深遠海浮式風電標準體系分析

關鍵詞：深遠海，浮式風電，產業鏈，標準體系，國際標準

0 引言

全球范圍內海上風電的發展，不斷地從淺近海走向深遠海，特別是在歐洲和中國。歐洲是深遠海域海上風電的先行者。歐洲市場已經完成建設漂浮式單立柱式風機20余臺，半潛式風機10余臺。多個海上風電強國也已在深遠海域進行布局。中國在深遠海上風電建設方面發展迅速，已經成為全球海上風電裝機容量增長的主要驅動力之一[1-2]。其中，以“海油觀瀾號”為代表，海上風電項目在單臺風機功率、離岸距離、水深、單位兆瓦用鋼量等各項指標都處于國際先進水平[3-4]。

風電產業經過多年的高速發展至今，近海風電資源開發已趨近飽和，深遠海海上風電已成為產業發展的必然選擇和新動力[5]。國家發展改革委等九部門聯合印發的《“十四五”可再生能源發展規劃》提出，要積極推動深遠海海上風電技術創新和示范應用，不斷推進深遠海海上風電降本增效。因此，實現深遠海規模化、商業化發展，構建先進的標準體系既是必要的，也是緊迫的。

1 國際標準

國際電工委員會（IEC）風能發電系統技術委員會（TC 88 Wind energy generation systems）是專門負責風能發電系統相關國際標準化工作的技術委員會，也是全球各國制定風電國際標準的重要標準化平臺，其中WG3（Design requirements for offshorewind turbines）工作組承擔了海上風電設計要求相關標準[6]。IEC TS 61400-3-2：2019 Design requirementsfor floating offshore wind turbines這一部分規定了評估浮動式海上風力發電機組（FOWT）站點外部條件的額外要求，并規定了確保FOWT工程完整性的基本設計要求。在第一版發布后不久，技術委員會就啟動了修訂工作，將技術規范升級為標準，將于2024年度完成[7]。

國際標準化組織（ISO）有多個技術委員會涉及海上風電領域，其中船舶與海洋技術委員會（TC8 Ships and marine technology）發布兩項標準[8]，分別是Offshore wind energy系列的ISO 29400和ISO29404。前者為海上風電場的港口和海上作業提供了全面的規劃和工程要求及指導，以確保海上風電場在建設和運營過程中的港口和海上作業能夠高效、安全地進行；后者則規定了風力發電機組組件從供應商到施工現場在施工階段以及維修和保養過程中，進行物理移動所需的啟動和控制信息的內容和格式。

ISO TC 156（Corrosion of metals and alloys）金屬和合金的腐蝕技術委員會于2022年出版了國際標準ISO 24656，詳細規定了海上風電場結構外部和內部陰極保護的要求[9]。它適用于與海水或海底環境接觸的結構及其附屬設備。這些要求旨在防止海上風電場結構因海水腐蝕而受損，從而確保風電場的長期穩定運行。此外，ISO TC 67 Oil and gasindustries including lower carbon energy（包括低碳能源在內的石油和天然氣工業技術委員）下的海洋結構分委會（SC 7 Offshore structures）工作范圍中包括了用于低碳/可再生能源生產的海上結構（例如風力），但截至目前，尚未開展海上風電領域的標準化工作。

上述國際標準化組織發布的標準，并未將海上風電按照近海和遠海進行劃分。綜合分析，這些標準均適用于深遠海浮式風電，見表1。目前深遠海浮式風電領域國際標準數量較少，仍存在很多空白，遠未形成全球統一的產業和技術。

2 國外先進標準

2.1 美國標準化工作

國外海上風電基礎結構的設計人員，一般都具有海洋工程的經驗，所使用的分析方法也主要是基于多年來形成的海洋油氣開發平臺技術。以美國石油學會（API）為代表的機構，認為，鑒于天然氣和石油行業的相關企業積累了數十年的應對復雜環境的海上運營經驗，將現有的油氣行業標準應用于海上風能領域是行業發展的自然進程[10]。API與海上運營商委員會（OOC）達成合作，雙方將共同為海上風能運營和資產開發建立安全管理體系，未來將形成海上風能相關標準和指導方針。其他方面，其直接將海洋工程的已有標準移植到海上風電領域。

美國船級社（ABS）在設計、建造和入級方面形成了4部標準，這些工作基本上都是2023年完成的，見表2。美國海上風電行業正處于快速發展階段，其首個商業規模海上風電場首批5臺風機2024年實現商業投運，但在標準化領域，并沒有大的動作。究其原因，一方面是認為依托墨西哥灣油氣開發成功的海洋工程經驗，“無需重新發明輪子”，另一方面是海上風電產業鏈的限制，使得標準制修訂活動并不活躍。

2.2 挪威標準化工作

歐洲是全球海上風電的發源地，早在2009年，挪威在北海就建成全球首臺兆瓦級漂浮式風電樣機。目前，挪威的海上漂浮式風電項目已實現商業化運行[11]。與美國對海上風電標準化的思路不同，全球領先的海洋工程標準化機構挪威船級社（DNV），則逐步構建針對性的海上風電標準體系。

挪威在海上風電領域的標準化工作開展得廣泛而深入。截至2023年底，DNV已經發布了30余項海上風電領域的標準，其中針對浮式風電有6項，見表3。這些標準涵蓋了基礎設計、結構完整性、設備與系統、操作與維護、環保與安全、性能要求、測試與認證，為漂浮式風電的設計、建設和運營提供了全面的指導和要求。

總體而言，北海海上風電，特別是漂浮式風電先行所總結的經驗，結合DNV在海洋工程裝備的技術積累，使得相關標準和指南在國際上具有較高的認可度和權威性，因此包括中國在內的全球海上風電領域都在借鑒和使用。

3 中國標準

3.1 標準化組織

標準化組織在海上風電領域發揮著重要的作用，通過制定和實施國家和行業標準，促進風電技術的規范化、標準化和國際化發展，提高風電設備的安全性和可靠性。我國目前風電領域相關標準化組織主要有三個，見表4。

（1）全國風力發電標準化技術委員會（SAC/TC50）是我國風電國家標準歸口和管理的單位，其秘書處同時承擔IEC/TC 88的國內技術對口單位。因此，IEC國際標準轉化為我國國家標準基本上都是這個委員會完成的。

（2）對于行業標準，基本上由NEA/TC 1，即能源行業風電標準化技術委員會歸口發布的。在海上風電領域，NEA/ TC 1發布了涵蓋了風電場規劃設計、施工安裝、運行維護、并網管理以及風電機械設備、電氣設備等專業的多項標準。

（3）中國船級社（CCS，也稱中國船檢局）致力于海上風電設施及相關工業產品技術規范和標準制定，雖然不是嚴格意義的標準化組織，但其發布的指南和規范，在海上風電領域具有廣泛的應用和接受度，被視為通用標準。

盡管目前我國有多家團體標準化組織如中國海洋工程咨詢協會、中國電機工程學會、中國巖石力學與工程學會等，已發布涉及海上風電領域標準30余項，但都是以近海為主，尚未發布深遠海浮式風電相關標準。

3.2 國家和行業標準

海上浮式風電相關的國家標準可以分為兩個部分，一是對ISO和IEC國際標準的轉化，二是自主編制的國家標準。表5中所列的標準大部分是處于編制過程尚未正式出版的，即近年來，結合我國獨特海洋環境特征、行業內科研成果和工程技術經驗等形成的。與上述國外先進標準相比，我國在漂浮式風電領域的標準化工作并不落后，而是走在世界前列。

中國船級社（CCS）作為有政府背景的認證機構，在海上風電標準化領域開展了廣泛而深入的工作。其根據國內外海上浮式風機基礎的設計和建造經驗，以及在審和已審的海上浮式風機平臺圖紙的審查經驗，提出了海上浮式風機平臺及其附屬系統相關技術和檢驗要求，發布了《海上浮式風機平臺指南》等文件[12]。

4 標準體系建設的建議

我國海上風能資源較為豐富，發展海上風電有特別的優勢，并已成為全球海上風電累計裝機規模最大的國家，但尚未形成較完善的技術標準體系。在30多年的開發實踐中，海上風電產業逐步形成近海風能和深遠海風能開發兩條技術路線[13]。作為未來海上風電發展的重要方向，漂浮式風電技術得到越來越多的關注[14]，國內外一些標準化組織也制定了針對性的標準。通過深入分析浮式風電國際標準、國外先進標準、國內已有標準的現狀，結合我國海上風電產業的經驗，提出標準體系建設的建議：

（1）關于深遠海浮式風電標準化工作，目前有觀點認為深水油氣工程技術覆蓋浮式風電70%以上的技術范疇，并具備推動相關技術實現有效移轉的可能性[15]，但就從業人員而言，海上風電的技術人員來自不同行業，具有海洋油氣開發浮式平臺設計經驗的較少。深遠海浮式風電平臺涉及的技術復雜且獨特，需要專門的標準來確保技術的正確應用與設備的穩定運行，因此構建一套完整的深遠海浮式風電標準體系是必要的。

（2）我國在深遠海風電領域技術和產業鏈發展基本上與世界同步，標準化工作應充分利用在陸上和近海海上風電建設積累的經驗和優勢。隨著全球漂浮式風電快速發展，從現在到2030年是關鍵時期[16]，應加快形成標準體系，以“產業鏈”+“標準”來解決限制了我國漂浮式風電的大規模應用的高成本問題。

（3）對于全球市場，我國深遠海浮式風電產業發展并不落后。中國擁有完善的裝備制造體系，歐洲則具備先進的技術和豐富的項目經驗，在雙方積極合作的同時，競爭也是不可避免的[17-18]。深遠海形成主流市場的時機應在“十五五”期間。目前需要加快做好標準研制工作，才能保證在未來競爭中保持領先優勢。

（4）漂浮式風電標準體系的建立，應以產業鏈自主可控能力為目標，聚焦于大容量風電機組、遠距離柔性直流送電、支撐結構、動態電纜、海上安裝等制約其實現大規模、批量化開發的技術，以及針對我國海域抗臺風，運維技術和配套裝備等方面[19]。

（5）深遠海域風電是海上風電未來發展的趨勢，但離岸距離遠使得電能可能因成本或技術限制無法進入電網[2 0]，因此漂浮式風電標準體系的建立，不能局限風電本身，而是通過“海上風電+”的融合發展模式，與油氣開發結合，與其他電力消納，如電制氫（氨）等能源綜合利用和能源外送技術相融合[21-22]。

（6）目前國際上統一的浮式海上風電標準體系尚未形成，國際標準有空白。浮式海上風電作為一種重要的清潔能源形式，全球市場規模的擴大必然伴隨著國際標準的需求。隨著我國技術進步、工程實踐的積累以及國際合作的加強，存在較多機會來牽頭主導深遠海浮式風電領域國際標準制定，為建立更加完善的國際標準體系貢獻中國經驗和智慧。

5 結語

全球海上風電正穩步邁向深遠海，構建深遠海浮式風電標準體系顯得尤為關鍵，其緊迫性不容忽視。標準體系的建立，一方面要為我國漂浮式風電的規模化應用提供堅實的支撐；另一方面，要助力與歐美國家在這一領域的競爭。我國在浮式風電產業鏈上占據優勢地位，應以標準為引領，提升我國在國際風電市場的核心競爭力。在深遠海浮式風電這一創新領域，針對國際標準化存在的空白點與薄弱環節，應積極發揮單項技術優勢，主動出擊，精心布局國際標準制定工作。盡早形成一套完整且具備前瞻性標準體系，對于推動我國深遠海浮式風電技術和裝備走向海外，提升我國在全球風電領域的影響力與話語權具有重要意義。