海上风电场
海上风电场多指水深10米左右的近海风电。
在瑞典1990年安装了第一台海上风电机组之后，世界范围内的海上风电场的风电技术发展就步入了快车道。2021年全球新增海上风电并网容量为21.1GW，为2020年的三倍多。截至2021年年底，全球累计海上风电容量达到56GW，比2020年增长了58%，海上风电在全球风电总装机中的占比为7%。
2007年11月8日，中国首座安装有1台金风科技1.5 MW风电机组的海上风电项目在渤海绥中油田建成发电。2021年我国连续第4年保持海上风电装机量首位，年新增装机容量近17 GW，累计海上风电装机容量达到27.7 GW，与欧洲近30年发展水平相当。2024年10月26日，中国最大的平价海上风电项目——山东半岛南“海上风电U场址项目”实现全容量并网发电。2024年，中国海上风电装机容量有望突破4500万千瓦，将连续四年位居全球首位。
优化近海海上风电布局，开展深远海海上风电规划，推动近海规模化开发和深远海示范化开发，重点建设山东半岛、长三角、闽南地区、粤东、北部湾五大海上风电基地集群，是《“十四五”可再生能源发展规划》要求。“十四五”期间，中国各地出台的海上风电发展规划规模已达8000万千瓦，到2030年累计装机将超过2亿千瓦。未来，中国将应用更大的风电机组，能够有效提高风能利用效率，并大幅降低初始投资、安装施工成本、运维成本等；智能化、互联化成为海上风电产业的重要特征；携手推进相关技术的研发、先进装备的设计与制造。
概述
定义
海上风电场多指水深10米左右的近海风电。海上风电和普通风力发电的原理一样，是利用海上的风力带动风车叶片旋转，将海风的动能转变成机械动能，再透过增速机将旋转的速度提升，把机械能转化为电力动能，促使发电机发电。
工作原理
一个完整的海上风电场一般由一定规模数量的风电机组和输电系统构成。风电机组将风能转化成电能，输电系统将电输送到变电站。
风力发电机组
风力发电机组是风电场的发电装置，单个的风电机组包括叶片、风机、塔身和基础部分。风机的工作原理是空气动力学原理，利用风吹过叶片形成叶片正反面的压差产生的升力，令风机旋转并经过齿轮箱，进而带动风力发电机转子，将风的动能转化成发电机转子的动能，然后再将转子的动能又转化成电能输出。
风电机组的固定有四种基本形式：陆地基础、单桩基础、基脚架基础和浮式基础，其具体结构如下图（风电机组基础结构四种基本形式）所示。这四种基本形式分别运用在路地、浅水（水深＜30m）、中等水深（水深30～60m）、深水（水深>60m）。
安装方式
海上风电机组的安装方式主要有三种：千斤顶安装，半沉式安装和漂浮式安装（取决海水深度、起吊机的能力和驳船的载重量）。
输电系统
截至目前，已建成海上风电场大部分采用高压交流输电系统（HVAC），其由以下几部分组成：交流集电线路，海上升压站和无功补偿设备，海底电缆，陆上变电站和无功补偿设备。通过交流集电线路将各个风力发电机组产生的电收集起来，再通过海上升压站将电压升高，然后通过海底电缆将电输送到岸上变电站。
选址
海上风电的选址、建设、运维应当遵守相关法律、法规、规章，充分考虑相关标准和技术指南，保障海上交通安全、有序、畅通，保护海洋环境。
经济效益
与陆上风电场相比，海上风电场的优点主要是不占用土地资源，基本不受地形地貌影响，风速更高，风电机组单机容量更大（3～5兆瓦），年利用小时数更高。在选址的当，风能资源较好、风速较高，且处于IECⅢ等级较好的条件下：装机规模不低于20——30万千瓦；离岸距离适中，30km以内较适宜； 水深适宜；对外条件较好：接入点、拼装场地、转运码头； 发电达到2600小时、控制造价在15000——18000元/kW,上网电价0.8—— 0.9元/kW.h（目前已经核准和批复前期工作约600万千瓦的近海风电项目总体情况：发电2500—— 2600小时、造价17000——18000元/kW,上网电价0.9元/kW.h），是能达到一定经济效益的。
风险
海上风电环境艰苦，条件恶劣，技术复杂，工程难度高，协调难度大，建设成本一般是陆上风电场的2～3倍，也给海上风电场建设增加了风险。
具体表现在：
1.海上风力资源及建设条件调查不详，风电场建设规划协调有误，主发电机组设备选择不当，工程经验不足导致工程成本过大，运维管理不到位,利用小时数低于预期，气候灾害等不可预见因素影响评估不够。
2.规划风险：用海(海域使用论证、用海预审)， 海洋环评(鸟类影， 通航(安全影响论证、安全评估），军事、文物、城乡建设主管等部门对风电场规划选址及建设的意见，海缆路由(海缆穿越海堤)。
此外还要防范意外风险（海缆损失情况）和台风灾害风险。
全球发展情况
自1990年瑞典出于实验目的在水深6m，离岸350m的海上安装了第一台海上风电机组之后，世界范围内的风电技术发展就步入了快车道。丹麦于1991年在洛兰岛西北沿海建成并投入使用全球首个海上风电场，该电场包含11台450 kW的风电机组，可满足2 000～3 000户居民的用电需求。2000年，海上风电项目开始加入兆瓦级发电机组，使海上风力发电项目开始具有商业化应用价值。丹麦在2002年建成第一座拥有80台2 MW风电机组的大型海上风电场，装机容量达到160 MW。随后欧洲各国也相继加入投资建设海上风电项目的阵营中，世界范围内风电装机容量稳步增长。全球风能协会(global wind 能量 council，GWEC)发布的《全球风能报告2022》的数据显示：2021年全球新增风电容量为93.6 GW，仅比2020年的记录低1.8%；总装机容量达到837 GW，比2020年增长12.4%；同时，2021年海上风电并网量达到21.1 GW，是2020年的3倍，创下海上风电并网总容量57.2 GW的新记录。
2022年9月，由丹麦风电巨头沃旭能源公司开发的英国Hornsea Two海上风电场全容量投产发电。该海上风电场占海面积462平方公里，总装机容量1320兆瓦，共安装了165台风机；场内集电线路总长373公里，送出海缆（含海上无功补偿站连接电缆、登陆后的陆缆）总长为390公里，是全球最大的海上风电场。
中国发展情况
优势
海上风电是中国新时期能源转型的重要支撑，也是中国沿海省份发展海洋经济的重要力量。中国海岸线全长18 万km，有200多万平方公里的大陆架和6500多个岛屿，离岸200km范围内，近海和深远海风能资源技术开发潜力约22.5亿千瓦，拥有丰富的海上风能资源。
快速发展
2007年11月8日，中国首座安装有1台金风科技1.5 MW风电机组的海上风电项目在渤海绥中油田建成发电。该项目从立项到建成投产仅耗时7个月，实现了多项自主创新和技术创新，它标志着我国海上风电探索取得实质性突破，也拉开了我国海上风电开发的序幕。
近年来，中国海上风能利用加速。2018年12月18日，国家电投滨海北区二期400兆瓦海上风力发电厂100台机组满负荷运行。2019年3月29日，浙江省首个海上风电场——舟山六横海上风电场海底电缆敷设工程完成，全部63台风机机组实现联网发电，整个风电场规划海域面积约为50平方公里；2021年12月，在距离山东省海阳海岸线30公里的海面上，随着山东半岛南4号海上风电项目第10回路5台风机开始运转，山东首座海上风电场成功并网发电，实现海上风电“零突破”。该海上风电场总装机容量301.6兆瓦，风电场配套建设220千伏海上升压站和陆上集控中心各1座，风场内各风机之间、风机与海上升压站之间通过敷设35千伏海底电缆连接，海缆总长度达90千米；还是在2021年12月25日，国内首个百万千瓦级海上风电项目——三峡阳江沙扒170万千瓦海上风电场项目，当日上午实现全容量并网发电。该项目年发电量约47亿千瓦时，能满足约200万户家庭一年的用电量。
2021年我国连续第4年保持海上风电装机量世界首位，年新增装机容量近17 GW，累计海上风电装机容量达到27.7 GW，与欧洲近30年发展水平相当。
2024年10月26日，中国最大的平价海上风电项目——山东半岛南“海上风电U场址项目”实现全容量并网发电。总装机容量150万千瓦，在中国首次全场采用了66千伏的集电系统，投运后年发电量达45亿千瓦时，年可节约标煤140万吨，减少灰渣、一氧化碳等废气排放约425万吨。
2024年，中国海上风电装机容量有望突破4500万千瓦，将连续四年位居全球首位。2024年前三季度，海上风电新增并网容量247万千瓦，累计并网容量达到3910万千瓦。截至2024年三季度，中国海上风电累计装机已连续三年稳居全球第一位，超过第2至5名国家海上风电并网总和。
未来展望
全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组，2023年7月19日在福建海上风电场成功并网发电，标志着我国海上风电大容量机组研发制造及运营能力再上新台阶，达到国际领先水平。
目前，中国基本具备了大规模开发海上风能资源的能力，未来几年是技术创新和变革的关键期，未来海上风电技术将围绕以下几条主线演进：应用更大的风电机组，能够有效提高风能利用效率，并大幅降低初始投资、安装施工成本、运维成本等；智能化、互联化成为海上风电产业的重要特征；携手推进相关技术的研发、先进装备的设计与制造。
未来，优化近海海上风电布局，开展深远海海上风电规划，推动近海规模化开发和深远海示范化开发，重点建设山东半岛、长三角、闽南地区、粤东、北部湾五大海上风电基地集群，是《“十四五”可再生能源发展规划》要求。“十四五”期间，中国各地出台的海上风电发展规划规模已达8000万千瓦，到2030年累计装机将超过2亿千瓦。
参考资料
海上风电场.新能源网.2023-08-03
新增21.1GW！全球风能理事会GWEC《2022全球海上风电报告》研析.国际风力发电网.2023-08-07
我国海上风电发展历程与展望.中国海洋发展研究中心.2023-08-03
国内最大的平价海上风电项目今天并网发电.环球网-今日头条.2024-10-26
超20万亿元！“风电+多产业”融合发展 挺近海上风电新蓝海.环球网-今日头条.2024-11-17
向深远海挺进！我国加速打造五大海上风电基地.国务院国有资产监督管理委员会.2023-08-07
【科普一分钟】：海上风电.今日头条.2023-08-07
【走进风电】你了解海上风电场的构成和发电原理吗？.微信.2023-08-07
山东省海事局《海上风电通航安全管理办法（暂行）》公布！.北极星风力发电网.2023-08-07
分析丨海上风电的经济性和主要风险.东方风力发电网.2023-08-07
全球最大海上风电场投运.中国能源网.2023-08-03
不断探索！我国海上风电向深远海挺进.今日头条.2023-08-07
海上风电场.今日头条.2023-08-03
浙江首个海上风电场联网发电.今日头条.2023-08-03
山东首座海上风电场并网发电.芜湖新闻网 数字报.2023-08-03
南方日报头版报道丨国内首个百万千瓦级海上风电阳江并网发电.网易.2023-08-07
电从海上来！全球首台！这个“海上大风车”并网发电.今日头条.2023-08-07