瑞科科技公司張馳：海上風能資源分布機組選型及開發思路探討

2023年10月16日-20日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月17日上午，瑞科科技公司張馳在“風資源技術論壇上”發表了題目為《海上風能資源分布機組選型及開發思路探討》的主旨發言。

以下為演講全文：

各位領導、各位同仁，大家上午好！本次我分享的主題是《海上風能資源分布機組選型及開發思路探討》，分為三個部分：海上資源分布分析、極端風況下資源特性、開發階段資源評估經驗探討。

海上資源分布分析，這里展示的是我國和歐美近海海域資源分布的區別，左邊的圖可以看到歐洲北海、波羅的海大部分區域，平均風速可以達到9m/S左右。同時，這片區域也是面臨臺風極端風況，從資源儲量上來看中國海上風電要略遜于歐洲和美國。

接下來針對海域資源進行分析，左邊的圖對四大海域進行范圍的示意圖，右邊是聯合國內外機構和實測數據做的高精度資源圖譜。渤海海域受到大連和秦皇島山脊的影響，所以要優于周邊的海域。黃海海域、東海海域北部資源條件一般，差不多是在7.5m/S，東海靠近臺灣海峽平均風速受到臺灣的影響，平均風速能夠到10m/S以上，南海海域平均分布也是比較分散，基本上是6.5-10m/S。

接下來以實測數據進行分析，這是在全球各地實施測風塔。海上測風設備，大部分采用的是激光雷達進行測風，這是現場的照片（PPT）。

下面也是展示漂浮雷達安裝后的視頻，它是直徑10米的浮體。接下來是對漂浮雷達實際數據的分析，遼寧營口測下來是8.5m/s，黃海山東煙臺、連云港是7.5m/s，風向相較于渤海略為分散。東海北部以及南海海域，靠近臺灣海峽的區域整體集中，風速在8.5-10m/s。廣西風速是7-8m/s左右，這些數據大概是滿足一兩個完整年，數據完整率大于95%。

極端風況下的資源特性，這里主要指的是臺風，選取14座臺風影響的海上漂浮雷達觀測點，一共觀測到12場臺風，總共統計33個數據進行分析。

首先做的是雷達數據可靠性，以臺風過境風速圖進行對比，我們對比的是同時期的風速和持續圖。由于受到臺風強降雨的影響，導致激光能量損失加大，所以在臺風影響期間有雷達數據會缺失，但是整體的情況比較好，基本上可以說是抵抗住了臺風。

接下來展示的是臺風期間風速和風向的變化，三場臺風都是2023年，第一個臺風“小犬”，這是超百年難一遇的風速，這場臺風經過臺灣后已經有所減弱，觀測到的風速不到30m/s。包括像“泰利”，我們觀測到它的風向分布計劃，采用L型的特征，風向是沿著順時針和逆時針偏轉，并且會出現短時間內較大偏轉的特征。

風切片指數，臺風期間要小于正常期間，下面的圖（PPT）展示“泰利”臺風時間序列圖，臺風眼經過的地方，風切片指數下降接近于0的趨勢。它和臺風的垂直結構，也有一定的關系。

對于湍流強度的分析，臺風要高于正常的時間，風速達到一定的程度，海浪存在會使海面的粗糙度變大。

空氣密度對比，它中位值要低于正常區間，因為臺風是低氣壓系統，根據公式可以看到氣壓對空氣密度的影響是非常大的。

這章節的背后對極端天氣下做總結，主要是看對于以上資源特性的總結延伸機組選型的建議。一是要根據歷史臺風強度和頻次選擇對應的機型；二是臺風不僅僅帶來破壞性的風速，也是蘊含巨大的能量，可以根據風的特性深入理解臺風的特征，調整對臺風的控制策略。

開發階段資源評估經驗探討，第一部分重點強調側風的重要性，風速的大小對項目的收益率影響都是非常大的，并且國內大部分海域風能資源優于模擬評估，并且存在明顯的分布不均，主要是不同地區的風速差別比較大。我們要重視前期的測風，也展示了幾種觀測手段，第一種是測風塔，第二種是平臺上放激光雷達的方式，第三種是采用漂浮式激光雷達的方式。第三種相較于前兩種不需要基礎建設，成本會有降低。

前面幾位專家重點講到尾流，我們以實際的測風案例給大家分享，關于海上風電場尾流低估的現象。紅色是項目范圍，周邊有兩個測風塔，觀測的時間分別是在周邊風電場建設前，以及建設后。統計年平均風速，1號塔是7.23m/s，當然這個風速排除大小分年的影響。從觀測的結果可以看到，場區內由于風電場的影響，到底年平均風速降低0.6m/s，我們通過一些尾流模型計算這樣的現象，分別采用Park模型和dawm模型，dawm模型處理更有優勢。

右邊的表格中尾流折減是指漂浮式雷達位置放置一臺風機，導致發電量損失。可以看到第四個模型尾流折減在10%以上，這個風電場投運之后受到影響，發電量損失會在10%以上。右邊的圖，分享由于風電場扎堆建設會導致一個現象，這是德國風盜竊的案件，風電場上面又新建一個風電場，這個情況會存在監管的空白，所以我們做海上風電場的時候要關注周邊風電場的影響，這些因素會導致風電場投入之后增加發電量不達預期的風險。

考慮各個海域不同的情況選擇機型，可以看到主流的機型都是在10兆瓦以上，換算發電小時數差異大概是5%-8%。

內容總結，一是要關注測風的重要性；也要關注海上尾流低估的現象；三是考慮各個海域不同的資源特性，選取合適的機型。

以上就是我的分享，謝謝各位領導的聆聽。

（根據演講速記整理，未經演講人審核）