海上风电开发风险研究

论文摘要

随着陆上风电场剩余场址限制和电能上网受限严重等问题的凸显，我国大规模商业化海上风电开发将成为新的方向，在未来五到十年内将会得到快速增长。在我国的海上风电项目开发的前期，对风险因素的研究还不够全面和深入，对某些风险因素的研究有缺失和不足。结合欧洲海上风电开发的实际案例和发展现状，同时也结合中国海上风电所面临的实际情况，从风资源评价、发电量预测、海上风机、施工安装和检修维护这5个方面展开进行风险因素的识别、分析（定性或定量）和风险控制研究。结合欧洲A海上风电场的风资源评价和发电量预测工作，分析了海上风资源评价中隐含的统计误差和系统误差风险程度，包括仪器误差、可用率、扰流影响、纵向外推、水平转换、数据集时间段和长期趋势等，对结果影响总计达5.6%。随后，定量研究了发电量预测隐含的不确定性（功率曲线、尾流损失、电气损失和可用率）风险对发电量的影响程度，总计达9.6%（含风资源评价中隐含风险影响）。评估分析了台风对中国近海风电场发电量的影响，在福建、广东、海南和台湾分别为2.41%、2.48%、6.5%和10.91%。从海上风机的技术特点出发，结合风机容量增长趋势、单位造价和技术壁垒，量化了风机容量差距带来的建设成本风险（约10%）。结合齿轮箱和直驱传动的故障调查，得出故障风险水平分别为2.2%和1.2%。对比齿轮传动和直驱传动的优劣，建议中国重点发展永磁直驱型海上风机。依据欧洲最新施工技术发展，建议风机应在海上整体安装。经研究发现目前中国大型海上施工船舶的施工能力可满足需要，而且2台同型号船舶同时使用的成本风险较小。在施工工期研究中，提出需要重点考虑“天气窗口”和施工船舶能力与可利用性的风险。结合欧洲已投运海上风电场的数据统计，分析量化了A风电场单次检修时间（9天）、齿轮箱单次故障对风电场可用率的影响0.45%，和单次更换的成本预测9,354,000元/年。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 国内外风电发展现状
• 1.2.1 欧洲风电发展概况
• 1.2.2 中国风力发电的发展状况
• 1.2.3 中国海上风电的发展状况
• 1.3 海上风电开发研究现状
• 1.3.1 海上风资源评价
• 1.3.2 发电量预测
• 1.3.3 海上风机
• 1.3.4 施工安装
• 1.3.5 检修维护成本
• 1.3.6 海上风机基础
• 1.3.7 海底电缆
• 1.3.8 电气设备
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文的结构
• 第2章 风资源评价中的风险研究
• 2.1 A海上风电场风资源评价的基本内容
• 2.1.1 测风设施和数据集情况
• 2.1.2 风况数据分析
• 2.1.3 风速模拟计算
• 2.2 A海上风电场风资源评价中的风险研究
• 2.2.1 统计误差
• 2.2.2 系统误差
• 2.2.3 A海上风电场风资源评价风险汇总
• 2.3 本章小结
• 第3章 发电量预测中的风险研究
• 3.1 A海上风电场发电量预测的基本内容
• 3.1.1 A海上风电场的基本参数
• 3.1.2 功率曲线和推力曲线
• 3.1.3 计算结果
• 3.2 不确定性风险分析
• 3.2.1 风电场设备的不确定性
• 3.2.2 A 海上风电场发电量预测风险研究结论
• 3.3 台风对发电量预测的影响
• 3.3.1 中国沿海台风历史资料
• 3.3.2 台风对海上风电场的影响
• 3.3.3 台风风险评估
• 3.4 本章小结
• 第4章 海上风机方面风险研究
• 4.1 海上风机的特点
• 4.2 装机容量
• 4.2.1 容量增长趋势
• 4.2.2 容量造价
• 4.2.3 技术壁垒
• 4.3 传动方式
• 4.3.1 齿轮传动
• 4.3.2 直驱方式
• 4.4 本章小结
• 第5章 施工安装方面风险研究
• 5.1 海上风机安装
• 5.2 施工船舶
• 5.2.1 打桩能力
• 5.2.2 起重能力
• 5.2.3 可利用性
• 5.3 施工期的确定
• 5.4 本章小结
• 第6章 检修维护成本估算风险研究
• 6.1 欧洲海上风电场检修维护成本统计
• 6.2 单次检修时间
• 6.3 主要部件故障率
• 6.3.1 风机齿轮箱批次性缺陷风险研究
• 6.3.2 可用率受批次故障风险影响研究
• 6.4 大部件检修成本
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果