全球海上风电发展形势分析

目前，国内的海上风电发展具有一定的优势和潜力，但也面临着一些挑战。对于海上风电项目投资建设，需要综合考虑多个因素，包括市场需求、政策环境、技术革新、环境影响以及经济效益等。相较于其他基础设施建设项目，其复杂性更高，需要更为周密的规划和更为精细的管理。

1、全球海上风电发展形势

根据全球风能理事会发布的《2023年全球海上风电报告》显示，2022年，全球海上风电新增装机量达880万千瓦，是有史以来海上风电装机增量第二高的年份。但全球海上风电行业正面临着增长停滞的风险。

主要原因在于，2023年，虽然多国都提出了最新海上风电发展目标，但是项目投资收益率却逐步走低，不少国家海上风电装机甚至趋于停滞。

《2023年全球海上风电报告》数据显示，全球海上风电累计装机量达到6430万千瓦，同比增长16%。其中，中国、英国、法国等国海上风电装机增量尤为显著。中国更是连续数年稳居全球最大海上风电市场，去年海上风电新增装机量超过500万千瓦，成为推动全球海上风电装机量增长的绝对主力。

同期内，英国海上风电装机量也维持高速增长。截至2022年底，欧洲海上风电装机总量为3000万千瓦，其中约有46%都来自英国。另外，法国和意大利2022年也分别投运本土首座商业化运营海上风电项目。

不过，尽管中国和欧洲国家海上风电快速增长，但美国、越南等国的海上风电装机增长却基本陷入停滞。统计显示，越南因电价政策调整而导致2022年没有新增海上风电项目。美国也没有新增任何商业化海上风电场，截至去年底，北美地区海上风电装机量在全球总量的占比仅为0.1%。

另外，浮式海上风电作为新兴领域，虽然多国都在加速研发，但其累计装机量占比仍相对较小。数据显示，去年，全球浮式海上风电累计装机量为18.8万千瓦，其中挪威投运装机量为6万千瓦，欧洲浮式海上风电装机量累计达到17.1万千瓦，占全球总量的90%以上。

2、中国海上风电发展形势

目前，国内的海上风电发展确实具有显著的优势和巨大的潜力。例如，中国东南沿海地区的海上风能资源丰富，如江苏、浙江和福建等地，这些地区的海上风电项目已经取得了显著进展。然而，同时也遭遇了一些挑战。例如，海上风电项目的投资成本较高，尤其是涉及到大型风机基础施工、海底电缆铺设等方面。此外，海上风电项目对海洋生态环境的影响也是需要考虑的重要因素，如海洋生物的栖息地和迁徙路径可能受到一定影响。

对于海上风电项目的投资建设，必须全面权衡多个因素。市场需求方面，随着国家对清洁能源的推动和碳排放减少的压力，海上风电的市场需求不断增长。政策环境方面，政府提供了税收优惠和补贴等政策支持，但政策变化也可能对项目投资产生影响。技术进步方面，风机的大型化、智能化以及施工技术的提升都为海上风电的发展提供了有力支持。然而，技术进步同时也带来了设备成本和维护成本的挑战。

相较于其他基础设施建设项目，海上风电的复杂性更高。除了上述提到的投资成本和环境影响外，海上风电项目还需要考虑电网接入和电力消纳问题。由于海上风电项目通常远离陆地，需要建设长距离的海底电缆，这增加了项目的投资成本和建设难度。同时，电力消纳也是一个重要问题，需要确保风电电力能够顺利接入电网并得到充分利用。

综上所述，国内的海上风电发展具有优势和潜力，但也面临着多方面的挑战。在推动海上风电发展的同时，需要充分考虑市场需求、政策环境、技术进步、环境影响以及经济效益等因素，并采取相应措施加以解决。

3、BIM等技术助攻海上风电

为了应对海上风电面临的挑战，我国风电产业必须不断推动风机技术的创新，提高风机的效率和可靠性，降低运维成本。如利用海上海上风机基础设计分析软件 SACS，可以设计和分析承受波浪、风力和机械载荷的的海上风机基础结构，并预测基础支撑结构以及非线性桩基的疲劳和极端载荷，实现海上风机基础和风电机组一体化设计，提高风电工程的质量和可靠性。

SACS软件目前已被世界各地的海洋工程师使用超40年，是全球多家能源公司指定的海上结构生命周期软件。因其自动化的工作流程，强大的计算分析功能以及无与伦比的规范包容度，SACS已经成为海工行业结构设计的标准软件。

SACS软件功能

1.波浪载荷分析

波浪载荷可以使用时间历程或以波谱形式表示。可以使用多个随机种子，根据波浪高度波谱密度函数确定随机波面剖面图。有下列波谱可用：
• Pierson-Moskowitz
• JONSWAP
• Ochi-Hubble
• 用户定义

2.风力载荷分析
同样，风力载荷可以输入为时间历程或根据下列可用风谱得出的随机载荷：
• Von-Karman
• Harris
• Kaimal
• 用户定义

3.完全耦合或半耦合分析
此软件具有 GH Bladed 和 FAST* 软件接口，可实现波浪、风力和风力引起的机械载荷之间的完全耦合，以进行多模态响应分析。GH Bladed 多核接口已完全自动化，使用户可以处理典型疲劳分析所需的数百个时间历程模拟。可选多核功能可大大减少运行时间。

4.动态超单元 SACS
应用程序包含基于 Craig Bampton 方法的动态超单元模块。动态超单元完全符合 Siemens BHawC 气动弹性规范。

5.疲劳分析
SACS 疲劳分析方法使用雨流计数法预测时间历程分析产生的应力循环—包括按顺序累计不同风速和海况下多个分析模拟的疲劳损伤的功能。


除了SACS软件外，海上风电项目还可以使用如下软件：
1.OpenWindPower Fixed Foundation 海上固定式风机基础分析与设计软件

OpenWindPower Fixed Foundation 软件提供一整套功能，可用于设计和分析承受波浪、风力和风电机组机械荷载的海上风机基础结构。此分析方法能够预测下 部支撑结构和非线性土体桩基的疲劳和极端荷载。

软件详情：OpenWindPower Fixed Foundation 海上固定式风机基础分析与设计软件

2.OpenWindPower Floating Platform海上漂浮式风机基础分析和设计

OpenWindPower Floating Platform 软件提供一整套功能，仅使用单个产品就可完成海上浮式风机结构所需的所有设计和分析流程。可以使用高级建模功能以三维可视化方式创建浮体水动力和结构模型；可以对这些模型执行波浪、海流、风和 风机机械荷载作用下的分析，以预测运动响应并计算浮式平台的疲劳。

软件详情：OpenWindPower Floating Platform海上漂浮式风机基础分析和设计

3.PLAXIS Monopile Designer 海上风电单桩基础设计软件

PLAXIS Monopile Designer 是一款海上风电单桩基础设计软件，它将 PISA 联合产业研究项目的研究成果转化为日常工程实践。PLAXIS Monopile Designer 能够显著减少每个单桩的钢材量，从而降低风力发电厂的总成本。它可以作为独立工具用于基于规则的设计方法，也可以与 PLAXIS 3D 相结合用于 基于数值的设计方法。

软件详情：PLAXIS Monopile Designer 海上风电单桩基础设计软件 | 高效的风机单桩设计

4.MOSES 用于海上安装和浮式平台设计的静水力和水动力分析软件

MOSES 是一款高级静水力和水动力软件包，可以准确计算和模拟海上浮式系统。无论是 FPSO 和浮式平台的安装问题还是在位分析，也无论是频域模拟还是时域模拟，MOSES 的分析功能和脚本化语言都完全适用。三十多年来 MOSES 始终专注于这些特定需求，已成为全球大多数海上安装项目的主要分析工具。

软件详情：MOSES 用于海上安装和浮式平台设计的静水力和水动力分析软件