雄偉佇立的白色巨人點綴在波瀾壯闊的海面上，動人心魄。正如所見，海上風(fēng)機是龐然大物，葉片長度幾乎等同于飛機翼展長度，塔筒更是有幾十層樓高，工程耗資巨大，施工難度也遠高于陸上風(fēng)電。

世界上最早的海上風(fēng)電場是丹麥于1991年在 Vindeby 建成并投入使用的，該風(fēng)電場由11個功率為450kW 的風(fēng)電機組組成。目前，在傳統(tǒng)資源形勢日益嚴峻的情況下，海上巨大的風(fēng)力資源已引起各國的關(guān)注，隨著技術(shù)的進步很多國家都在沿海建設(shè)海上風(fēng)電場而且部分規(guī)模巨大。

海上風(fēng)電究竟是如何建成的？

在講解海上風(fēng)電場是如何建設(shè)前，我想首先有必要介紹一下海上風(fēng)電場的構(gòu)成，以及風(fēng)電機組的結(jié)構(gòu)和基本形式。

海上風(fēng)電場的構(gòu)成

海上風(fēng)電場一般建設(shè)在海邊風(fēng)力較大處，通常由一定規(guī)模的海上風(fēng)電機組以及變電設(shè)施構(gòu)成，通過在風(fēng)電場海底敷設(shè)輸電電纜,將其所發(fā)電力送至陸上。

風(fēng)電機組

風(fēng)電機組主要由風(fēng)電機艙(內(nèi)裝齒輪箱和發(fā)電機)、輪轂、葉片和塔筒等構(gòu)件組成。風(fēng)機的工作原理是空氣動力學(xué)原理。風(fēng)并非"推"動風(fēng)輪葉片，而是吹過葉片形成葉片正反面的壓差，這種壓差會產(chǎn)生升力，令風(fēng)機旋轉(zhuǎn)并經(jīng)過齒輪箱進而帶動風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子。由此，葉片和風(fēng)機將風(fēng)的動能（即空氣的動能）轉(zhuǎn)化成發(fā)電機轉(zhuǎn)子的動能，然后再將轉(zhuǎn)子的動能又轉(zhuǎn)化成電能輸出。

葉 片

葉片直徑?jīng)Q定了風(fēng)電機組的功率。當(dāng)前，主流的海上風(fēng)機發(fā)電容量在3～5MW之間，風(fēng)機葉片長度在45～60m之間。為有效利用海上風(fēng)能，風(fēng)機葉片要長期在惡劣的環(huán)境中不停地旋轉(zhuǎn)做功，葉片必須具有重量輕、抗疲勞、耐腐蝕、高強度等性能

機 艙

輪轂在風(fēng)機的最前端，可轉(zhuǎn)動，其上安裝風(fēng)葉，內(nèi)部有軸系聯(lián)結(jié)齒輪箱；風(fēng)機艙中安裝有發(fā)電機、齒輪箱、低速軸、高速軸、高速閘、油水冷卻裝置和維修設(shè)備等。

塔 筒

塔筒一般由空心管狀鋼材制成，設(shè)計主要考慮在各種風(fēng)況下的剛性和穩(wěn)定性，根據(jù)安裝地點的風(fēng)況、水況和風(fēng)輪半徑條件決定塔身的高度，使風(fēng)葉片處于風(fēng)力資源最豐富的高度。3MW以上的風(fēng)機，塔筒高度超過80m。

基 礎(chǔ)

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要作用是固定風(fēng)電機組，主要有四種基本形式：陸地基礎(chǔ)、單樁基礎(chǔ)、基腳架基礎(chǔ)和浮式基礎(chǔ)，其使用范圍和具體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

海上風(fēng)電場的輸電系統(tǒng)

迄今為止已建成海上風(fēng)電場大部分采用高壓交流輸電系統(tǒng)（HVAC），其由以下幾部分組成：交流集電線路，海上升壓站和無功補償設(shè)備，海底電纜，陸上變電站和無功補償設(shè)備。通過交流集電線路將各個風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)生的電收集起來，再通過海上升壓站將電壓升高，然后通過海底電纜將電輸送到陸上變電站。此外，基于電網(wǎng)換相換流器（LCC）的直流輸電系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于陸上長距離輸電和海底電纜等領(lǐng)域，技術(shù)較為成熟，也可被運用到海上風(fēng)電輸電領(lǐng)域。

海上風(fēng)電場的輸電系統(tǒng)

通過上面的內(nèi)容，小伙伴們應(yīng)該對海上風(fēng)電場有一個大體認識了吧，下面重點來了~

海上風(fēng)電場的建設(shè)

當(dāng)前，海上風(fēng)機的安裝主要分為整體安裝和分體安裝。

整機安裝流程為：

1

在海底打樁，安裝基座

2

在岸上將塔筒、機艙和葉片裝配好，進行風(fēng)機整體測試和調(diào)試

3

將風(fēng)機整體運輸至風(fēng)電場，然后吊裝在基座上

4

在海底打樁，安裝基座

5

將風(fēng)機各部件運輸至風(fēng)電場

6

吊裝塔筒，吊裝機艙和葉片，完成組裝、測試及調(diào)試

海上風(fēng)電機組的安裝平臺

海上風(fēng)電機組的安裝可通過千斤頂駁船或者浮吊船完成，其具體形式分別如下圖所示。

浮吊船

千斤頂駁船

海上風(fēng)電機組的安裝方式

根據(jù)歐洲地區(qū)海上風(fēng)電場施工工程公開的Opti-OWECS報告，海上風(fēng)電機組的安裝方式主要有三種：千斤頂安裝(Jack- up Installation)，半沉式安裝(Semi-Submersible Installation)和漂浮式安裝(Float-Over Installation)。其中的選擇取決于海水深度、起吊機的能力和駁船的載重量。

千斤頂安裝(Jack- up Installation)

半沉式安裝(Semi-Submersible Installation)

漂浮式安裝(Float-Over Installation)

為了讓小伙伴們對海上風(fēng)電場的建設(shè)有更直觀的認識，給大家準備了一個短片，很不錯哦，你不看一下嗎？

海上風(fēng)電場后期運維

建成后的海上風(fēng)電場大致可以分為7個部分：

1. Wind Turbine （風(fēng)機）

2. Wind Turbine Foundation （風(fēng)機基礎(chǔ)）

3. Array Cables （矩陣電纜）

4. Offshore Substations （海上變電站）

5. Export Cables （海底電纜）

6. Onshore Cables （陸上電纜）

7. Onshore Substations（陸上變電站）

完成1-7之后并網(wǎng)。 項目建成后，1～3歸項目開發(fā)商運營和維護，4～7歸OFTOs (Offshore Transmission Owners)運營和維護。