福建平潭，蔚蓝色的海上风电场，直径252米的白色叶轮随风旋转，扫过约7个标准足球场的面积，风机把动能转化为电能，通过海底电缆输送至陆上。

　　这样一台机组，平均每年可输出超6300万千瓦时的清洁能源，可以为3.6万户三口之家提供全年的生活用电。10台，就足够维持一个百万人口城市的居民生活用电。

　　这是全球首台16兆瓦超大容量海上风电机组，也是中国长江三峡集团有限公司（下称“三峡集团”）牵头的“海上风电安全高效开发成套技术和装备及产业化”项目的具象。2024年6月24日，《海上风电安全高效开发成套技术和装备及产业化》获得2023年度国家科学技术进步奖一等奖。

　　这是一个多年积累的成果。面对复杂多变的海洋环境，三峡集团在海上风电设计建造中，持续优化电力系统基础支撑结构，解决了深厚软土地质、浅覆盖地质、极端风速、深远海域、超大荷载等技术难题，并利用数字化技术完善设备运行。

　　三峡能源（600905.SH）作为三峡集团新能源业务的战略实施主体，将“海上风电引领者”战略融入到企业发展中，贯通全价值链各环节。截至2024年上半年，三峡能源风电累计装机容量达到1962.46万千瓦；其中海上风电累计装机容量为568.64万千瓦，占全国市场份额的14.9%。

　　从2010年亚洲第一座大型海上风电场——上海东海大桥风电场，到2016年江苏响水海上风电实现商业化，再到2021年并网发电的广东阳江百万千瓦级海上风电场，三峡集团参与并见证了中国海上风电走过“从0到1”的进程，风机由小变大，风场由近到远，跻身全球海上风电第一梯队。

　　从零开始

　　海上风电是全球可再生能源发展的重点领域，发电系统主要包括叶片、风机、塔筒、基础等部分；海上风电场则是由若干台风机和海上变电站（升压站或换流站）组合而成。

　　1991年，丹麦建成全球第一座海上风电场——文德比海上风电场（Vindeby），之后荷兰、英国、德国等国陆续跟进，拉开了产业发展的序幕。不过，由于建造成本高、运维复杂，早期海上风电发展速度缓慢。

　　进入21世纪，随着技术的进步，多国将海上风电作为风电发展的主要方向。这一时期，中国的能源需求持续增加，海上风电开始起步，主要在滩涂、近海等区域，以小容量、小规模的示范性项目为主。

　　2010年，三峡上海院承担勘测设计的亚洲首座大型海上风电场——位于上海的东海大桥海上风电一期项目并网，迈出了海上风电设备国产化的第一步。

　　三峡上海院首创高桩承台基础，将8根八十多米长、直径1.7米粗的钢管打入海底，然后在钢管顶部浇筑直径达14米的混凝土承台，进而将风电机组整体起吊至承台完成安装，解决了高耸风机引起的桩基抗拔大、基础水平变形大等难题。

　　如果说东海大桥项目是中国海上风电自主研发的起步，那么三峡集团江苏响水项目则带动了国内海上风电产业步入商业化。

　　2015年，江苏响水项目建设时面临海缆造价高昂等问题。当时欧洲和日本的海缆报价上亿，而国内尚无成熟的国产化替代方案。三峡能源副总经理吕鹏远介绍，“尽管国产设备可以显著降低成本，但当时在技术和可靠性方面尚未得到验证。”

　　经过反复权衡和广泛调研，三峡能源通过公开招标，选择与中天科技、东方电缆等公司达成合作，并在整个制造过程中深度参与参数设定等工作。同时，三峡能源还邀请业内海缆专家进行全程监造，确保每一个环节都达到高标准。

　　最终，国产海缆在成本和质量上均表现出色，运行效果理想，不仅实现了海缆的全面国产化，而且提升了整体的制造工艺。

　　同一年，在福建兴化湾项目中，三峡集团引进金风科技、明阳智能、东方风电、上海电气、GE等国内外8家风机厂商同台竞技，兴化湾成为5兆瓦以上大功率样机试验风场，开启了海上风电机组大型化之路。

　　伴随中国制造在海上风电相关产品、设备的进步，加上政府对产业的政策支持，中国海上风电的装机量持续增长。

　　根据全球风能理事会（GWEC）统计，2023年，中国海上风电新增装机量达到6.3吉瓦，自2018年起连续六年领跑全球，约占全球新增装机量的58%。截至2023年底，中国海上风电装机总量达到38吉瓦，高出欧洲市场11%。

　　创新源自挑战

　　比起陆上发电，海上风能具有运行效率高、输电距离短、占用土地少等特点，适宜规模化开发。但同时，海上风电的技术难度也更高。浅覆盖地基、台风频发……海洋特有的气候和环境，给项目的设计开发、施工建设、运维检修都带来困难和挑战。

　　“海上风电需要从业者‘与海博弈’。每一次产品升级，设计和建造人员都要付出更高数量级的努力。”吕鹏远表示。

　　具体来看，海上风电的主要支撑结构是塔筒和风电机组，要将塔筒稳定地“安插”在海床上并不简单。不同于欧洲的沙土地质，中国海上风电项目主要是软土或者岩石地基，没有现成的经验，需要自主探索稳定可靠的支撑方式。

　　在福建兴化湾项目中，三峡集团基于高桩承台基础，将钢管桩直径增大，减少钢桩数量，以降低嵌岩难度和缩短施工周期，桩顶通过混凝土承台连到一起，提高了结构的强度和稳定性。

　　更具代表性的案例来自2021年并网发电的广东阳江沙扒项目。这是全国首个百万千瓦级海上风电场，针对不同地质采用了高桩承台基础、导管架桩基础、单桩基础、吸力筒基础和漂浮式基础等8种风电机组基础型式，被誉为“海上风电基础博物馆”。

　　“安插”过程的另一大挑战在于设备运输。江苏响水项目建设时，由于当时船机设备不够先进，风机整体吊装方案通常需要先在岸边组装好，再输送到现场进行吊装，过程繁复且成本较高。

　　为此，三峡能源团队联合施工单位以及多所科研院校，共同研发出了一套减震系统，满足设备厂商吊装“震动冲击加速度不超过0.2G”要求，在海上浮台吊装和运输时有效减少了风机振动的频率，从而保护风机设备和机舱中的电气设备。

　　“团队基于实验数据和实际效果，最终实现了海上风机整体吊装，过程中没有出现任何因振动导致的设备损坏。”吕鹏远指出，江苏响水案例推动传统水工装备向专用装备系统化转变，带动国内海上风电建造不断取得突破。

　　项目完工后，风电机组在运行期间还要面临台风、极端海况、地震等影响，特别是南海海域，极端风速时常高达50米/秒，瞬时风速则不止如此。

　　三峡上海院海洋工程事业部副主任、总工程师黄俊向南方周末研究员介绍，过去台风来袭，海上风电机组基本是“硬抗”，而现在机组设计提升了台风控制策略，通过变桨、偏航等方式来降低台风的作用力。目前，团队还通过建立数字孪生模型，对海上风电场状态进行预测，提高项目的运维效率、降低相关成本。

　　从近海走向深远海

　　在中国长达1.8万千米的海岸线沿岸，近海风能资源的利用正在接近饱和。走向深远海，成为海上风电产业下一步的发展方向。

　　中国《“十四五”可再生能源发展规划》也明确提到，开展深远海海上风电规划，完善深远海海上风电开发建设管理，积极推进深远海海上风电降本增效。

　　在深远海区域，风能资源可开发量约为近海的3-4倍。与之对应，风机大型化、漂浮式技术、风场规模化，都是未来发力的重心。

　　一般来说，在风力足够的情况下，海上风电风机越大，发电效率越高，也越能降低单机成本。在风速比近海高出约20%的深远海区域，为了更好地捕获风能、降低远海开发成本并满足收益率，大风机势在必行。

　　这也是全球趋势——从单机容量2兆瓦到9.5兆瓦，行业用了20年时间（2000-2020年）；从9.5兆瓦到18兆瓦，则仅用了3年时间（2020-2023年）。

　　如今，中国海上风电已经进入20兆瓦时代，并不断刷新产业纪录。2024年10月12日，全球最大的26兆瓦级海上风电发电机组在福建福清海上风电产业园下线。

　　随着离岸距离越来越远，水深越来越深，海上风电设备也要相应调整。吕鹏远指出，在深远海，传统固定式基础不仅成本过高，而且结构的安全性也存在风险；漂浮式基础用锚将风机连接海床，力争做到“不倒不沉、不走不破”。

　　例如位于广东阳江的“三峡引领号”机组，采用了3根立柱，立柱下方共有9根系泊缆将其拖住，可抵抗最大风速超70米/秒的17级台风。

　　2022年7月，台风“暹芭”登陆南海，强度达到12级，风速每秒37米。在“暹芭”正面袭击下，“三峡引领号”的风机机组、浮体和系泊系统都运行良好，印证了漂浮式风电机组的安全性能。

　　经历了从项目补贴、电费补贴到平价并网，中国海上风电产业也在不断推进技术进步、成本降低。吕鹏远认为，在设备创新的同时，风场规模化开发可以摊薄成本，是海上风电平价时代的有效路径。

　　2024年11月16日，2024海上风电现代产业链共链行动大会披露的数据显示，截至2024年第三季度，中国海上风电累计并网容量达3910万千瓦，超过第2至5名的国家并网容量总和。到2024年年底，中国海上风电装机容量有望突破4500万千瓦，将连续四年位居全球首位。

　　在大会现场，中国电机工程学会理事长、中国工程院院士舒印彪指出，要加强大容量机组漂浮式风机、柔性直流、潮汐能等的利用，深化产业协同发展，海上风电共链企业应加强协调联动、优势互补、互利合作，携手共建海上风电产业联盟。

　　伴随海上风电规模增长、继续向深远海推进，建设挑战也相应加大，促使企业之间加强合作，共同推动产业链升级已经成为业界共识。

　　各方携手，中国海上风电将一路向前。