使用场址尺度空间建模和尾流效应后，中国近海风能潜力的估算大幅降低

这对清洁能源为何重要

中国拥有世界上一些最适合近海风电机组的区域，许多能源规划假定这些多风的海域能为国家未来的电力提供巨大份额。本文提出了一个简单但至关重要的问题：当我们从理想化的地图回到实际风电场的复杂现实后，究竟能产生多少电力？通过仔细研究机组的布局、机组尾流如何相互干扰，以及项目成本，作者发现此前对中国近海风能潜力的预期很可能过于乐观。

超越简单地图的视角

早期的大多数研究通过在大面积海域上均匀分布单个机组来估算近海风能潜力，仅施加关于水深、保护区和机器之间非常粗略间距的基本规则。然后他们通常采用一个简单粗糙的折减系数——往往约为10%——来表示机组处于彼此风影（“尾流”）时的能量损失。然而现实中，开发商并不建造孤立的机组；他们建造的是整体风电场，每个风电场都有其精心设计的布局。中国的新近海风电项目也正逐步远离岸边、进入更深水域，这会改变技术设计和成本。所有这些细节都会影响最终能以可负担价格向电网输送的电量。

从太空测量真实的风电场

研究人员首先利用卫星雷达影像和公开工程数据库绘制了中国几乎所有现有近海风电场的地图。他们测量了机组的实际间距，包括沿着和横向主导风向的距离，并统计了通常使用的机组排数。结果发现，大多数中国近海风电场采用三到四排机组，机组在迎风方向上大约相距8–12倍转子直径，横向间距为3–6倍转子直径。基于这些观测到的模式，他们设计了六种不同规模的代表性场址布局，而不是假设单一理想化的机组网格。然后他们在中国的专属经济区内，在水深、离岸距离、海况和保护区允许建设的地方布置这些更为现实的风电场。

修正可利用的风电量

为了估算这些风电场可产生的电量，团队结合了若干要素：过去几十年的详尽气象数据、中期（本世纪中叶）气候模式投影、适用于现代4、8和11兆瓦机组的现实功率曲线，以及描述尾流在风电场中传播的先进模型。他们对比了三种尾流模型，从简单到更复杂不等。在数十种情景下发现，场址尺度的尾流损失通常远高于传统的10%假设，常见范围在14–20%之间，在最保守的模型下甚至更高。因此，中国近海风电的总体技术潜力下降到约每年2.5–4.2拍瓦时——远低于许多先前的估算，后者常超过5.6拍瓦时，有时甚至接近10拍瓦时。

成本、深水场址与区域限制

该研究还计算了每个建模风电场的平准化电力成本，考虑了水深、离岸距离、安装与维护成本以及固定基座与浮动基础的差异。浅水近岸项目通常每单位电力成本较低，但大多数最佳浅水场址已被开发。进入更深水域可以释放更多资源并允许更密集的浮动风电场，但成本会大幅上升。在许多情景下，只有一部分建模的风电场在没有额外补贴的情况下当前才有利可图。作者还发现，大多数沿海省份无法仅靠近海风电满足全部用电需求；许多省份最多只能覆盖其需求的60–80%，而像上海和河北等一些地区则远低于此水平。

这对清洁能源规划意味着什么

对非专业读者来说，关键结论是：中国的近海风资源仍然非常可观，但在考虑实际工程与间距约束后，它并非像早期希望的那样无边无际或极其廉价。要使近海风电承担许多气候规划中设想的主角角色，必须注重精细的场址设计、更智能地处理尾流效应，以及实现成本下降——尤其是深水浮动机组的成本下降。这种以场址尺度、布局感知为基础的方法为制定国家能源目标、选择优先建设地点以及在中国实现净零排放路径上在近海风电与其他低碳选项之间进行平衡提供了更为谨慎和现实的基础。

引用: Xu, S., Yin, G., Hu, P. et al. Substantially lower estimates in China’s offshore wind potential using farm-scale spatial modeling and wake effects. Nat Commun 17, 2043 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68655-2

关键词: 近海风电, 中国能源, 可再生电力潜力, 风电场设计, 浮动风机