碳中和背景下，风电迎来快速发展，尤其海风更受关注。

不仅因为陆上风电的一些好资源基本被占完了，而且海风的发电效率相对陆风更高。

在海上建造风电项目，就有离岸远近以及水深水浅之分。

越往远处风浪越大，能获取的风电资源更多，深远海可开发规模是近海的3倍以上。

此外，近海会因交通航道、 渔业、军事管控等用海冲突，风电受到限制。

因此向着更深更远开发海风项目才是大势。

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全球海风需求景气共振

海上风电是未来全球范围内度电成本最低的清洁能源之一。近几年海上风电降本迅速， 考虑到能源成本最终是电源+输配电双技术成本的竞争，而全球主要的发达城市、用电负 荷集中在沿海地区，全球海上风电发展潜力巨大。 海风开发主要集中在中国和欧洲地区。受益于能源清洁化诉求和风资源禀赋，欧洲一直 是海上风电开发的引领者。而中国受益于国家补贴政策支持和社会用电需求上升，自“十 三五”起大力推动海上风电发展，到 2021 年已成为全球最大海上风电装机国。据 GWEC 统计，2016-2021 年，中国及欧洲地区新增海风装机占比超 95%，且中国逐渐占据主要新 增市场。截至 2021 年底，全球海风累计装机量达 55.9GW，中国、英国、德国位居前三， 占比分别为 47%、22%、14%。

未来全球海风核心引擎仍为中国市场。国内多省市已发布“十四五”能源发展相关规划， 根据各省规划中对海风新增装机的目标，我们预计 2022-2025 年，中国分别新增海风装 机 4、10、15、20GW，其中广东、山东两地为海风大省，分别新增装机 12、8GW；到 2025 年末，预计中国海风累计并网装机量将达 75.5GW，CAGR30%。

欧洲海风市场有望迎来爆发。据 GWEC 统计，截至 2021 年底，欧洲海风累计装机量达 28.3GW，占比 50.6%，其中英国、德国、荷兰、丹麦、比利时位居前五，总占比达 98.8%。 根据各国装机规划，到 2030 年，英国等八国规划实现海风装机 135.6GW；从更远期装机 目标来看，法国、挪威、波兰为新兴市场，到 2040 年挪威、波兰将分别新增海风装机 30、8-11GW；到 2050 年法国将新增海风装机 40GW。日韩、美国有望在海风市场实现较大突破。据 GWEC 统计，截至 2021 年底，除中国、 欧洲市场外，其余地区海风累计装机量仅 1.7GW，占比 3%。近几年，除中国和欧洲外， 海外其他国家亦开始重视海风规划。韩国、日本等国家先后设定 2030 年海风装机目标， 据统计，美国、日本、韩国、越南、印度、菲律宾六国规划总量达 90.6-91.8GW，有望 实现显著增长。

全球海风装机有望实现高增长。受益于多国海风规划布局，GWEC 预测 2022-2030 年海 外海风新增装机将由5.1GW增长至37.6GW，CAGR 28.5%；中国海风市场经历2021年“抢 装潮”后短暂回调，随后呈现逐年增长趋势，2022-2030 年海风新增装机将由 4.1GW 增长 至 41.5GW，CAGR 为 33.6%。总体来看，预计 2022-2030 年全球海风新增装机量达 377.5GW，CAGR 为 31%，其中中国、欧洲市场为主要增量市场，占比分别为 54.6%、 29.5%。

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从0到1，漂浮式海风应运而生

海风项目基本采用固定式机组，需要在海底动土打桩，将风机固定。

在近海区采用这种固定式机组没问题，可到了深海，你要动土打桩，零部件用料以及安装费用都将急剧上升，便没有了经济效益。

怎么解决？漂浮式海风应运而生。

上图可以看到，将风机安装在黄色的浮体平台上，然后四周用钢丝绳、锚链将浮体平台拖拽住，使风机在某一海上区域运动。

显然，这个过程不需在深海动土打桩。

据华创统计，2021-25年，全球漂浮式海风新增装机由59.5MW增至 839.4MW，CAGR 93.8%。

2026-30 年，由2GW增至12.2GW，CAGR 57.3%。

而中国将逐步超越欧洲成为主要新增市场。

21年我国首台漂浮式海上风电机组并网，由三峡集团投建。今年明阳智能下线全球最大漂浮式海风机组。

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漂浮式型式多样

漂浮式风机重产品结构设计，轻施工，适用于深水海域。从现有海风项目来看，当位于 水深小于 30m 的浅水区时，常采用单桩式基础；当位于水深大于 30m 小于 60m 的过渡 海域时，常采用导管架基础，以上均为固定式基础。随着海上风电逐渐走向深远海，为 了适应更复杂的施工环境，漂浮式风机应运而生。漂浮式风电系统主要由上部风机、漂 浮式平台、锚泊系统、动态海缆等部分组成，受益于其独特的结构设计，漂浮式系统对水深变化不敏感，建造过程中可将大部分工作转移到陆上进行，且漂浮式风电的锚固系 统对海底地质条件依赖相对较小，因此更适宜于水深 60m 以上的深水区。

考虑技术难度与经济性，半潜式基础适用度更高。按照基础类型分类，目前漂浮式海风 主要可分为半潜式、立柱式及张力腿式，三种基础类型在投运/在建项目中占比分别为 63.3%、26.7%、10%。从原理、重量、造价等角度对比结果如下： 半潜式：该类型平台在风机倾斜时，可通过分布式的浮筒结构产生较大的水线面变化， 进而产生抵抗平台倾斜运动的回复力矩。6MW 半潜式风机重量约为 3000t，以“三峡引 领号”为例，成本约为 4.4 万元/kW，重量及经济性在三种基础类型中排名均居中。

立柱式：该类型平台的重心设计远低于浮心，当平台发生倾斜时，重心和浮心之间形成 回复力矩可抵抗平台倾斜运动；另外较小的水线面设计可减小平台垂荡运动。6MW 立柱 式风机重量约为 3500t，以 Tetraspar Demonstration 项目为例，成本约为 3.7 万元/kW，重 量最大，但最具经济性。 张力腿式：该类型平台通过垂向下的系泊张力平衡浮体向上的超额浮力，因此具备较好 的平台垂向运动性能，但安装过程复杂。6MW 张力腿式风机重量约为 2000t，以 Pivot Buoy 项目为例，成本约为 13.4 万元/kW，已投运项目中仅有该项目采用了张力腿式基础，因 此仍较缺乏相关制造及施工安装经验，张力腿式重量最轻，但造价最高。

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垂直轴风机受青睐

实际上，在全球海上风电步入深远海的当下，浮式海上风机已不再局限于传统主流的单个机组样式设计，风机平台设计的创新正为海上风能资源开发提供新的动力。

近日，欧洲浮式海上风机生产商SeaTwirl公司宣布，其研发的垂直轴浮式风机获得挪威政府批准，可在挪威水深50米以上的深海区域开展浮式风电样机相关试验。这是全球首例可投入实际工业应用的垂直轴浮式风机案例，开创了垂直轴浮式风机应用先河。

据SeaTwirl公司官方网站介绍，目前，浮式海上风电领域主流的风机大多使用的是水平轴转动发电方式，而此次获得下水试验批准的机型采取了圆环形状的风机叶片设计样式，用垂直轴转动的方式进行发电。此次计划投入试验的样机功率为1兆瓦，该公司称，未来将进一步加大浮式风电机组发电功率。

公开消息显示，SeaTwirl公司于2010年进入垂直轴浮式风机研发领域，是目前少有的垂直轴浮式风机开发商。在该公司技术总监乔纳森·博思慕看来，与水平轴转动的浮式风机相比，以垂直轴转动的风机重心相对较低，发电设备距离海平面更近，不仅方便安装、维护，其稳定性也相对更高，更加适用于深远海区域。

不仅如此，英国曼彻斯特大学研究人员巴勃罗·欧罗也在一份研究中指出，在海上风电场中，垂直轴浮式风机受到的尾流干扰相对较少，这也意味着风机能够更好地捕获风能，有助于提高发电量。另据SeaTwirl公司测算，应用垂直轴浮式风机或可将浮式风电场的平准化度电成本降低20%左右。

近年来，全球海上风电装机量呈现爆发式增长，近海风能资源已得到了相对充分的开发，为获得更丰富的海上风能资源，深远海风电开发已势在必行。面对庞大的深远海风能资源储量，全球风电设备制造商都在摩拳擦掌，除了不断提高海上风机单机功率之外，更是在结构、设计上创新，推出了前所未有的样机设计。

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浮式风机样式愈加丰富

除了环形垂直轴风机外，采用两台风机的“双头”浮式风机技术便是另一大范例。2020年，欧洲浮式风机设计生产商Hexicon公司就宣布了“双头”浮式风机的开发计划。2022年底，欧洲专利局确认授予该浮式平台技术专利。时至目前，该公司的旗舰产品TwinWind已获得了英国、意大利、韩国等多国的海上风电场订单，开始进入实际应用阶段。

Hexicon公司首席执行官曾表示，该公司开发的浮式风电平台可提高特定水域的风机密度，有效降低了风机平台和海缆数量，能够更有效地实现电力生产并降低成本。

去年下半年，明阳智慧能源集团股份公司也面向全球发布了双转子浮式海上风电平台“OceanX”，该机组正是在浮式基座上搭载了两台单机功率为8.3兆瓦的机组，以“V型”排列，将在今年下水安装。

不仅如此，在风机设计公司WCS看来，除了“双头”机，在漂浮式平台上排列数十乃至上百台风机一并进行发电的设计同样具有潜力。2021年，该公司宣布与工程承包商Aibel公司合作研发多风机排列的浮式平台，利用大量风机形成超大阵列，远远看去俨然一面风帆。WCS公司首席执行官表示，这一浮式风机设计方式与主流方式相比可降低80%的海上风电场使用面积，同时能够降低海上风电生产成本，提高浮式海上风电成本竞争力。

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降本将成浮式风电发展关键

值得注意的是，从目前已经面世的各类浮式风机的创新设计来看，降本始终是样机设计绕不开的议题。业界普遍认为，随着全球海上风电开发步入水深超过50米的深远海区域，传统固定式海上风机经济性大幅下降，浮式平台已成为首选。然而，直至目前，浮式海上风电尚未进入商业化开发阶段，成本高企成为深远海风电开发的一大阻碍。

不过，全球风能理事会认为，随着多国浮式海上风电项目推进、技术不断创新，浮式海上风电产业距离商业化已经不远。该机构指出，英国、中国、挪威等国已新增了多个浮式海上风电项目，在各国浮式海上风电相关支持政策刺激下，2030年前，全球浮式海上风电装机量有望达到1890万千瓦。而风机技术的创新、资本支出的提升、项目设计的改善等因素都将成为推动浮式风电降本的关键因素。2035年至2050年期间，全球浮式海上风电度电成本降幅可达17%至40%。

对于我国浮式海上风电产业来说，行业人士普遍认为，在海上风电供应链不断成熟的当下，浮式海上风电的降本速度或高于预期。市场研究机构平安证券在研报中表示，尽管成本依然较高、商业化尚需时日，但浮式海上风电具有较清晰的降本路径，包括风机单机容量进一步提升、规模效应带来的成本下降、浮式基础的优化设计等，国内供应链基础较好，未来有望实现快速降本。

文章来源： 未来智库， 中国能源报， 霜降的笔记