半岛体育app转自Offshore那些事，好久不更新，原来是在憋大招。。。本文内容丰富，图文并茂，建议收藏。

　　本文大量参考相关书籍和资料，数据或有出入，如有错误欢迎指正。为了字数不超限，对全文进行了大幅删减，如对某些章节感兴趣，可参阅相关书籍资料。

　　关于由温室效应引起的气候变化问题早在19世纪上半叶就已经提出，但是直到20世纪70年代末，科学家才开始把气候变化看做一个潜在的严重问题。20年代70年代末80年代初，西欧各国相继成立绿色政党，其生态主义哲学和绿色政策主张极大推动了气候变化国际话题的进展，美国虽然也有部分声音，但是反对声音也很大。

　　真正推动气候变化问题加速的是1988年成立的政府间气候变化专门委员会（IPCC），其主要任务是搜集科学知识，研究气候变化，由200多个国家的2500多名科学家组成，至今已经发布5次气候报告，其报告为多文字版本，有兴趣的可以去官网下载，图文数据都有，每份大概1000多页。

　　IPCC的报告和邮件在哥本哈根会议前夕被泄露，被质疑数据造假。也有一些著名的科学家对碳排放引起全球变暖持反对的态度，赞成反对比例大概为9:1。

　　反对者也有很多的理由，比如恐龙时代的气温比现在高10几度，比如沧海桑田变化是地球的长期活动，很久以前中国还是东高西低，海水流向内陆，后来板块运动造成喜马拉雅隆起，有了冰川，才有了流向大海的长江黄河。

　　1992年，各国签署了《联合国气候变化框架条约》，这是迄今为止在国际环境与发展领域中影响最大、涉及面最广、意义最为深远的国际性法律文件。美国或许可以‘勇敢’的退出《巴黎协议》，却绝对没有勇气退出《联合国气候变化框架条约》。

　　从此，气候变化问题，开始变成由政治来主导，当然，气候变化问题也只能通过政治来主导解决。

　　因为碳排放导致的温度变化是全球性的，比水，雾霾影响的区域更广泛，任何一个国家的排放都将会影响全球。任何一个国家都不能自己解决这个问题，所以各国联合谈判解决是必然的选择。

　　现在每年都会有一次全球气候会议，来审核条约执行情况，制定未来的目标，过去比较重要的会议有《京都议定书》，《哥本哈根协议（巴厘岛路线图）》和《巴黎协议》，当然其他历年会议都有成果和争议，有兴趣的可以一一查看。

　　人类活动是无法避免碳排放的，绝大多数的能源来源都是化石燃料，所以人类的衣食住行都伴随着碳排放。限制碳排放就意味着限制经济行为或者经济行为转移到境外，所以各国都力争让别国多减排，自己少减排。

　　碳排放的限制会改变经济模式或者产业，比如前两年的节能减排就把白炽灯行业淘汰，LED行业就获得了长足的发展。

　　欧洲：欧洲是气候变化政策的积极推进者。欧洲大量的能源需要进口，有迫切的提高能源效率的需求，同时在‘绿色技术’上是全球的领跑者。比如至今Vestas整机市场依然卫冕冠军，Siemens领跑海上风机市场。同时欧洲高耗能制造业很少，压力不大。

　　美国：美国因为其特殊的党派选举制度，和共和党隔几年就轮换一次，一般来说共和党代表了传统石化能源的利益，所以美国的表现就是反反复复，这届政府签署条约，下届又退出。

　　前些年美国一直是第一能源进口国，人均能源消费也位居前列，低碳经济对美国来说是有益的。同时美国也是世界第一制造大国，低碳会对这些行业造成压力。再加上近些年能源业的发展，造就了一个摇摆的美国。

　　题外话：特朗普推翻《清洁能源法案》的时候，美国油气企业公开反对，因为获益的是煤炭行业，而油气行业市场会被压缩。

　　中国：制造业为主的大国，巨大能源缺口需要进口。对中国来说，提高能源利用率是战略性的需求，但是也要保证GDP的增长。中国推行的‘可持续性增长’和‘节能减排’，的确获得了长足的进步，对一个这么大体量的经济体来说，也只有中国政府体制才能获得如此成功。

　　双规制，即‘共同而有区别的责任’。这是《联合国气候变化框架条约》签署之初就提出来的，因为现存的CO2大部分都是由发达国家在发展历史中排放的，所以要承担减排的主要责任。发展中国家需要考虑国计民生经济发展，不必像发达国家那样受严格约束（当然在谈判中可以用减排来换取经济技术援助）。

　　当然，后来发展中国家经济极大发展，出现金砖四（五）国，发达国家就要求发展中国家同样设定减排目标等等。

　　关于双轨制，一直都是口水仗打的最多的。发达国家强调‘气候变化是全球性问题’，发展中国家则强调‘历史排放’，需‘算算旧账’。

　　任何国际体系背后都需要一个合理的金融机制，这个金融体制的成败也决定了这套体系能否成功。

　　气候变化问题，归根结底不是良心，而是发展权和经济模式的争夺，即‘钱’的合理分配。

　　一种是‘碳税’，即国家对（本土上的）碳排放收税，几年前国内航空公司在欧洲被征碳排放税，我政府则明确指示航空公司‘拒绝交’，也是当时比较火的话题。这种模式的优点是政府收入稳定增加，可以用作‘低碳经济’的鼓励支持资金。

　　另外一种是‘碳交易‘，即承认每个人（公司）都有‘排放权’，排放大于排放权的可以去市场上购买‘闲置（或多余）’的排放权，政府收取交易税金。

　　欧洲和美国都在争取‘碳交易’全球中心，目前来看欧洲领先美国，中国也在尝试碳交易模式（目前来看比较失败），并建立了‘碳交易’市场，不过距离全球中心还有非常大的差距，作为未来最大的碳交易玩家（欧洲交易规模2倍），中国需积极参与到这个全球机制中来。

　　最初的《京都议定书》建立了JI,CDM和AF三种机制，中国是CDM最大的受益者。

　　CDM：清洁能源机制，核心内容就是碳交易。比如某发达国家（企业）想要达到减排目标，但是国内的经济发展不允许缩减规模或者产业外输，那就利用CDM机制，在中国合作建一个风电场，折算成减排的CO2量，核实后就可以算扣除其部分减排量。

　　可以看出大部分项目都是能源和节能项目，在UNFCCC统计中，新能源和可再生能源也是占了非常大的比例。

　　因为部分发达国家对于京都议定书里的条款非常不满，里面都是对发达国家的要求，并没有对发展中国家有硬性要求（除了发展中国家自愿的目标），还有发达国家要对发展中国家进行经济和技术援助等谈判的分歧，后来商定每年达到1000亿美元的资金和技术援助，发达国家称这个基金要我们说了算，毕竟我们是出资方，发展中国家则说这基金是人类环境发展用的，需要一起决定。反正谈判嘛，也是扯皮，名义1000亿，实际到账100亿。

　　中国在这套机制下是明显的受益方，这就是为什么前段时间中国反对美国退出气候协议了。

　　那么美国退出《巴黎协定》会不会导致气候变化框架的崩塌呢？应该也不会，毕竟各国为此进行了几十年的谈判，经济模式和行业都产生了变化，对于中国和欧洲来说，有没有美国都要继续走下去，毕竟这是有关能源的必然性选择。

　　因为成本等因素，新能源和可再生能源无法与传统能源自由市场竞争，所以几乎所有的国家都进行‘补贴’，比如税收优惠，融资优惠，财政补贴，上网电价补贴等，称为FIT（FeedinTariif）

　　比如中国的电费组成中有0.019元是新能源补贴，去年全国总共收取补贴费用700亿元左右（纯按用电量是1000亿，差额不知怎么算的），对新能源补贴大概1030亿元，有300亿元缺口（一种说法为500亿），当然不可避免有‘骗补贴’的项目。

　　现在的电网上网价格是分类计算的，比如煤电上网价格是0.4048元/千瓦时，近海风电的上网价格是0.85元/千瓦 时，其中的差价由财政补贴支付。

　　现在我国是世界上除德国外风电价格最贵的国家，2020年以后将不对新项目上网价格进行补贴，所以这几年风电场都在抢装来获取补贴，2020年以后市场有待观察。

　　我国对风电的补贴相对其他国家并不高，每度电价补贴是美国的1/2，是德国的1/5（电价仅次于德国）.

　　1.叶片（Blade），是风机的核心，与风向形成角度提供升力，从而使Rotor转动。

　　因为风机叶片的旋转速度不能满足一般发电机发电转速，所以会用一个变速箱来连接两根轴。

　　4.发电机，在高速轴的带动下，可以发出60HZ的交流电。还有一种是液压驱动电机，可以省去变速箱部分。

　　7.控制系统，作用是根据传感器数据来调整风机状态，尽量提高效率，减小载荷。

　　海上的摩擦系数小，平均风速较大，湍流影响小，所以近岸海上是理想的风电场所，不过由于造价较高（一般为陆上2-3倍），限制了建造的规模。

　　固定式根据底座（Foundation）和支撑结构（Support Structure）形式的不同，主要分为以下几种：

　　底座采用钢材+混凝土的组合提供强度，重量，连接结构内采用灌浆，底座和支撑结构连接处加入泥浆固化连接。Monopile形式需要特别校核疲劳强度。

　　当水深达到30米以上时，采用Monopile费用会增加很快，用Jacket模式可以替代Monopile。

　　当水深在30-50米的时候，采用Tripile模式比Monopile稳性强度和材料节省都会好很多。

　　第一座近岸海上风电就是重力式底座，参考了海洋平台的模式，采用混凝土和压载沉底来保证稳性。

　　当水深继续增加时，采用Jacket在经济性上就会大量增加成本，这时浮式风电在成本上可以取代Jacket。

　　因为欧洲近些年风电发展迅速，浮式风电相关的研究也有很多很多，如有兴趣可以翻翻几位大牛的论文和著作。

　　TLP形式，可以减小风机的运动，对风机平稳工作是有利的，缺点是TLP平台安装比较困难，技术和费用较高。

　　半潜式的优点是可以在近岸调试好，然后拖到风电场利用锚链（悬链线）给风机定位。

　　Spar型稳性更好，与海洋平台的区别是，风电平台受风的影响很大，所以形式进行改进。

　　相关性能数据不进行论述，有兴趣的可以参考相关论文（如去NTNU论文库查找）。

　　这里的内容太多太多，有兴趣的可以去阅读T. Burton, K. Thomsen和M. Kaiser的书, 本文只做粗略介绍，参考资料过多不再列举。

　　1. 海上风电场初期设计需要有详细的风，浪，海底地质的数据，根据风速统计，空气密度选择风机型号，优化风机分布间隔，选择风机底座形式。

　　风机有切入风速（cut-in，此时风机开始发电），额定风速（rated），切出风速（cut-out）和极端风况（EOG，EDC,ECG,ECD,EWS）等参数。

　　当风速达到切入风速时，风机开始发电，达到额定风速时，即可达到风机的额定功率，当风速增大到切出风速时，此时风机需停机，当然实际中是数据离散型的，非曲线。风机和桩的强度需满足极端风况下的安全要求（参见IEC等规范）。

　　详细的风速分布是评价一个地点是否拥有风电条件最重要的数据，可以计算出有效发电时间/功率，风机需要满足的强度。

　　比如在上海周边海域设计海上风电场，需要考虑台风的影响，夜晚和白天风速差别（白天用电高峰，晚上是用电低谷），季度统计风速对比上海季度用电变化等等，单单一个平均风速并不能较好的描述此处的风能资源。

　　根据风，浪和海底地质的情况来决定风机位置，电缆走向，选用合适的风机型号，底座形式。

　　Monopile需要配备液压锤等设备，考虑到North Sea的海况和底座安装需要持续的时间，Jacking system是比较好的选择，拥有较高的Operating window，绕桩吊也近乎成了标配。

　　现在为了节省成本，有的风电安装船要求高配+一站式服务来达到高施工窗口和高效率要求，既可以安装基座又能安装风机，DP2+绕桩吊+宽敞甲板成为必然的趋势。

　　GL有领先的集装箱运输经验，把twist lock的概念用到Feeder上，可以极大提高运输效率。

　　因为风电安装不同阶段需要各个分包商入场安装调试，需要技术人员按进度进入和替换。

　　限于篇幅，风电的经济性，智能电网，中国风电优缺点无法写在这一篇里了，简单描述一下。

　　1. 中国风电能量分布跟中国电量需求区域错位，适合安装风电的地区电力极度富裕。

　　风电依赖于风速，而风速是不稳定的，需要智能电网技术配合，同时需要另外一种电力资源来填补波谷，其他发电资源大概需要达到风电发电能力的大约50%来做风电的合理调节。

　　比如丹麦的风电输送同样是不稳定的，但是挪威有足够的水利资源发电来补足波谷。

　　3. 欧洲的海上风电有足够的自然条件和财政支持，但是风能充足地区已经达到较高利用率，未来浮式风电研究依然是主要方向。

　　4. 风电船舶设计关键词：风机大小和重量，未来风机发展趋势，基座形式，Operating window，经济模型（主要参数对比）。返回搜狐，查看更多