先进海上风电技术全球发展态势分析

先进海上风电技术全球发展态势分析在全球能源转型与碳中和目标的驱动下，风电行业已成为推动绿色能源革命的核心力量与陆上风电相比，海上风电存在稳定性高、风速大、易消纳等特点，且离岸海上风速通常比沿岸高,静风期较少，发电时间更长，是未来风电开发的主战场⑴根据2025年2月英国可再生能源行业协会Renewable UK发表的最新报告显示，2024年全球海上风电装机容量达到

80.9吉瓦，比2023年的

70.2吉瓦增长了15%⑵政策支持与技术进步共同推动行业跨越式发展，未来十年风电行业将进入技术迭代加速期o本文梳理了全球风电行业发展现状、先进海上风电技术研发进展与应用等情况，为我国海上风电行业技术创新提供参考

一、全球风电行业发展现状

1、全球风电装机稳健增长，海上风电前景广阔根据全球风能理事会GWEC数据显示，2023年全球风电累计装机容量突破1000吉瓦里程碑，新增装机容量也达到创纪录的117吉瓦，比2022年增长50%,是有史以来最好的一年⑶2023年全球风电产业持续增长，预计2024—2028年全球风电新增装机容量为791吉瓦，即每年新增装机容量为158吉瓦陆上风电已成为许多国家和地区最经济的电力来源之一，而海上机组运行的工况更为复杂恶劣,整机与工程企业往往将最强的创新资源投入到海上风电领域，根据水深、地形和机组容量创造出类型多样的海上风电机组，使海上风电技术成为引擎带动陆上风电技术发展海上风电作为新兴领域，展现出更加广阔的发展前景2023年海上风电装机容量新增了

10.8吉瓦,比2022年增长24%,最大容量的风机、最长的叶片、最先进的测试设备、最前沿的技术解决方案等，往往都以海上风电需求为目标，向陆上兼容，以最大化发挥企业资源并降低成本

2、区域发展分化加剧，中国和欧洲主导全球市场经过多年发展，我国风电装机规模十年间呈现多倍增长趋势，已逐渐步入大型化、高效化、规模化趋势，2024年仍是全球最大市场，且连续第6年在海上风电开发方面处于领先地位，2023年全球海上风电新增装机容量中的近六成由中国市场贡献⑷从政策导向上看,我国风电政策开始由推动产业规模扩大，逐渐转变至引领产业融合发展、构建互补共济的绿色能源体系；从推动生产端结构调整，到大力推动消费端绿色电力消纳、提升绿电消费比例集中式与分布式并举2024年3月，国家能源局关于印发《2024年能源工作指导意见》，持续推动大型基地与分散式风电协同发展，重点向深远海和农村地区倾斜鼓励风电配储、完善市场化机制广东、福建、江苏等各省强制或鼓励风电配储，多地绿证交易、电力现货市场参与等机制逐步完善⑸技术安全与设备升级《“十四五”可再生能源发展规划》等政策要求老旧风机退役改造，并加强对大型化机组安全性的监管总体而言，我国风电产业呈现多元化发展格局，乡村风电异军突起、海上风电市场扩大、后运维市场高质量发展等特点突出欧洲凭借成熟的政策支持和技术优势成为海上风电的领跑者，2023年荷兰、英国、法国、丹麦、德国和挪威共新增了

3.8吉瓦的海上风电装机容量，占全球的35%从政策部署看，2022年5月，欧洲四国（比利时、丹麦、德国和荷兰）签署了《埃斯比约宣言》，承诺到2030年海上累计装机量达65吉瓦，到2050年累计装机量达150吉瓦，共同开发北海地区作为“欧洲绿色发电站”；2023年10月，欧盟委员会发布《欧洲风电行动计划》，要求2030年风电总装机容量增至500吉瓦以上，设立20亿欧元创新基金支持漂浮式技术研发⑹接着，欧盟委员会联合除匈牙利以外的26个欧盟国家能源部门代表共同签署“风能宪章”，提出要加快部署风电项目，提升、简化风能项目拍卖流程，同时加大本土风电产业链投资⑺GWEC认为中国和欧洲在短期内还将继续主导增长，预计2024-2025年全球市场份额超过85%O2023年美国风电装机容量略高于6吉瓦，低于2020年和2021年的14吉瓦从政策部署看，2022年8月，《通胀削减法案》（IRA）为清洁能源项目提供了总额达3690亿美元的资金支持，其中风电作为重点扶持领域，获得了税收抵免、研发补贴等多重优惠政策2023年10月，美国能源部投入165万美元推动风能技术创新，包括人工智能、新型风电架构、方法及组件、系统集成和开放主题领域等项目咒2024年2月,美国农业部的“美国农村能源计划”获得了

20.25亿美元的资金拨款，其中

3.03亿美元将用于扶持风能等未充分利用的可再生能源技术研发但特朗普政府上台后对风电开发尤其是海上风电持反对态度，于2025年1月签署行政令，宣布暂时撤回外大陆架所有区域的海上风电租赁权，同时对联邦政府的风电项目租赁和许可展开审查，将对美国海上风电行业造成短期冲击，增加了行业发展的不确定性

3、多能融合趋势显著，风电与光、储、氢的协同开发成为主流模式，供应链压力、并网消纳瓶颈及地缘政治风险仍是主要挑战全球海上风电制氢版图呈现出显著的“欧洲中心化”特征⑼，作为全球首个实施海上风电制氢商业示范的国家，荷兰于2020年启动欧洲规模最大的海上风电制氢项目“NortH2”，计划2030年建成4吉瓦海上风电，完全用于制造绿色氢气我国在风光储一体化领域也实现重大突破2024年11月，我国于西藏建设的30万千瓦风光储一体化项目全容量并网成功，是目前全球超高海拔地区单体容量最大的风电项目皿但风电行业的发展也面临着诸多挑战欧美国家把握着轴承、齿轮箱等核心制造的话语权，通过技术封锁和贸易调查对发展中国家的风电产业升级产生不同程度的负面影响，加重了供应链压力并网消纳瓶颈则体现为陆上及海上风电相关基础设施建设不足，老化设施（如欧洲大陆上运行年限超过15年的老旧风机数量达到

1.8万台）难以支撑风电大规模并网⑵近年来贸易摩擦和地缘政治।动荡，加剧了供应链不稳定性，可再生能源企业进出口也面临一定风险与挑战

二、先进海上风电技术研发进展与应用近年来，海上风电技术已成为国内外科学研究和工程实践的热点,目前正朝着大容量、轻量化、智能化和深远海方向推进

1、高效大容量的海上风机已成为行业发展的主流方向，技术核心在于转子、发电机、传动系统、发动机舱、塔台和控制器的设计优化和制造工艺韩国群山国立大学研究团队综合分析了美国国家可再生能源实验室NREL IEA-15MW大型海上风机在真实环境条件下的运行功率和结构性能，确定了风速和叶片俯仰角的最佳工作范围，提供了详细的载荷分布和优化运行条件，为大型海上风机的设计和运行提供了新的视角皿我国大连理工大学的研究团队提出了一种新的三弹簧模型，综合考虑了侧向土体阻力、桩身摩擦阻力、桩基剪力和弯矩，用于评估大容量风力发电机单桩基础的侧向承载能力，为其设计提供了一种更精确、高效的方法向英国曼彻斯特大学的研究团队还基于跨学科视角综合性评估了大规模部署海上风机对大气、水和生态的环境影响，有助于推动海上风电技术的可持续发展，更好地平衡环境和社会目标［⑸在近年来的实际应用中，陆上风电机组单机容量已从56MW提升至15MW以上，海上风电机组更是突〜破了26MW,并正向30MW以上迈进［⑹2020年5月，西门子歌美飒发布14MW海上直驱风机的SG14-222DD风机，为彼时全球最大风力发电机组，在其25年生命周期中，约可比燃煤发电减少140万吨的二氧化碳排放量2024年10月，我国东方电气集团自主研制的26兆瓦级海上风电机组在福州下线，是目前全球单机容量最大、叶轮直径最长的海上全国产化风电机组1⑻

2、随着风机大型化进程持续，结构设计优化和叶片新材料使用是轻量化大势所趋深圳大学的研究团队将基于密度的拓扑优化方法应用于浮式平台结构设计，成功实现了轻量化，平台总质量显著降低,为原结构的

40.82%,同时基于设计波法和静力分析对优化平台进行强度校核，满足极端海况下的强度要求，也为深海风电开发提供技术支持［⑼重庆大学的研究团队通过原位聚合和溶胶-凝胶法制备了一种纳米多孔聚硅氧烷聚合绝缘材料，不仅提高了击穿强度，还降低了介电常数和介电损耗，具有高绝缘性、高疏水性和热稳定性，为开发下一代海上风机电组的材料升级奠定基础［如在应用方面，中国船舶集团采用超长叶片轻量化技术、智能控制技术、高塔筒技术和风储协调控制技术，破解低风速区风能资源开发利用难题，建设24台超低风速型智能化机组，投产后年均等效利用小时数可达2149小时，每年可减少碳排放约32万吨

3、漂浮式风电技术常用于深远海开发，目前暂处于商业化早期阶段，尚未进入工业化阶段，相关研究多聚焦于常规/极端状态下风机部件的减震技术和疲劳载荷的有限元模型优化技术从现有技术条件看，漂浮式海上风机比固定式海上风机更具有工程经济性，并随着水深增加而愈加凸显其经济优势⑵、韩国科研人员开发了一种新型五足吸力桶基础结构来提升浮式风机的极限承载能力，使用Bladed软件进行建模并通过ABAQUS软件进行土-结构相互作用分析，最后验证出新型结构的最佳使用深度㈤韩国国立江原大学研究团队开发了一种基于经典控制方法的复合控制算法，使用OpenFAST对前馈控制、独立变桨、峰值削减和机舱反馈控制等进行参数化模拟，仿真结果表明所提出的复合控制算法显著减少了转速波动、塔台负载、叶片负载和平台运动，为15兆瓦半潜式漂浮风力发电机组的控制技术提供了新的解决方案网西班牙科研人员研究了漂浮式风力发电机柱式实心垂荡板的减振效果通过多次受迫振动和衰减试验，评估比较了两种测试方法得到的附加质量和阻尼系数最后提出了一种改进的无量纲模型来评估设计的安全裕度皿从应用来看,挪威Equinor公司的Hywind Tampen项目是全球首个为海上油气平台供电的漂浮式风电场，为挪威北海五座平台提供绿色电力，年减碳20万吨以上,验证了漂浮式风电与海洋油气设施的协同开发模式㈤法国FloatGen项目基于驳船式技术，于33米水深海域部署了单机2MW漂浮式风机，2018年投运后稳定为3000户供电加

三、总结与展望随着海上风电快速向大容量和深海应用方向发展，未来研究需突破“更大、更深、更智能”三大维度，普适感知、智能决策、自主执行等智能风电技术的集成可能为该领域带来变革，智能化运维、控制策略、多物理建模、环境影响评估等领域的持续研究具有进一步优化海上风电系统的巨大潜力，未来具体发展方向包括大容量机组与先进结构设计包括优化叶片气动外形、轻量化材料及结构强度的超大型风机技术，适应深海的半潜式、张力腿平台的浮动式基础结构创新，实现机组快速组装的模块化与可扩展设计智能化运维整合来自各种传感器和数据源（如卫星图像、天气预报和海洋学）的实时数据，基于物联网与人工智能深度学习的故障诊断，进一步发展预测性运维技术高效控制与能源管理深入开发更复杂的控制算法，优化风电场布局使尾流效应最小化，动态调整偏航与变桨策略，构建稳定微电网,促进风电、光、储、氢多能源协同数字挛生平台将机器学习与多物理场建模相结合，模拟海啸台风等极端工况，提高对结构性能和疲劳行为预测的准确性，开发更适应变化运行条件的混合模型。