第二章 海上风电场的选址.docx

第二章 海上风电场的选址2.1 概述近海风电场一般都是在水深10~20m、距岸线10~15km左右的近海，从空间 上看，地域大，选址余地大实际上海上风电场的建设受到诸多因素的影响和制 约按制约因素的性质可为以下几方面：硬性制约（比如军事区、航道等）、软性制约（如：渔民的利益、规划上的 冲突）、技术制约（如：风资源、海床条件、不利因素等）、环境制约（如：生态 因素、噪声等）、经济制约根据各国的海上风电场经验，综合各种影响因素，得出风电场选址的几项基 本原则：（1） 考虑风资源的类型、频率和周期（2） 考虑海床的地质结构、海底深度和最高波浪级别（3） 考虑地震类型及活跃程度及雷电等其它天气情况（4） 考虑城市海洋功能区的规划要求（5） 场址规划与城市建设规划、岸线和滩涂开发利用规划相协调（6） 符合环境和生态保护的要求，尽量减少对鸟类、渔业的影响7） 避开航道，尽量减少对船舶航行及紧急避风的影响8） 避开通信、电力和油气等海底管线的保护范围9） 尽量避开军事设施及周围（10）考虑基础施工条件和施工设备要求及经济性，场址区域水深一般控制在 5~15m2.2 选址考虑的各种因素2.2.1 风资源因素1. 风资源：风资源是风电场选址的首要因素，一个良好的风资源是必备条 件。

一般对风资源的评价如下：平均风速（m/s）基于欧洲的经验6~7低风速，项目经济上不好7~8中等风速，投资回报周期长8~9高风速，中等投资回收期，利润合理9~10最佳风能资源，投资回收期短，高回报风电场选址，在风资源上要求年平均风速大于6m/s, 50m风功率密度大于 200W/m2 我国最佳风资源区在台湾海峡，平均风速达到 8m/s 以上，功率密 度达到 700w/m2 ，其次就是广东、再次就是上海江浙一带，然后就是山东、河 北等地在从风资源方面选址上，首先要从宏观上确定区域，然后再进行区域风资源测试评估实测资料分析的风能资源Avercge for JAN — DEC斗-| 139 N36N33NJON27N24N」二实测资料分析的风能资源&CN25 Nn2.风资源上的不利因素，懲台疯海上风电场在风资源上的不利因素首先就是台风，强台风不仅仅损9008007004500500400300蘑叶片、T发的机组类型-轮毂高度年•平均风速50年三—-i禺3利〉阵风,m/s)ZXr l-l J z|/ u -

如果没有科学、扎实的研究，海上风场机舱，还包括结构部件，如塔筒和基础，对发电设备影响很大 国际电工委员会(IEC)对发的机组的分类将难以避免苍南的灾难目前运营的国产风机质量问题，可能在未来两到三年 后集中爆发2.2.2 海床的地质结构、海底深度和最高波浪级别1. 海上风电风塔基础是造成海上风电成本的重要因素之一，选择地质条件 好的海域建设风电场不仅利于施工，而且还能减少成本，并防治地质灾害因此， 海上风电场对地址条件的要求非常严格在环境评估中要对所选海域进行地质勘 探，且要布点合理，以全面掌握场址海床的地质构造情况 海底表层沉积物有有机的、无机的，无机的有细沙、泥沙、岩石碎裂的固体碎片 等多种情况一般而言，细沙覆盖的海床条件比颗粒较大的沉积物的海床更适合 风电场的建设2. 海底深度（水深） 水深也是影响项目总成本的重要因素之一，原因如下：1）发电机组基础，标准单桩基础在深水及松软的地质条件下不适合，需要 更复杂的基础方案2） 施工安装，过深的水给施工带来难度超过40m的水深，千斤顶驳船就 不能胜任了，需要锚式起重船，但它受海况条件影响比较大3） 海底电缆的铺设一般在5~30m的范围内（10-20m）。

水深和离岸距离根据欧洲海域已建成或规划中的海上风电项目水深、离岸距离和装机容量的 信息统计得知：欧洲海上风电场开发趋于更大、更深、离岸更远基于现在的风电技术和资金结构， 40m 是海上风电开发现实可行的最大水 深欧洲海域至今建设的海上风电场最深的是 Beatrice 商业示范项目，大约位于 40m 水深范围极少数风电场在不到5m的水深处建造大多数海上风电场项目离岸小于 50km德国第一个海上风电试验项目 12台机组总计60兆瓦的Alpha Ventus 从1999年正式立项，到2010年4月才得以并网发电，历时近12载，比原定计 划晚了一年半为了保护海岸线和近海潮汐，以及不影响进港航道，德国联邦海洋和水道测 量局要求海上风电场建在远离陆地的地方德国的公众也不愿意看到海上风机出 现在近海的自然景观里，认为是一种破坏妥协的结果是，Alpha Ventus选址在 了北海离岸45公里远的地方，水深达30米根据德国海上风电官方网站提供的信息，其他申请的项目也多在离岸30公 里之外，水深在20米至35米之间而英国、丹麦等国家的海上风电场离岸要近 得多，那里的公众也不介意大型风机出现在视线里3. 海浪：波浪包含大量的动能和压力，对结构产生较大的重复荷载，对结 构的寿命和动态行为有严重的影响。

1） 增加发电机组基础和结构的水平荷载2） 在风电场运行期间影响安全进入或工作，增加了运营成本3） 大浪妨碍建设施工，增加施工成本海浪：渤、黄、东、南海的波高以南海最大，东海次之，渤、黄海较小年均波高南海为1.5米，东海及南黄海为1.0〜1.5米，渤海、北黄海和北 部湾仅0.5〜1.0米年中波高以冬季最大，大浪（波高2米以上）频率都在20% 以上从济州岛经中国台湾以东海面至东沙、南沙群岛的连线为大浪带，大浪频率在 40%以上，中心区可达 50%据现有记录，南海、东海的最大 波高为 10 米多，南黄海为 8.5 米波高最小的季节，黄海出现于夏季，东海和南海出现于春季4. 潮汐流 潮汐流造成的水平荷载、泥沙的冲刷对海上风电场的建造、运营和维护构成 了严重的挑战其影响在于•增加水平荷载•增加冲刷，对基础的侵蚀加大• 使安装、维修更具挑战性，增加了施工维护的成本 潮汐流的侵蚀能力与流速的立方成正比中国海域潮汐流对海上风力发电场开放最具挑战性的地方位于浙江北部和 江苏中部之间，杭州湾是世界上涌潮之地潮汐流峰值（cm/s）重要性0~50很少或没有问题50~100较轻的挑战100T50相对富有挑战性的工作环境150~200挑战性的工作环境>200不适合的位置5. 潮差位于低水位和高水位之间的基础部分遭受的腐蚀最严重，且容易生成生物淤 泥。

潮差大也给施工、维护带来不便潮汐范围重要性0~4m很小或者没有问题4~8m一些小的挑战>8m适度工作挑战中国苏、浙、闽沿岸，一般为 4〜5 米，但钱塘江口的涌潮，历史上最大潮差可达9米，其壮观景象，举世闻名渤海沿岸潮差也只1〜3米6. 海冰每年12月到3月，渤海湾特别是辽宁湾有海冰和浮冰，浮冰块对桩基有冲 撞作用，而且浮冰块阻塞效应也会使船舶抵达发电机组很困难2.2.3 地震与构造风险在中国沿海存在一些轻微的构造断层，沿断层板块运动引起的地震会对海上 风电场的生存造成很大的危害作为选址的一部分，需要详细了解地质断层适当的间隔距离，感兴趣的海域 的地震活动风险信息，这些信息应应用于选址的设计中福建省海上位于横向地质板块边界，台湾岛区域为地震高发带，地震活动频 繁，对风电机组的设计是个挑战，需要有足够的信息、工程技术和财务决策江苏北部有最低程度的地质灾害，构造活动基本发生在江苏南部和中部江 苏省在近代历史上规模最大的地震为 1668 年里氏8.5 在设计中如果没有考虑地震因素，并加以适当保护，遇到强地震会造成重大 损失2.2.4 海域利用上的冲突问题选址过程中不能忽略海域使用上的限制和制约，有时会和其他的行业、其他 的用途等情况产生冲突。

1. 石油天然气渤海和东海有丰富的油气储量，随着对石油天然气需求的不断增长，海上石 油和天然气的勘探和开采活动将日益增多，这样会限制海上风电的开发2. 航运航道约 90%的世界贸易是由海上运输业来完成的我国沿海各个区域都有重要的 航道，风电场不能占据航道，特别是繁忙的航道和锚定站点、避风港区，在一些 不繁忙的航道上也要考虑风电机组的分布，风电机组的分布要为行船留出足够的 距离，避免船舶与风电机组的碰撞，造成船舶和风电机组的损坏而且风电机组应安装警示标志，如照明和雾角等，另外应到海事部门进行登 记注册，以便在航海指南中作出标示3. 军事设施1）军事管制区2） 用于军事目的的海域：如军事飞行的低空区域，海里的导弹试验区域等3） 海底弹药库或海底弹药倾倒区，要摸清弹药地点位置，密分布度等情况 从中国海事图获得的弹药倾倒区和雷区可能在连云港以北海域的两个地方，这两个区域严重制约了该地区的风电场的开发4. 航空和雷达风电机组在雷达监测视线范围内会对雷达造成干扰，旋转的风电机组叶片会 给雷达造成假信号，在雷达监测系统中显示错误的追踪信号通常在海上风电场开发规划阶段，经常与航空和安全部门存在冲突，甚至导 致项目审批无法通过。

一般民用机场的位置是公开的，军用雷达及航空雷达的地点需要通过其他途 径获得5. 渔业和捕捞鱼类和海鲜是中国沿海的食物和收入的重要来源现代水产养殖技术支持浅 水区（小于10m）和较遮蔽的地方养殖水产和海上风电场的选址之间有相当的 重叠其主要影响就是施工过程中破坏环境造成鱼类和海洋生物死亡 有些专家认为从长远看不会渔业有影响，而且由于桩基的建设形成类似渔礁 可改变环境可促进鱼类的种群复苏，但渔业界不认同这种看法总之短期是会给 渔业或捕捞业造成影响2.2.5 环境制约1. 湿地和浅水区是涉水、近水鸟类的主要活动区域，这些区域开发会对动 植物的生态圈产生不良影响•旋转的风轮叶片会对鸟类造成伤害•剥夺了候鸟的捕食区• 剥夺了候鸟的繁殖区• 施工期间对周边的生态产生不良影响如： 盐城沿海滩涂珍禽国家级自然保护区位于江苏省盐城市的射 阳、大丰、滨海、响水、东台五县（市）的沿海地区，面积 45.3 万公顷，1984 年建立省级自然保护区，1992 年加入联合国教科文组织国际“人与生物圈” 保护网，1996 年又纳入“东北亚鹤类保护网络”主要保护对象为滩涂湿地 生态保护系统和以丹顶鹤为代表的多种珍禽2. 视觉影响3.噪声影响4. 海洋考古学的影响：如文化遗产等2.2.6 港口港口在海上风电场开发的初级阶段扮演着重要的角色，因为所有的风电场的 零部件、配套设备都会存放在此，并有此运送出海。

港口设施应在风电场开始施 工之前全。