全球海上風電發展形勢分析

目前，國內的海上風電發展具有一定的優勢和潛力，但也面臨著一些挑戰。對于海上風電項目投資建設，需要綜合考慮多個因素，包括市場需求、政策環境、技術革新、環境影響以及經濟效益等。相較于其他基礎設施建設項目，其復雜性更高，需要更為周密的規劃和更為精細的管理。

1、全球海上風電發展形勢

根據全球風能理事會發布的《2023年全球海上風電報告》顯示，2022年，全球海上風電新增裝機量達880萬千瓦，是有史以來海上風電裝機增量第二高的年份。但全球海上風電行業正面臨著增長停滯的風險。

主要原因在于，2023年，雖然多國都提出了最新海上風電發展目標，但是項目投資收益率卻逐步走低，不少國家海上風電裝機甚至趨于停滯。

《2023年全球海上風電報告》數據顯示，全球海上風電累計裝機量達到6430萬千瓦，同比增長16%。其中，中國、英國、法國等國海上風電裝機增量尤為顯著。中國更是連續數年穩居全球最大海上風電市場，去年海上風電新增裝機量超過500萬千瓦，成為推動全球海上風電裝機量增長的絕對主力。

同期內，英國海上風電裝機量也維持高速增長。截至2022年底，歐洲海上風電裝機總量為3000萬千瓦，其中約有46%都來自英國。另外，法國和意大利2022年也分別投運本土首座商業化運營海上風電項目。

不過，盡管中國和歐洲國家海上風電快速增長，但美國、越南等國的海上風電裝機增長卻基本陷入停滯。統計顯示，越南因電價政策調整而導致2022年沒有新增海上風電項目。美國也沒有新增任何商業化海上風電場，截至去年底，北美地區海上風電裝機量在全球總量的占比僅為0.1%。

另外，浮式海上風電作為新興領域，雖然多國都在加速研發，但其累計裝機量占比仍相對較小。數據顯示，去年，全球浮式海上風電累計裝機量為18.8萬千瓦，其中挪威投運裝機量為6萬千瓦，歐洲浮式海上風電裝機量累計達到17.1萬千瓦，占全球總量的90%以上。

2、中國海上風電發展形勢

目前，國內的海上風電發展確實具有顯著的優勢和巨大的潛力。例如，中國東南沿海地區的海上風能資源豐富，如江蘇、浙江和福建等地，這些地區的海上風電項目已經取得了顯著進展。然而，同時也遭遇了一些挑戰。例如，海上風電項目的投資成本較高，尤其是涉及到大型風機基礎施工、海底電纜鋪設等方面。此外，海上風電項目對海洋生態環境的影響也是需要考慮的重要因素，如海洋生物的棲息地和遷徙路徑可能受到一定影響。

對于海上風電項目的投資建設，必須全面權衡多個因素。市場需求方面，隨著國家對清潔能源的推動和碳排放減少的壓力，海上風電的市場需求不斷增長。政策環境方面，政府提供了稅收優惠和補貼等政策支持，但政策變化也可能對項目投資產生影響。技術進步方面，風機的大型化、智能化以及施工技術的提升都為海上風電的發展提供了有力支持。然而，技術進步同時也帶來了設備成本和維護成本的挑戰。

相較于其他基礎設施建設項目，海上風電的復雜性更高。除了上述提到的投資成本和環境影響外，海上風電項目還需要考慮電網接入和電力消納問題。由于海上風電項目通常遠離陸地，需要建設長距離的海底電纜，這增加了項目的投資成本和建設難度。同時，電力消納也是一個重要問題，需要確保風電電力能夠順利接入電網并得到充分利用。

綜上所述，國內的海上風電發展具有優勢和潛力，但也面臨著多方面的挑戰。在推動海上風電發展的同時，需要充分考慮市場需求、政策環境、技術進步、環境影響以及經濟效益等因素，并采取相應措施加以解決。

3、BIM等技術助攻海上風電

為了應對海上風電面臨的挑戰，我國風電產業必須不斷推動風機技術的創新，提高風機的效率和可靠性，降低運維成本。如利用海上海上風機基礎設計分析軟件 SACS，可以設計和分析承受波浪、風力和機械載荷的的海上風機基礎結構，并預測基礎支撐結構以及非線性樁基的疲勞和極端載荷，實現海上風機基礎和風電機組一體化設計，提高風電工程的質量和可靠性。

SACS軟件目前已被世界各地的海洋工程師使用超40年，是全球多家能源公司指定的海上結構生命周期軟件。因其自動化的工作流程，強大的計算分析功能以及無與倫比的規范包容度，SACS已經成為海工行業結構設計的標準軟件。

SACS軟件功能

1.波浪載荷分析

波浪載荷可以使用時間歷程或以波譜形式表示?？梢允褂枚鄠€隨機種子，根據波浪高度波譜密度函數確定隨機波面剖面圖。有下列波譜可用：
• Pierson-Moskowitz
• JONSWAP
• Ochi-Hubble
• 用戶定義

2.風力載荷分析
同樣，風力載荷可以輸入為時間歷程或根據下列可用風譜得出的隨機載荷：
• Von-Karman
• Harris
• Kaimal
• 用戶定義

3.完全耦合或半耦合分析
此軟件具有 GH Bladed 和 FAST* 軟件接口，可實現波浪、風力和風力引起的機械載荷之間的完全耦合，以進行多模態響應分析。GH Bladed 多核接口已完全自動化，使用戶可以處理典型疲勞分析所需的數百個時間歷程模擬?？蛇x多核功能可大大減少運行時間。

4.動態超單元 SACS
應用程序包含基于 Craig Bampton 方法的動態超單元模塊。動態超單元完全符合 Siemens BHawC 氣動彈性規范。

5.疲勞分析
SACS 疲勞分析方法使用雨流計數法預測時間歷程分析產生的應力循環—包括按順序累計不同風速和海況下多個分析模擬的疲勞損傷的功能。


除了SACS軟件外，海上風電項目還可以使用如下軟件：
1.OpenWindPower Fixed Foundation 海上固定式風機基礎分析與設計軟件

OpenWindPower Fixed Foundation 軟件提供一整套功能，可用于設計和分析承受波浪、風力和風電機組機械荷載的海上風機基礎結構。此分析方法能夠預測下 部支撐結構和非線性土體樁基的疲勞和極端荷載。

軟件詳情：OpenWindPower Fixed Foundation 海上固定式風機基礎分析與設計軟件

2.OpenWindPower Floating Platform海上漂浮式風機基礎分析和設計

OpenWindPower Floating Platform 軟件提供一整套功能，僅使用單個產品就可完成海上浮式風機結構所需的所有設計和分析流程?？梢允褂酶呒壗９δ芤匀S可視化方式創建浮體水動力和結構模型；可以對這些模型執行波浪、海流、風和 風機機械荷載作用下的分析，以預測運動響應并計算浮式平臺的疲勞。

軟件詳情：OpenWindPower Floating Platform海上漂浮式風機基礎分析和設計

3.PLAXIS Monopile Designer 海上風電單樁基礎設計軟件

PLAXIS Monopile Designer 是一款海上風電單樁基礎設計軟件，它將 PISA 聯合產業研究項目的研究成果轉化為日常工程實踐。PLAXIS Monopile Designer 能夠顯著減少每個單樁的鋼材量，從而降低風力發電廠的總成本。它可以作為獨立工具用于基于規則的設計方法，也可以與 PLAXIS 3D 相結合用于 基于數值的設計方法。

軟件詳情：PLAXIS Monopile Designer 海上風電單樁基礎設計軟件 | 高效的風機單樁設計

4.MOSES 用于海上安裝和浮式平臺設計的靜水力和水動力分析軟件

MOSES 是一款高級靜水力和水動力軟件包，可以準確計算和模擬海上浮式系統。無論是 FPSO 和浮式平臺的安裝問題還是在位分析，也無論是頻域模擬還是時域模擬，MOSES 的分析功能和腳本化語言都完全適用。三十多年來 MOSES 始終專注于這些特定需求，已成為全球大多數海上安裝項目的主要分析工具。

軟件詳情：MOSES 用于海上安裝和浮式平臺設計的靜水力和水動力分析軟件