我國海上風電發展的主要問題及對策建議*

劉佰瓊，徐敏，劉晴

(南京師范大學地理科學學院 南京 210023)

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我國海上風電發展的主要問題及對策建議*

劉佰瓊，徐敏，劉晴

(南京師范大學地理科學學院 南京 210023)

隨著陸上風電資源的大規模開發利用，海上風電作為我國高度重視的新能源產業，已進入發展的關鍵時期。文章從海域使用的角度分析風電用海的基本特點，研究海上風電在用海面積、規劃編制、管理制度、資源環境影響等方面存在的問題，并據此提出“完善海上風電規劃、創新管理制度、規范風電場選址和風機布置、加強海上風電資源環境影響評價”的海上風電發展對策建議。分析表明：風電用海具有確權用海面積小、實際占用海域面積大的特點，且風電用海具有排他性、容易造成海洋空間的破碎化；另外，目前海上風電存在規劃面積和布局不合理、擠壓其他行業用?？臻g，風電項目預可研階段缺乏海洋管理部門的先期介入，風電建設對海洋資源環境的影響研究甚少等問題。在此基礎上，提出我國海上風電發展的對策建議，以期促進中國海上風電產業平穩可持續發展。

海上風電；用海特點；資源環境影響；海上風電規劃；跨部門聯動管理

1 引言

隨著全球能源供應持續緊張，世界各國都將發展新能源產業作為緩解能源供需矛盾的重要手段，其中風力發電相對其他新能源而言較為成熟，引起了世界各國的重視。隨著陸上風力資源的大規模開發利用，海上風電因其具有風資源持續穩定、風速高、發電量大、不占用土地資源等優點[1]，且海上風電靠近經濟發達地區，距離電力負荷中心近，風電并網和消納容易，得到了世界各國的青睞。丹麥、德國已將風電發展的中心轉移到海上[2]，我國于2012 年4 月印發了《風力發電科技發展“十二五”專項規劃》，規劃明確指出在“十二五”期間我國潮間帶和近海風電將進入快速發展、規?；_發的階段[3]。

為促進海上風電產業健康可持續發展，不少學者對海上風電的發展進行了相關研究，主要集中于以下4個方面：① 海上風電技術研究，包括風電機組及風電場設計關鍵技術、風機塔架設計與基礎結構選擇、輸電并網系統架構和風機狀態監測技術、海上風能資源評估等[4-6]；② 國外風電發展的經驗借鑒研究，通過分析丹麥、德國、美國、法國等海上風電強國在風電開發方面的政策和戰略部署，從經濟激勵政策、能源發展總體規劃、風電項目招標程序等方面探討可供我國發展海上風電借鑒的經驗和啟示[7-10]；③ 海上風電發展現狀與趨勢研究，主要分析目前主要的海上風電項目、海上風機供應商、風電行業發展趨勢等[11-12]；④ 海上風電發展存在的主要問題研究，著重從風電發展規劃與政策、產業鏈成熟度、風力發電機組技術、投資成本與經濟效益等方面闡述當前海上風電發展存在的問題，并提出相應的對策措施[13-15]。

綜上所述，已有研究主要基于海上風電技術水平、風電發展規劃與政策的視角，研究我國海上風電發展的現狀、存在的問題以及相應的對策措施。而海上風電與陸上風電最大的區別在于對海洋空間資源的占用，從海域使用的角度分析海上風電發展面臨的主要問題，并提出對策建議還鮮有研究。本文以海域使用為切入點，通過調查我國海上風電場建設情況，分析風電用海的基本特點和存在的主要問題，并據此提出有針對性的對策建議，旨在促進中國海上風電產業健康、快速地發展。

2 我國海上風電發展現狀與主要特點

2.1 我國海上風電發展現狀

我國海岸線長，海域面積遼闊，具備開發建設海上風電的良好條件。第三次風能資源普查數據表明，我國陸上風能資源技術可開發量約 2.5×108kW，而近海離海面10 m高的風能儲量約為7.5×108kW，海上風能儲量是陸上風能資源的3倍左右。據中國風能協會和世界自然基金會估算，在離海岸線100 km、中心高度100 m范圍內，7 m/s 以上的風力給我國帶來的潛在發電能力為年均 1.1×1014kW，與歐洲北海的風電資源相當。

雖然我國有豐富的海上風能資源，但是海上風電產業的發展卻比較緩慢，尚處于探索起步階段。截至2013年年底，我國已安裝海上風電機組112臺，總裝機容量290 MW；已建成的海上風電場共有5個，分別為渤海綏中單機示范項目(1.5 MW)、東海大橋海上風電項目(102 MW)、江蘇響水潮間帶示范項目(6.5 MW)、如東潮間帶示范項目(30 MW)和如東150 MW海上示范風電場一期工程(150 MW)(表1)。由表1可知，我國海上風電項目從單臺機組逐步發展為大中型風電場建設，單機容量為1.5～5 MW，單個海上風電場的總裝機容量逐步發展為100～150 MW。

表1 中國海上風電場建設情況

2010年6月中旬，我國首批海上風電特許權招標工作正式啟動，總裝機容量為1 000 MW的首批4個項目全部集中在江蘇鹽城，其中濱海、射陽近海風電項目各300 MW，大豐、東臺潮間帶風電項目各200 MW，目的是進一步探索我國海上風電發展的關鍵技術與管理策略。然而，4個海上風電特許權招標項目卻因為海洋功能區劃不明、項目規劃變動較大以及其他技術成本等問題遲遲未能開工，直至2013年8月，停滯了3年的海上風電項目才獲得開工許可，這也從某種意義上說明了我國海上風電發展還面臨著一系列亟須探討和解決的問題。

2.2 風電用海的基本特點

2.2.1 海上風電場確權的用海面積小、實際占用的海域面積大

海上風電場建設的工程內容包括機組樁基基礎、升壓站、海底電纜，風電機組采用成列方式布置(單列、多列)，機組間距在600～1 200 m之間，涉及的用海包括機組樁基基礎和升壓站的透水構筑物用海，以及海底電纜的海底電纜管道用海。根據我國已建或擬建的海上風電項目的統計，裝機容量每100 MW的平均用海面積為120～280 hm2。風機機組間需通過海底電纜連接實現電力輸送，統計表明裝機容量每100 MW的海底電纜總長約為50～150 km。根據海底電纜管道的相關管理要求，海底電纜管道兩側各500 m以內屬于保護范圍，禁止挖沙、鉆探、打樁、拋錨、拖錨、底拖捕撈、張網、養殖作業，限制通航，這就造成風電場各機組之間的海域雖不確權用海，但實際具有排他性，因此風電場實際占用的海域面積應為風電機組布置的最外緣包絡線，我國每100 MW占用海域的面積為12.6～24 km2，主要集中在15～17.5 km2?，F有海上風電項目的統計資料表明，我國海上風電的確權用海面積僅占其實際占海面積的10%～15%。

我國海上風電項目的用海方式和面積是根據國家能源局和國家海洋局于2010年1月22日聯合發布《海上風電開發建設管理暫行辦法》的相關規定進行界定的，即按照單個風機機組的樁基基礎占用的海域面積進行用海面積界定，并沒有將風電實際占用的整個海域納入用海面積，其目的是鼓勵海上風電的發展，但這也造成了風電實際占用海域面積遠大于需繳納海域使用金的用海面積，致使海上風電項目在風電場布局設計時主要考慮工程造價和發電的經濟效益，而基本不考慮海域空間資源的價值，過多占用海域的現象。

2.2.2 海上風電用海具有排他性、造成海洋空間的破碎化

因風電場各風電機組之間、風電機組與升壓站之間以及升壓站與登陸點之間海底電纜的敷設，除潮間帶風電機組之間仍可開展局部的灘涂養殖活動以外，風電場占用海域無法繼續開展捕撈、航運、軍事訓練等其他活動，海上風電用海具有排他性，無法兼容其他行業用海。

海洋是一個相互連通的生態系統，無論是海底地形地貌、海水運動，還是海洋生物都具有連續性，而海上風電的區塊式布置，不僅破壞了其他海洋開發活動(例如捕撈、航運、旅游觀光等)的連續性，更直接造成了海洋空間的破碎化。尤其值得關注的是，風電場的建設，尤其是升壓站至登陸點海底電纜的敷設，割裂了海岸帶地區與外海的聯系，制約著海岸帶未來可能的開發活動，人類繼續向海洋邁進的步伐亦可能受阻。

3 我國海上風電發展面臨的主要問題

3.1 海上風電規劃編制先天不足

根據《風電發展“十二五”規劃》，至2015年我國新增海上風電500萬kW。目前上海、江蘇、浙江、山東、河北、廣東均編制完成了各省的海上風電場規劃，并根據規劃的風電場布局方案開始了海上風電場的建設。但由于缺乏對海上風電工程建設的工程實踐和系統全面認識，造成規劃的風電場面積過大、與其他行業規劃沖突、布局方案不合理，根據規劃方案先期擬建的多個海上風電招標特許權項目不同程度地存在選址不合理、用海矛盾難以協調等問題，導致項目遲遲無法開工建設。

3.1.1 海上風電規劃編制的基礎資料和研究不足

風能資源評價和海底地形地貌調查是發展海上風電的前提，是風電場選址、機位布局、機型選擇、發電量估算和經濟概算的基礎，也是海上風電規劃編制的主要基礎資料依據。目前，我國的風資源基礎資料主要來源于氣象部門，海上觀測覆蓋區域較小，不能全面系統地反映我國的海洋風資源狀況，部分通過數據推算和模型模擬的方法獲得的計算結果存在不確定性，可靠性不足。大范圍的海底地形地貌調查更是難以開展，目前依據的地形資料主要是20世紀80年代的海圖和近期的遙感影像資料，缺乏最新的地形資料和工程地質資料。因此造成海上風電規劃編制的基礎資料和研究缺乏，規劃原則過于簡單，規劃方法單一，規劃的風電場布置相對比較隨意。

3.1.2 規劃面積過大， 擠占其他行業用?？臻g

海上風電場的工程實踐表明，風電場區具有排他性，不能與其他活動兼容。海上風電規劃僅考慮風電發展需求和風資源條件，在海上所有風能資源可能較好的海域均規劃布置風電場，造成的直接后果是風電場規劃面積過大，擠占其他行業用海空間。以江蘇和上海為例(表2)：到2020年，上海市的海上風電規劃面積為374.5 km2，占全市所轄海域總面積的10.7%，江蘇省的海上風電規劃面積為2 485 km2，占全省所轄海域總面積的6.6%；遠期規劃中，上海市的海上風電規劃面積占全市所轄海域總面積的41.4%，江蘇省的海上風電規劃面積占全省所轄海域總面積的9.6%。上述規劃的風電場面積還不包括各風電場海上升壓站至登陸點的海底電纜。海上的開發活動類型繁多，隨著海洋經濟的迅猛發展，交通運輸、油氣開發、臨港工業、旅游、保護區等各行業的用海需求日趨旺盛，而傳統的養殖、捕撈等行業用海仍需保留保護，有限的海洋空間資源如何協調滿足各行業的用海需求本身就是個難題，海上風電場規劃面積過大，必將擠占其他行業的海上發展空間。例如，現有規劃布局方案中，有些風電場區直接布置在規劃的圍填海區或港口區，影響沿海地區后續的海洋開發活動。因此，現有規劃方案難以協調各行業用海需求，影響海域資源效益的發揮，甚至可能阻礙海洋經濟的發展。

表2 上海市、江蘇省海上風電規劃規模

3.1.3 規劃布局不合理，與其他行業用海存在沖突

由于僅考慮風能資源，致使風電場規劃布局方案中不少區塊布置在保護區、航線、航路、軍事區、重要漁業水域，有些區塊布置在規劃的港口航道區、圍填海區，與其他行業的用海存在沖突。根據該規劃布局方案實施風電場建設將帶來大量用海協調工作，而保護區、軍事區、航路航線等均屬不可協調的區域?，F有規劃方案需與其他行業的海上規劃方案銜接協調，以求共同發展。

3.2 海上風電管理制度亟待完善和創新

經過前期的項目示范和部門協調，2010年8月和2011年7月，國家能源局與國家海洋局聯合下發了《海上風電開發建設管理暫行辦法》和《海上風電開發建設管理暫行辦法實施細則》。管理暫行辦法和實施細則的出臺，旨在規范和完善海上風電建設管理程序，促進海上風電健康有序發展。文件明確提出，海上風電場原則上應在離岸距離不少于10 km、灘涂寬度超過10 km時海域水深不得少于10 m的海域布局。海上風電場布置的“雙十”原則明確了我國海上風電的發展方向，有利于協調各行業用海需求，保障海上風電的有序健康發展。但現有海上風電場工程建設的實踐過程表明，海上風電開發的興起與管理制度研究制定之間存在脫節，缺乏實踐，隨著海上風電的快速發展，有關管理制度已經跟不上形勢發展，管理制度亟待完善和創新。

3.2.1 海上風電項目預可階段缺乏海洋管理部門的先期介入

我國已建、在建和擬建的海上項目都是由國家能源局先期確定的試驗、示范和招標特許權項目，在海上風電項目上報海洋行政管理部門申請用海前，項目選址由國家能源局確定，而且前期都由項目業主開展了風力資源調查、地形水文測量、工程區地質鉆探、海洋環境生態現狀調查、工程可行性研究、接入系統以及其他的相關專題報告編制等大量前期調查研究工作。上報海洋部門時，其選址和布局方案均已確定。而海洋部門進行項目審查時，發現不少項目存在選址問題，例如江蘇東臺潮間帶風電場20萬kW風電特許權項目選址與江蘇省人民政府批準的《江蘇沿海灘涂圍墾及開發利用規劃綱要(2010-2020)》中圍墾區范圍，以及已報國家環保部待批的江蘇鹽城國家級珍禽自然保護區調整方案有重疊，需調整項目選址。項目選址調整直接導致前期工作作廢，需針對調整后的選址重新開展上述前期調查和研究專題工作，不可避免地造成項目業主前期投入資金和時間的浪費，也凸顯現有風電規劃的隨意性，并可能影響海上風電項目審批和管理的嚴肅性。

工可單位在設計海上風機布置方案時，主要考慮風機工程的使用壽命、發電效率和經濟效益，將廣闊的大海視為可隨意占用且不用付出代價的無限空間資源，導致風電機組的間距較大，占用海域面積較大。目前，國外海上風電場的平均裝機容量密度為1萬kW/km2，即每100 MW裝機容量占海面積為10 km2。我國現有海上風電場方案幾經優化，平均裝機容量密度大約為0.4萬～0.8萬kW/km2，平均為0.6萬kW/km2，即每100 MW裝機容量占海面積為15～17.5 km2。雖然我國海上風能資源較歐、美國家略差，但單位裝機容量風機占用的海域面積仍遠大于國外，海洋空間資源浪費現象明顯。轉變海洋空間資源可隨意占用的設計觀念，提高風機制造水平、完善運營管理機制是風電布置中節約利用海洋空間資源的關鍵。在現階段，因提交海洋部門審批的風電布置方案均存在占用海域面積過大的問題，故審查中都需要進一步優化風機布置、壓縮占海面積，這就導致了海上風電項目的設計方案、工程可行性報告、電纜路由、海洋環境影響評價、海域使用論證及相關專題研究都需幾經反復，也從客觀上造成了風電項目審批時間較長。

此外，為了節約海上風電場的建設成本，我國的風電場建設仍趨向選擇離岸較近的潮間帶和淺海布置。潮間帶和淺海區域是海洋資源富集、海洋開發最密集的區域，也是用海需求和矛盾最集中的區域。這就造成了風電項目在用海矛盾的協調上困難重重，甚至可能導致項目最終難以開工建設。在“雙十”原則的基礎上，海洋管理部門需在海上風電項目的預可階段先期介入，引導海上風電項目向離岸深水選址布置和集約節約用海，這也是海上風電的發展方向。

3.2.2 跨部門聯動機制亟須建立

現有的海上風電場規劃方案與港口交通規劃、圍填海規劃、保護區、重要漁業水域等都存在海域空間交叉。就具體的海上風電項目而言，海上風電場內以及主風向的上下游幾百米至上千米的范圍內是不能建設大型建筑的；風機設施附近還必須禁止拖網漁業等捕撈活動，這就大大影響了海洋捕撈作業；海上風電建設還會對雷達信號產生強烈干擾，會影響國防安全等。因此，海上風電規劃與建設不僅涉及發改委、能源部門、海洋部門，還涉及交通、海事、漁業、軍事、環保等相關部門，但目前還沒有一個跨部門的協調機制，導致能源部門編制的海上風電規劃與其他部門不銜接、批準的項目與其他部門的要求有沖突，致使海上風電規劃難以落實、風電項目推進舉步維艱，一定程度上也打擊了投身海上風電建設企業的熱情，影響了海上風電行業的發展。亟須由發改委、能源和海洋部門為主體，建立跨部門聯動機制，協調海上風電規劃布局與項目選址及建設，保障海上風電產業的健康有序發展。

3.3 海上風電建設對海洋資源環境的影響研究甚少，累積性影響尚未凸顯

海上風電場的開發實施以及運行對工程海域生態和水文地質條件等環境存在一定的影響，如海域密布的風機基礎結構對水位、流速、納潮量及海洋調節能力等水動力條件的影響、海上風電場對候鳥遷徙的干擾、對海洋生物的影響、對海床的影響、對雷達信號的干擾以及對附近海運航道的影響等。環境影響制約著海上風電的發展。

國外非常重視海上風電環境影響評估技術研究。丹麥對海上風電場環境評估與環境監測研究非常深入，研究了風電廠開發建設對有關特定魚類種群、哺乳動物及鳥類的影響。德國也開展了一系列關于海上風電環境影響的拓展性研究，例如，投資建立海上風機的試驗場，促進技術研究、生態研究以及加強知識交流和技術轉讓。美國對海上風電環境評估極其重視，美國鰭魚呷海上風電場項目環境評估歷經9年才完成，評估報告極其詳盡闡述了海上風電場給當地鳥類、海洋動物、漁民和旅游業等造成的影響以及相關防范措施。

我國對海上風電項目的環境影響也十分重視，但由于海上風電在我國起步較晚，還缺乏海上風電建設對海洋環境、生態和資源影響的實證研究，尤其是風電場電磁輻射和噪聲對海洋生物及鳥類的影響研究甚少，也缺乏適用于海上風電場環境影響評估的關鍵技術。尤其值得關注的是，單個風電場建設對環境生態的影響可接受，但隨著海上風電項目的陸續建成，將造成沿海地區多個風電場的集中布置，由此產生的對海洋生態環境和資源開發的累積影響將會如何還未嘗可知，對其他海洋資源開發和行業發展的影響又會如何也亟待研究。

4 我國海上風電發展對策建議

4.1 完善海上風電規劃

由于海上風電規劃在編制思路、基礎資料、規模確定、風電場布局及規劃協調等方面都存在不足，難以指導我國海上風電場建設的順利推進，亟須對已有各省海上風電規劃進行修改完善，并指導尚未完成規劃編制省份的規劃編制工作。

在進一步收集和補充調查、評價我國沿海風能資源和海底地形地貌的基礎上，綜合分析各行業的用海現狀及需求，合理確定海上風電發展規模。選擇最適宜發展風電的海域，按照集中區塊布置的規劃思路，調整海上風電布局方案，實現與其他海洋開發活動的和諧共存，共同發展。結合海上風力發電機組的設計制造、海上風電場建設工程技術(基礎結構、機組排列、安裝及運輸、運行監控等)、并網技術的最新進展，提高海上風電場的平均裝機容量密度，節約海洋空間資源；提倡海上風電場的離岸深水布置，減緩對海岸帶地區的資源環境壓力，減少與其他行業用海需求的沖突，有效開發我國深海空間資源，維護我國海洋權益。

4.2 創新海上風電管理制度

風電是重要的可再生清潔能源，是世界可再生能源發展的重要方向，海上風電是風電發展的趨勢。盡管海上風電成本已大幅度下降，但是風電由于其間歇式、電價過高等問題，需要政府在政策上給予大力扶持和支持。為推進海上風力發電產業的發展，除了制定產業扶持政策，也需要創新管理制度，保障海上風電的順利發展。

建立以發改委、能源和海洋部門為主體，交通、海事、漁業、軍事、環保等相關部門參加的海上風電跨部門聯動機制，在海上風電規劃編制、風電項目選址審查等環節，負責協調不同行業的要求和需求，共同尋求和認可風電規劃和建設方案，避免風電建設項目走彎路，推進項目審批和建設。在海上風電項目審批方面，實行一站式服務，為海上風電項目的開發提供方便，縮短項目審批時間，推進海上風電發展。

4.3 制定行業標準，規范風電場選址和風機布置

風電場選址不合理、風機布置方案造成海洋空間資源浪費是目前制約我國海上風電發展的直接原因。在現有海上風電工程實踐和相關研究的基礎上，應盡快制定海上風電場選址、機型選擇、裝機容量密度、風機布置要求等行業標準，規范風電場選址和風機布置，指導和規范海上風電項目的科學有序發展。

4.4 加強海上風電資源環境評價關鍵技術研究及應用示范

由于目前對海上風電資源環境評價技術研究甚少和實測資料的缺乏，海洋風能資源評估、風電建設對海洋資源環境與生態的影響評價是否符合實際情況也需要進一步驗證，海洋資源環境影響在一定程度上制約著海上風電的發展。亟須加強海上風電資源環境評價關鍵技術研究及應用示范，以便真正了解和掌握我國海上風能資源特征及分布、風電場建設對海洋資源環境及生態的影響，指導我國海上風電場的布局和項目審批。

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1005-9857(2015)03-0007-06