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海上风电认证方兴未艾

来源：http://www.mofcom.gov.cn | 时间：2010/12/21 10:23:04 | 阅读次数：

发布单位：中华人民共和国商务部

• 发布人：
• 小杨

2010年6月，根据WWEA的统计，我国以新增装机容量和总装机容量跃居世界风电第一大国。当海外为我国取得的快速发展成就而惊喜，国人为发展过程中缺少核心技术而担忧的时候，欧盟已经更多地在讨论如何更好地开发海上风电。在新能源技术革命日新月异的今天，我们必须高度重视下一个重要的风电技术领域——海上风电。

世界海上风电发展现状

随着陆地风电开发的经验积累和海上风能利用的探索，世界近年来对海上风电开发发展迅速。据统计，2009世界海上风电累计装机容量达2110MW，较2008年增长48.5%，占到全球风电总装机容量的1.2%。2009年世界海上风电新增装机容量达689MW，同比增幅超过100%。欧盟是海上风电发展最快、技术最为领先的区域，拥有全球90%的海上风电装机容量，80%的在建海上风电场。

相比陆地风电市场相对成熟的技术，海上风电场开发尚未形成规模，很大程度上受场地环境、技术条件等制约。从严格意义上来说，目前海上风电开发实质为近海风电项目开发。

欧盟海上风电开发的时间不过20年，但也是近3年近海风电项目才渐趋成熟并推广应用。英国、丹麦分别占世界海上风电份额的44%和30%，2009年新建的海上风电项目集中在英国（28.3万kW）、丹麦（23万kW）、瑞典和德国（均为3万kW）以及挪威（2300kW）。德国于2010年5月建成装机容量6万kW、离岸线50公里风电场，成为第一个深海风电开发的国家。

海上风电机组基本上是根据海上风况和运行工况，对陆地机型进行改进，其设计与运营规范多参照陆地风电机。根据海上风电项目的特殊性，海上风电机组的设计更加强调可靠性，注重提高风机的利用率、降低维修率。

此外，海上和陆上风电开发的主要差别还在于风电机基础设计和大容量风机制造。为了承受海上的强风载荷、海水腐蚀和波浪冲击等，海上风电机组的基础远比陆上的结构复杂、技术难度高、建设成本高。海上风电机组呈现大型化的趋势，国外主要风机制造商生产的海上风电机组主要集中在2?5MW，风叶直径在72?126m。

海上风电项目由于技术难度大、投资规模要求很高，一般会以具备风机制造及运营经验的企业为主导，目前具备商用开发经验的风电设备制造商仅有丹麦的维斯塔斯和德国的西门子。而项目开发商和业主为了规避风险，更多采用项目认证来控制质量和规范管理。可以说，海上风电认证是海上风电开发的必经环节。

我国从2009年开始海上风电项目试点。上海东海风力发电公司投资30亿元，建成10万千瓦的东海大桥海上风电场，装机34台华锐3MW风机，预计年上网电量2.5亿千瓦时。早在可再生能源发展“十一五”规划中，我国已经布局近海风电研发及试点，预计未来5年近海风电管理政策和招标项目会逐步深入。
海上风电认证标准

为了推动和规范海上风电开发，国外一些技术研究机构自发或在政府资助下，制定了海上风机的标准，第三方机构依据标准开展对风机、基础、环境等检测与认证，提高了风电项目开发的可靠性和预期风险能力。认证管理已成为海上风电开发商评估项目和控制风险的通用做法。目前技术实力较强的风电强国，如丹麦、德国，已对本国海上风电项目实施强制认证。

丹麦从1991年开始海上风电场建设，是较早制定风电标准及强制执行认证的国家，积累了较多的风电技术和开发经验。丹麦政府很早便制定了风电开发的规划，并建立了严格的认证制度，这对风机向大容量发展提供了保证。丹麦的认证标准为《丹麦机型许可和风机认证的技术规范》，丹麦的能源主管部门负责监督其施行，丹麦的国家实验室则作为其信息支持与研发中心。

德国船级社（GL）在1995年就已经出版了关于海上风机认证的标准，之后通过海上风场的设计、认证和运行获得了大量经验，最新版“GL海上风机认证指南（2005）”，可用于风机和风电场的设计、评估及认证，涵盖风机型式认证和电场项目认证两方面。值得一提的是，该指南重点在于面向风机设计及制造，涵盖了从认证范围开始，到载荷、材料、结构、机械、回转叶片、电气、安全和环境监控系统的整个内容，而不在于海上环境及基础设计的指导，因而更多适用于风电设备供应商。

国际电工委员会（IEC）2009年公布了最新“海上风机设计要求”，即IEC 61400-3，它详细列出了基本的设计要求来确保海上风机的工程完整性，目的是提供一个适当的保护等级，来避免风机在其设计寿命期间可能遇到的所有危险产生的损害。

在IEC 61400-3中，载荷假定和安全等级确定被重点提及，其中可以找到关于场址评估和载荷假定的详细资料，但关于材料、结构、机械组成和系统（安全系统、电气系统）等方面的内容没有或者只是简单的提及。

IEC 61400-3 应当结合适当的IEC/ISO标准联合使用。特别指出的是这个标准与IEC 61400-1中的要求基本一致，但并不是完全照搬，而IEC 61400-1是全球公认的用于风机安全的标准之一。
虽然我国在海上开发方面刚起步，但国内专家和学者借鉴我国陆地风电开发经验和国外海上风电标准，完成了海上风机标准的制定。2009年中国船级社（CCS）制定了《海上风力发电机组规范》，内容涉及环境与荷载、材料制造、结构、电气系统、安装调试、监测维护等全过程。该标准已通过专家评审，预计2011年将公布实施。该标准将进一步规范我国海上风电设备制造企业的发展，提升海上风电项目的安全性和可靠性，同时为国内认证工作开展提供参照依据。
NV的海上风电认证管理

海上风电开发投资巨大，并且比陆地风电场具有更高的风险性，因此，必须要采取有效措施管理风险。为了保护投资者利益和控制项目风险，业主、投资方和保险商通过寻找有经验的中介来进行技术认证，来评估检验风电场是否能在其使用寿命期内成功的运行。挪威船级社（DNV）凭借海上风电开发的探索和认证管理的实践，形成较完整有参考意义的技术认证及风险管理体系。

DNV是较早从事海上风电认证的第三方机构，在国际海上风电认证领域具有代表性和影响力，自主研发了DNV-OS-J101：《海上风机结构设计标准》（2007）。从1991年至今，已为全球40多个海上风电场提供认证服务，如英国London Array (1 GW), Greater Gabbard (500 MW) 、Thanet Offshore Wind Farm (300 MW)海上风电项目及丹麦Horns Rev (369 MW) 海上风电项目。

DNV在海上风电认证方面，主要提供风机的风电场开发的项目认证、风力发电机制造的型式认证、海上风电项目风险管理，以及项目安全健康环境风险（SHE）的风险管理等技术认证与风险管理服务。
项目认证体系：DNV项目认证体系的核心由6个阶段组成，每个阶段均表示从设计基础验证到在线检验的时间段。DNV项目认证以循序渐进的方法为基础，通过下列主要步骤以降低总的项目风险：第一阶段，考虑外部条件的设计基础；第二阶段，详细的设计；第三阶段，制造；第四阶段，安装；第五阶段，调试；第六阶段，在线。

除了服务之外，DNV还提供零阶段（可行性研究阶段）的活动。零阶段可行性研究可以包括一个或多个下列服务，概念性设计验证、通过测量计划的现场状态验证、对风能场的调查、环境影响评价（EIA）验证以及许可和有效性的评审。

项目认证流程：第一阶段和第二阶段包括最终设计验证的步骤，对含风机、地基和土壤及现场特定环境条件的综合结构性系统的现场详细审核。这一验证将根据DNV海上标准DNV-OS-J101《海上风机结构设计标准》（2007）或由客户要求的类似标准进行。除了对第一阶段和第二阶段设计文件评审外，认证机构还要对关键的细节进行独立的分析。DNV通常采用的独立分析工具有商业有限元程序软件和空气弹性变形规范。结构设计验证也可以包括风机地基和其他结构，如：海上变电站。

第三至第五阶段涉及所有的与项目实施相关的追踪验证和现场检验。它包括支持结构、变电站和风机的制造及其调试。

第六阶段，在线阶段意味着一种在整个使用寿命一直到被废弃的期间内其对风机、支持结构、变电站、J型管件和电缆所进行的定期检验活动。为了验证风电场实际情况是否符合所要求的标准，DNV采用了定期检验系统来收集、分析、诊断风电项目运行状况。

每一阶段的项目任务完成后，DNV向业主出具符合实际要求的合格证明。第一阶段到第五阶段任务完成后还需要获取DNV的证书。项目证书自海上风电场调试起有效。对于第六阶段而言，项目证书的有效期则根据年度检验和检查的结果而定。

我国海上风电认证的建议

首先，参考国外开发的经验和我国海上风电水平，现阶段我国政府及科研机构应当对我国近海及深海的风资源、水文、气象等资源环境进行有针对性的评估，考察风电项目对海洋生态环境影响。根据我国沿海特点，制定阶段性、可持续的开发策略。海上风电路线应该不同于路上风电的发展规模和速度。
其次，建立以东海大桥等试点项目为代表的项目数据采集系统，收集在线风机运转的参数，分析风机实际指标与设计要求的符合性，监测电场发电能力及上网电量等，为我国海上风电的标准完善及项目再开发，提供基础数据和参考案例。考虑到试点项目的业主主要是政府，该系统应有政府负责并引导，具体执行交由事业单位或委托专业公司。

另外，及早着手海上风电基础及平台设计标准研发。海上风电与陆地风电一个重要的区别在于风机的基础不同，海上风电项目基础工程的费用约占整个风电项目建设费用的三分之一，国外对于海上风电的基础研究尤为重视，通常将风机和基础作为一种结构整体来考虑。随着陆地风机技术成熟和成本的降低，基础工程的设计及建造必然成为海上风电开发中的关键。

最后，探索细分安全等级的海上风电认证模式。通过对IEC、GL及DNV的标准研究，我们发现“安全等级”的概念在这些标准中提出，合理的界定安全等级将对项目开发有重要而长远的意义。海上认证应该实行更为细致的安全等级。对不同的项目实行不同的安全等级和设计要求，以证结构在潜在或突发风险的冲击下有足够安全的承受能力。我国海上风电可以探索基于业主要求及环境要求，细分安全等级的项目认证模式。

经过“十一五”时期陆地风电超常规的快速发展，我国需要以更理性的态度来对待未来海上风电的开发。除了借鉴国外已有的技术资料，更多的基础数据、设计方法、运作经验需要我国项目开发商和设备供应商不断积累。有远见的监管者应当意识到，当企业自主创新的快船装上认证管理的舵桨时，我国风电的快船才能真正远航。

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