝的漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目是單機(jī)或多機(jī)示范項(xiàng)目。

2022年12月，中電建海南萬(wàn)寧的百萬(wàn)千瓦漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目已經(jīng)正式投入建設(shè)，該項(xiàng)目的成功實(shí)施將有助于探索并構(gòu)建一套完整的大容量深遠(yuǎn)海漂浮式風(fēng)電的原創(chuàng)技術(shù)體系。

此舉不僅能推動(dòng)漂浮式風(fēng)電裝備技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，而且也能增強(qiáng)其國(guó)產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈的配套供應(yīng)能力?？梢灶A(yù)見(jiàn)，這一項(xiàng)目的啟動(dòng)預(yù)示著我國(guó)漂浮式海上風(fēng)電的商業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展將步入新的階段。

圖表：中電建海南萬(wàn)寧漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)建

資料來(lái)源：中投產(chǎn)業(yè)研究部根據(jù)公開(kāi)資料整理

作為漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目的重要組成部分，系泊系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)海纜和浮式基礎(chǔ)是未來(lái)技術(shù)攻關(guān)與持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。當(dāng)前，我國(guó)已有企業(yè)在這些環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)突破，并具備了在全國(guó)乃至全球范圍內(nèi)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

系泊系統(tǒng)是漂浮式風(fēng)電新增的重要環(huán)節(jié)，其性能要求較高。系泊系統(tǒng)主要包括系泊鏈和錨固裝置，其主要功能是通過(guò)系泊材料的變形或懸空重量的改變來(lái)提供約束張力，從而對(duì)漂浮式風(fēng)機(jī)的位置和運(yùn)動(dòng)進(jìn)行約束，以確保風(fēng)機(jī)在海浪和海風(fēng)的影響下發(fā)生移動(dòng)時(shí)仍能繼續(xù)正常運(yùn)行。

亞星錨鏈作為系泊鏈行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，其R6級(jí)別高強(qiáng)度系泊鏈被認(rèn)為是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的系泊鏈。它不僅具有出色的耐海水腐蝕和應(yīng)力腐蝕性能，還成功地打破了國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的海水中析氫脆化的禁區(qū)，其通過(guò)了DNVGL船級(jí)社的認(rèn)證，成為世界最高級(jí)別的海洋系泊鏈鋼。

動(dòng)態(tài)海纜是“深海生命線”，設(shè)計(jì)和制造難度較大。

動(dòng)態(tài)海纜是連接風(fēng)電場(chǎng)與陸地的重要通道，負(fù)責(zé)傳輸電能和信號(hào)。為了應(yīng)對(duì)深海惡劣的環(huán)境條件，動(dòng)態(tài)海纜需要具備出色的機(jī)械性能和電氣性能。

在機(jī)械性能方面，動(dòng)態(tài)海纜需要承受海水的壓力、風(fēng)浪的沖擊和海底的摩擦等作用力，保持穩(wěn)定性和耐用性。在電氣性能方面，動(dòng)態(tài)海纜需要具備高導(dǎo)電性和絕緣性，以確保電力傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。

目前國(guó)內(nèi)海纜企業(yè)東方電纜、中天科技、亨通光電和青島漢纜具備生產(chǎn)動(dòng)態(tài)電纜的能力，其中東方電纜和亨通光電已實(shí)現(xiàn)對(duì)浮式海風(fēng)項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)海纜的供應(yīng)。

漂浮式基礎(chǔ)是“深海風(fēng)能島”，適應(yīng)性和靈活性是優(yōu)勢(shì)。不同于傳統(tǒng)的固定式基礎(chǔ)，漂浮式基礎(chǔ)通過(guò)在浮體內(nèi)部注水壓載，實(shí)現(xiàn)在水中漂浮并保持平衡狀態(tài)，能夠適應(yīng)深海環(huán)境的變化，捕捉到更多的深海風(fēng)能資源。

漂浮式基礎(chǔ)的制造和安裝過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，更容易進(jìn)行整體運(yùn)輸和吊裝，可縮短風(fēng)電項(xiàng)目的建設(shè)周期、降低成本。

在國(guó)內(nèi)，漂浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)供應(yīng)商主要包括船舶與海洋工程類企業(yè)，如慧生海工、中船文船重工和中集來(lái)福士等?？紤]到漂浮式基礎(chǔ)與固定式基礎(chǔ)同為鋼構(gòu)件，未來(lái)塔筒樁基廠家也有望參與到漂浮式基礎(chǔ)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中。

值得一提的是，2023年3月，我國(guó)第一個(gè)工作海域距離海岸線100公里以上、水深超過(guò)100米的浮式風(fēng)電平臺(tái)“海油觀瀾號(hào)”在廣東珠海舉行啟航儀式，這標(biāo)志著我國(guó)在浮式風(fēng)電領(lǐng)域取得了新的突破。

圖表：“海油觀瀾號(hào)”完成一體化集成作業(yè)

資料來(lái)源：中投產(chǎn)業(yè)研究部根據(jù)公開(kāi)資料整理

三、走好“遠(yuǎn)征”路，全產(chǎn)業(yè)鏈降本是關(guān)鍵

現(xiàn)階段，海上浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電力相較于陸地同級(jí)別風(fēng)力發(fā)電機(jī)高出數(shù)倍。然而，對(duì)于深遠(yuǎn)海示范項(xiàng)目而言，其成本相對(duì)較高，目前單位造價(jià)大約在4-5萬(wàn)元/kw左右，而漂浮式海上風(fēng)電的造價(jià)大約是固定海上風(fēng)電的4倍。

其主要原因在于：一是浮體建造、吊裝拖航施工以及動(dòng)態(tài)電纜的制造和施工等浮式海上風(fēng)電特有的環(huán)節(jié)尚未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模；二是漂浮式風(fēng)機(jī)大多處于示范和試點(diǎn)階段，規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)未能有效發(fā)揮，單件制造成本較高；三是漂浮式海風(fēng)尚處于驗(yàn)證和試驗(yàn)階段，成本控制的考慮滯后于安全穩(wěn)定運(yùn)行，目前漂浮式風(fēng)電樣機(jī)設(shè)計(jì)相對(duì)保守，冗余度較高，進(jìn)一步增加了建造成本。

漂浮式風(fēng)電能否最終成為風(fēng)電領(lǐng)域的“黑馬”，未來(lái)降本情況是影響發(fā)展的關(guān)鍵，從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展角度來(lái)看，深遠(yuǎn)海上風(fēng)電項(xiàng)目要想實(shí)現(xiàn)平價(jià)開(kāi)發(fā)，降本增效要從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈入手。

（一）風(fēng)機(jī)機(jī)組——輕量化、一體化、定制化、大型化是方向。

輕量化：包括采用更輕的材料和結(jié)構(gòu)形式，例如碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）和空心結(jié)構(gòu)等，來(lái)降低機(jī)組的質(zhì)量和浮體重量，從而減少浮體的制造和運(yùn)輸成本。

一體化：從水動(dòng)力性能、平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式、葉片結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)動(dòng)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)質(zhì)量等方面著手設(shè)計(jì)優(yōu)化，利用增材制造等技術(shù)，進(jìn)行零部件一體化設(shè)計(jì)、模塊化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)批量制造，提升制造效率，降低生產(chǎn)成本。

定制化：目前漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目大多采用與固定式海上風(fēng)電通用的機(jī)型，但不同類型的浮式基礎(chǔ)在平臺(tái)運(yùn)動(dòng)特征和固有頻率范圍方面存在顯著差異，定制開(kāi)發(fā)適用于特定浮式基礎(chǔ)的機(jī)組可以降低因滿足不同的振動(dòng)響應(yīng)要求而產(chǎn)生的額外成本。

大型化：由于其葉輪直徑更大、掃風(fēng)面積更廣，大兆瓦海風(fēng)機(jī)組能夠捕捉到更多的風(fēng)能。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，風(fēng)機(jī)機(jī)組單機(jī)容量從5-6MW增長(zhǎng)至16-18MW可以使成本降低約40%，這意味著采用大兆瓦機(jī)組可以顯著降低海上風(fēng)電的發(fā)電成本，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

（二）漂浮式基礎(chǔ)——降低鋼材料成本、優(yōu)化浮體設(shè)計(jì)是入手點(diǎn)。

降低鋼材料成本：浮式基礎(chǔ)的成本與用鋼量密切相關(guān)。目前，漂浮式風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)重心較高，穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致其主尺寸和用鋼量較大。

在確保安全性和穩(wěn)定性的前提下，漂浮式基礎(chǔ)的降本主要方向是通過(guò)使用高密度、低單價(jià)的混凝土等材料，以及采用主動(dòng)壓載、雙機(jī)頭、無(wú)塔筒、垂直軸風(fēng)機(jī)等技術(shù)優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式以降低用鋼量。

優(yōu)化浮體設(shè)計(jì)：在滿足穩(wěn)定性、耐用性和抗風(fēng)壓能力要求的前提下，應(yīng)盡量選擇成本較低、易于獲取的材料；可以采用新型的連接方式（如多點(diǎn)系泊），簡(jiǎn)化連接操作以減少制造和安裝成本。

（三）系泊系統(tǒng)——標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、環(huán)境適應(yīng)性是降本的著眼點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)：系泊系統(tǒng)可以通過(guò)不同的模塊進(jìn)行劃分，每個(gè)模塊都具有標(biāo)準(zhǔn)化的接口和尺寸，這樣可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)過(guò)程。通過(guò)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的方式，可以降低生產(chǎn)和維護(hù)成本，并提高系泊系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

隨著漂浮式風(fēng)電的快速發(fā)展，系泊系統(tǒng)的制造和安裝將逐漸實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，規(guī)?；a(chǎn)可以降低單位成本，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)保證系泊系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。

環(huán)境適應(yīng)性：系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，需要考慮多種互相影響、互相制約的因素，包括環(huán)境條件、浮式基礎(chǔ)、系泊線形式和錨的形式等。

水深是系泊鏈類型的關(guān)鍵變量，目前我國(guó)的漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目開(kāi)發(fā)場(chǎng)址水深相對(duì)較淺（30-120m），短期內(nèi)“配重+輕系泊線”和公用錨點(diǎn)方案為主要降本趨勢(shì)，隨著漂浮式風(fēng)電向更深遠(yuǎn)海域擴(kuò)展，提高纖維纜繩用量成為主要降本趨勢(shì)。

（四）動(dòng)態(tài)海纜——融合利用發(fā)展、配件國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)是必要路徑。

融合利用發(fā)展：國(guó)內(nèi)開(kāi)展了多年的海上油氣平臺(tái)用臍帶纜的研發(fā)，已基本掌握油氣用動(dòng)態(tài)海纜的設(shè)計(jì)技術(shù)，可一定程度嫁接至漂浮式海上風(fēng)電，同時(shí)可考慮將漂浮式風(fēng)電與其他海洋產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用和成本的降低。

例如，可以將漂浮式風(fēng)電與海上平臺(tái)及海島供電等融合發(fā)展，綜合考慮能源的利用和分配。

配件國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)：目前三峽“引領(lǐng)號(hào)”和海裝“扶搖號(hào)”所用電纜相關(guān)附件因工期原因多為進(jìn)口，成本較高，實(shí)現(xiàn)附件的國(guó)產(chǎn)化可以進(jìn)一步降低采購(gòu)成本和物流、關(guān)稅等成本。對(duì)于漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，附件的國(guó)產(chǎn)化還有助于提高其可靠性和安全性，降低對(duì)進(jìn)口附件的依賴。

（五）運(yùn)維管理——無(wú)人化、智能化是深遠(yuǎn)海運(yùn)維管理的大趨勢(shì)。

無(wú)人化：海上風(fēng)電遠(yuǎn)離陸地，其運(yùn)維難度、運(yùn)維成本和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)顯著提升，因此運(yùn)維成本也相對(duì)較高。采用無(wú)人遙控潛水器、自主水下航行器等水下運(yùn)維機(jī)器人或無(wú)人機(jī)、無(wú)人船、風(fēng)電葉片運(yùn)維機(jī)器人等海上運(yùn)維無(wú)人裝備在海上風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管理中代替人工操作，可以有效降低人力成本，提高運(yùn)維效率。

智能化：通過(guò)信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、故障診斷、預(yù)測(cè)維護(hù)等功能的綜合性管理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、變電站、輸電線路等設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和管理，提高海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行效率和安全性，降低運(yùn)營(yíng)成本。