目前對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組的研究，丹麥等西方發(fā)達(dá)的沿海國(guó)家的技術(shù)相對(duì)較成熟，而國(guó)內(nèi)尚處于探索試驗(yàn)階段，比較有代表性的是上海的東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)。海上風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量一般都在5 mw 以上，與陸上風(fēng)電機(jī)組相比，其體積、質(zhì)量都有較大增加，制造與安裝的難度也都大大增加。所以這對(duì)海上風(fēng)電的技術(shù)要求大為提高。
目前海上風(fēng)電機(jī)組的塔架基礎(chǔ)問(wèn)題仍是制約海上風(fēng)電大規(guī)模發(fā)展的瓶頸之一，其**突出的問(wèn)題是成本過(guò)于昂貴。由于風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行對(duì)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性要求很高，加之海水沖擊與浸泡的特殊環(huán)境，所以其建設(shè)成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陸上風(fēng)電機(jī)組。目前海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)主要分為兩大類：懸浮式和底部固定式。懸浮式主要利用海水的浮力，及繩纜的固定作用，將風(fēng)電機(jī)組“固定”在海里；底部固定式即利用單樁或多樁，直接把塔架與海底基礎(chǔ)連接起來(lái)。目前淺海區(qū)域多采用單樁或三樁結(jié)構(gòu)，而深海區(qū)域則多采用懸浮式基礎(chǔ)。
懸浮式：懸浮式基礎(chǔ)適用于深海區(qū)域，在保證風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行的情況下，懸浮式基礎(chǔ)可以大大降低基礎(chǔ)的建設(shè)成本，從而降低海上風(fēng)電的生產(chǎn)成本，但是在強(qiáng)風(fēng)等惡劣環(huán)境下，其可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及底部固定式，所以在其基礎(chǔ)纜繩以及底部配重的設(shè)計(jì)上要求留有較大余量。
底部固定式：相對(duì)于懸浮式，穩(wěn)定性更加優(yōu)越，不會(huì)受海水波浪沖擊效應(yīng)的影響。由于其底部與海底直接剛性連接，所以不會(huì)有較大幅度的擺動(dòng)，這很好的保證了塔頂發(fā)電機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)對(duì)于主軸而言，載荷的波動(dòng)較小，這有力的延長(zhǎng)了主軸的使用壽命，降低了風(fēng)電機(jī)組的使用成本。
對(duì)于底部固定式基礎(chǔ)，由于浸泡在海水中，長(zhǎng)期受海浪、洋流的沖刷作用以及海水的腐蝕作用，基礎(chǔ)易發(fā)生松動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致風(fēng)電機(jī)組傾覆，這個(gè)問(wèn)題必須引起重視。建議要在風(fēng)電機(jī)組上安裝基礎(chǔ)實(shí)時(shí)監(jiān)視裝置，然后通過(guò)無(wú)線發(fā)射器將檢測(cè)信號(hào)傳輸至主控室，以便安全檢修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的安全隱患。
機(jī)組的防腐蝕與防潮濕：風(fēng)力機(jī)內(nèi)部有很多的電氣控制部分，其運(yùn)行時(shí)不允許濕度過(guò)大，所以在海上高濕度的環(huán)境中，防潮防濕顯得尤為重要。防濕的手段有很多，現(xiàn)在普遍采用的是密閉艙式，即把風(fēng)電機(jī)組的機(jī)艙做成密閉形式，然后利用空調(diào)系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組內(nèi)部構(gòu)件散熱和保溫。這樣能達(dá)到較好的防潮效果，但對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性要求相對(duì)很高。除了防潮，防腐蝕也相當(dāng)關(guān)鍵。由于海上的空氣濕度大，并且海水中各種溶鹽離子較多，致使風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕。一般風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)使用壽命都在二十年以上，所以還上的風(fēng)電機(jī)組一定要有較強(qiáng)的抗腐蝕能力。現(xiàn)在比較常用的手段是在風(fēng)電機(jī)組易腐蝕的部位適用抗腐蝕材料、在風(fēng)電機(jī)組外表面涂刷防腐蝕涂料、使用不會(huì)被腐蝕的高強(qiáng)度復(fù)合材料等。這對(duì)風(fēng)電機(jī)組有效的起到了防腐蝕作用。
極端惡劣天氣的影響：我國(guó)南方沿海地區(qū)，在夏季和秋季經(jīng)常會(huì)遭受臺(tái)風(fēng)和強(qiáng)熱帶風(fēng)暴的影響，而在 匕方沿海地區(qū)，冬季經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)寒低溫、海面結(jié)冰情況，因此海上風(fēng)電機(jī)組必須要考慮臺(tái)風(fēng)、海嘯、冰凍、海冰等極端惡劣天氣的影響。首先，海上風(fēng)電場(chǎng)的選址避免遭受上述極端天氣影響很是關(guān)鍵。風(fēng)電場(chǎng)的選址要盡量選擇風(fēng)速穩(wěn)定、臺(tái)風(fēng)路徑較少經(jīng)過(guò)的區(qū)域。對(duì)于北方可能出現(xiàn)海冰的區(qū)域，要根據(jù)往年氣象資料，研究海冰厚度及對(duì)風(fēng)電機(jī)組的影響，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，**后科學(xué)選址。在風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮破壞性天氣發(fā)生時(shí)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的損壞，以及制定相應(yīng)的安全防范措施。比如風(fēng)電機(jī)組的葉片強(qiáng)度可以根據(jù)塔架及機(jī)艙的強(qiáng)度而設(shè)計(jì)，使其強(qiáng)度低于塔架的強(qiáng)度，這樣在遇到破壞性強(qiáng)風(fēng)的時(shí)候，葉片可以先行斷裂脫落，從而****程 度的保護(hù)主機(jī)艙，把損失減小到**小。
共振等物理機(jī)械問(wèn)題：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各主要部件的設(shè)計(jì)，一定要考慮到共振的影響。共振會(huì)加劇風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)幅度，甚至超過(guò)機(jī)組許可的震動(dòng)幅度，損壞風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的構(gòu)件甚至造成機(jī)組解體等嚴(yán)重事故。與陸地相比，海上風(fēng)電機(jī)組不僅要遠(yuǎn)離風(fēng)的固有頻率，還要遠(yuǎn)離海浪、水流的頻率。風(fēng)電機(jī)組的整體固有頻率與上述頻率的范圍差距越大越有利于風(fēng)電機(jī)組的安全。這樣風(fēng)電機(jī)組部件的可用頻率范圍就相對(duì)減小很多，設(shè)計(jì)和制造難度加大。制造時(shí)要嚴(yán)格控制機(jī)組各個(gè)部分的頻率范圍，使其符合特定地區(qū)對(duì)風(fēng)電機(jī)組共振頻率的要求。
風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行與自然生態(tài)的相互影響：風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響不容忽視。這不僅僅會(huì)造成噪聲污染，如果其頻率與某些海洋生物的頻率相近，則有可能使得這些物種的正常生活規(guī)律被破壞，造成嚴(yán)重的海洋生態(tài)問(wèn)題，在人們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)如此重視的今天，一款風(fēng)電機(jī)組是否成功與其對(duì)環(huán)境的影響密切相關(guān)，所以風(fēng)電機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮其 運(yùn)行對(duì)周圍環(huán)境的生態(tài)影響，風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)者要根據(jù)具體情況選擇合適的尖速比，把噪聲控制在盡可能低的范圍內(nèi)，盡量減小對(duì)周圍生態(tài)的影響。同時(shí)，也要充分考慮生態(tài)環(huán)境對(duì)風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)的影響，比如鳥類喜歡在風(fēng)電機(jī)組的主機(jī)艙筑巢、很多生物喜歡粘附在風(fēng)電機(jī)組海水以下的基礎(chǔ)上等等，這些都是風(fēng)電機(jī)組正常運(yùn)行的潛在威脅，要引起風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)者和運(yùn)行維護(hù)人員的高度重視。風(fēng)電機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)，盡量不要留鳥類能夠筑巢的空間。
海上風(fēng)電場(chǎng)對(duì)海上作業(yè)安全的影響：海上風(fēng)電場(chǎng)一般會(huì)占據(jù)近海區(qū)域較大水域面積，這給過(guò)往航船以及水下航行設(shè)備帶來(lái)安全隱患，同時(shí)過(guò)往船只也會(huì)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的安全造成威脅。特別是在夜間以及大霧、暴雨天氣時(shí)，能見(jiàn)度低，發(fā)生船只與風(fēng)電機(jī)組碰撞的可能性大大增加。所以海上風(fēng)電場(chǎng)要有與之配套的、合理的航船導(dǎo)航設(shè)施，要求清晰明了、醒目且可靠性高。這樣就能降低航船誤入風(fēng)電場(chǎng)區(qū)的可能性，以免造成不必要的悲劇。
海上風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組維修的安全性與可靠性分析
海上風(fēng)電機(jī)組各個(gè)部分都體積龐大、部件笨重，所以一旦需要維修，就必須要借助大型起重設(shè)備（海上起重設(shè)備一般是大型起重船舶）。在海上，起重設(shè)備的使用很不方便，對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向以及天氣的要求相當(dāng)高，很難保證設(shè)備吊裝的平穩(wěn)性和安全性，所以這就有必要在風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)與布局時(shí)，提前考慮在日后維修時(shí)要給起重設(shè)備留出足夠的安全空間。同時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的微選址不僅要考慮風(fēng)資源狀況，還要考慮起重泊船是否便于作業(yè)施工，以便日后維修、維護(hù)工作的開(kāi)展。除此之外，還要考慮維修工作人員進(jìn)入海上風(fēng)電機(jī)組的方式，目前正在研究在風(fēng)電機(jī)組頂部修建小型直升機(jī)停機(jī)平臺(tái)，但尚未投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。
目前我國(guó)對(duì)海上風(fēng)電廠的建設(shè)正處于積極探索階段，這其中不免存在相當(dāng)多的技術(shù)性問(wèn)題和可靠性問(wèn)題，這些問(wèn)題不容忽視，可能一個(gè)小問(wèn)題就會(huì)引發(fā)災(zāi)難性事故。海上風(fēng)電與陸上風(fēng)電相比，運(yùn)行環(huán)境更加惡劣，需要時(shí)刻接受潮濕、海浪、狂風(fēng)以及鹽霧的考驗(yàn)，對(duì)安全性和可靠性的要求更高。所以這對(duì)風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)人員以及風(fēng)電場(chǎng)選址、施工、運(yùn)行人員提出了更多要求，必須額外考慮海上風(fēng)電場(chǎng)的特殊環(huán)境下的可靠性問(wèn)題。既要保證海上風(fēng)電健康快速發(fā)展，也要考慮到日后海上風(fēng)電場(chǎng)規(guī)化運(yùn)營(yíng)帶來(lái)的諸多問(wèn)題，真正做到未雨綢繆，著眼于長(zhǎng)遠(yuǎn)。
