海上风电送出与就地消纳技术差异综述

葛维春，张诗钽，崔岱，李欣蔚，刘闯，楚帅

(1.国网辽宁省电力有限公司, 沈阳 110006； 2.东北电力大学 电气工程学院, 吉林 吉林 132012；3. 沈阳工业大学 电气工程学院, 沈阳 110870)

0 引 言

为实现“2030碳达峰”与“2060碳中和”目标，建设以新能源作为主体电源的新型电力系统[1-2]，大力发展风电、太阳能等新能源已成为推进能源转型战略的重要手段[3-4]。我国海面疆域幅员辽阔，海上风能总量丰富，在水深5 m～50 m区间内海上风电可开发容量约5亿kW[5]，海上风电的开发具有一定优势。此外，海上风电相较于陆地风电具有发电利用小时数高、风速更稳定、设备利用率高等优点，近年来成为新能源重要发展方向[6-7]。2021年1月～9月，我国海上风电发电量达210.8亿kWh，总并网容量约1318.6万kW，新增并网容量约419.88万kW，装机规模跃居全球首位[8]。然而海上风电存在建造成本高、施工难度大等问题[9]，同时风电的强随机性、间歇性等特性[10]，增加了海上风电的并网难度[11]，降低了海上风电利用率，制约了海上风电的快速发展。为解决这一问题，可通过将海上风电与海水淡化负荷直接耦合形成新系统，变输电上岸为输水上岸，为海上风电发展提供全新思路。

风速变化会影响海上风电的出力特性，而风电供能的稳定性会影响海水淡化装置产水能力[12]。目前已经有学者针对风电与海水淡化装置的耦合方式进行了诸多研究。文献[13]考虑了风力涡轮机的类型与数量，建立了一种基于风-柴油-电池组合供应的海水淡化系统的运行设计模型，降低了系统的规划成本；文献[14]应用混合整数线性规划运算方法，开发了基于混合太阳能-风能供电系统的反渗透海水淡化装置的控制系统。该系统可根据天气条件变化实现反渗透海水淡化厂的最低成本运行并为地区提供淡水；文献[15]考虑了海水淡化厂运行中电池存储、水存储以及与智能电网的动态能量交换间平衡关系，提出了一种由风-光-电池组合供电并与智能电网结合的海水淡化厂系统运行方法，降低了海水淡化厂的总生命周期成本，提高了海水淡化系统的运行经济性；文献[16]基于单一能源获取方法，发电系统以风电为主体，潮流能与光伏作为辅助，建立一种发电、储能和海水淡化相互耦合的岛屿能源循环系统，可促进海岛智能发展与高效利用。上述文献着重研究了海水淡化技术通过与多能源耦合与采用蓄能手段等方式平抑风电的波动性，通过各能源与储能装置间相互协调提高海水淡化系统与风电的适配性。

此外，可通过改进风能海水淡化系统工艺设计，改变其运行方式，使其能够有效跟随风电随机波动的输出功率。例如，反渗透海水淡化系统在与风电机组耦合时可通过控制反渗透处理单元的开关状态与运行数量来适应风电不同时刻的能量变化，维持海水淡化机组在恒定运行参数下运行。目前针对风能海水淡化控制系统[17]、优化设计与运行策略[18]等方面已进行大量研究；文献[19]对比了风电供电模式下的分布式供水系统与由模块化反渗透海水淡化厂和集中式储水系统组成的集中式供水系统的运行状态，结果表明集中式供水系统在满足全岛的用水需求前提下，可有效提升新能源的年渗透率；文献[20]考虑海水淡化技术的运行特性与运行边界，以最大化消纳弃风为目标，提出了一种以消纳弃风为目标的海水淡化单元集群优化调度策略，降低运行成本并提高弃风消纳；文献[21]对风力驱动的小型海水反渗透系统进行了技术经济分析，评估该系统在土耳其的伊姆罗兹岛淡水生产的可行性。此外，海上风电与海水淡化技术可同时提高沿海地区的风能与海水资源利用率，改善生态环境污染现状，提升沿海地区及海岛的水资源供应能力，具备促进新能源发展和淡水资源开发的双重意义。

文中通过介绍海上风电与海水淡化技术现状，挖掘了海上风电输水技术对非并网风电的消纳潜力，从经济、输送能力以及作业难度等方面对比了海上风电输电与输水送出方式的差异，考虑到海水淡化技术的灵活特性，总结了海上风电驱动海水淡化技术在提升电网灵活调节能力、促进海上风电多元化发展的优势。

1 海上风电送出与海水淡化就地消纳技术现状

随着海上风电规模的不断发展，寻求安全可靠经济的输电方案是确保海上风电高效利用和长久发展的关键之一。此外，由于海水淡化技术可有效适应风电发电特性，利用非并网海上风电直接进行大规模海水淡化技术也不断受到重视，该技术能够降低电能外送造成的损耗，促进海上风电大规模应用，同时可以缓解沿海地区淡水资源短缺难题，具有广阔的发展前景。

1.1 海上风电直接外送

常规的海上风电输电方式[22-23]主要为高压交流输电技术(High Voltage Alternating Current，HVAC)和高压直流输电技术(High Voltage Direct Current，HVDC)。HVAC可根据可靠性与经济性等实际情况，选取不同变电站主接线形式与不同电压等级线路。此外，HVDC拓扑可分为两类:一类是基于电网换相换流器的常规高压直流输电技术(Line Commutated Converter，LCC);另一类是基于电压源换流器的柔性直流输电技术(Voltage Source Converter，VSC)。

1.1.1 高压交流输电

高压交流输电技术的优点之一在于结构简单，海上风电采用高压交流送出方式的输送原理如图1所示。首先，风力发电机将风能带动风机叶片旋转产生的机械能转换为交流电能，各风机产生的电能经集电系统全部汇集至海上变电站。其次，海上变电站通过主变压器将机电系统电压提升到110 kV或220 kV，减少线路的输送损耗。最后，海底交流电缆将升压后的电能输送至陆地接入点，经陆上变电站处理后接入电网。

由于交流电缆存在充电电容，在输送电能时会产生无功功率，导致集电系统的出口电压升高，高压交流输电需接入无功补偿装置[24]，通过吸收线路中的无功功率实现对海上风电场输出电能的电压与功率因数调节作用，保证系统的电压稳定。此外，装设无功补偿装置可在系统故障时，改善系统的暂态电压稳定性。

1.1.2 常规高压直流输电

风电场发出电能与电网负荷大部分为交流电，在采用直流输电方式时需建设换流站。海上风电高压直流输电原理如图2所示。海上换流站可将集电系统汇集的交流电转变为直流电，再通过直流海底电缆将直流电输送至陆地换流站，最后将输送的直流电转换为符合并网要求的交流电并连接入电网。

图2 海上风电常规高压直流输电结构Fig.2 LCC-HVDC topology of offshore wind power

换流站作为高压直流输电的核心部分，在输电系统中充当整流与逆变的作用。一般高压直流换流站普遍采用无关断能力的晶闸管构成的换流器和移相换流技术。与交流输电方式相比，常规高压直流输电可以隔离海上风电场发电系统与电网交流系统，削弱两个交流系统间的影响程度，提高输电稳定性。此外，常规高压直流输电技术无需考虑并网同步问题，增加了输电系统的灵活性与独立性。但因换流站运行时会产生大量谐波，增大了系统的投资成本与占地面积，制约了常规高压直流输电技术在海上风电输送方面进一步发展。

1.1.3 柔性直流输电

柔性直流输电技术继承了常规高压直流输电技术的优点，同时对常规高压直流输电技术存在的不足进行了改进。柔性直流输电技术的输电方式与常规高压直流输电方式相近，具体过程如图3所示。两者间主要区别在于换流站的设计与应用技术。

图3 海上风电柔性直流输电结构Fig.3 VSC-HVDC topology of offshore wind power

柔性直流输电的换流站主要包含全控型电力电子器件、电压源换流器、阀电抗器等设备[25]。换流站一般采用两电平、三电平及模块化多电平等拓扑结构，通过具备关断能力的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等电子器件与脉宽调制控制技术(Pulse Width Modulation，PWM)可实现电压、频率、有功功率和无功功率的自动调整[26-28]。此外，采用全控型器件可避免半控型器件存在的换向失败问题，换流电抗器代替换流变压器可降低谐波水平，省去对无功补偿装置与滤波设备的安装。该输电方式在黑启动、故障处理方面也具有一定优越性，在海上风电输电方面有一定优势。

1.2 海上风电驱动海水淡化技术

海上风电可通过将风能转化为机械能与电能的方式驱动海水淡化装置生产淡水。其中，利用风电直接转化的机械能驱动海水淡化装置虽可避免能量转换损失，但风能自身的波动性与随机性会影响海水淡化装置的稳定性，技术仍处于实验阶段。与风电结合的各类海水淡化技术中，反渗透技术相较于机械蒸汽压缩和电渗析等技术产水能耗更低，更适合与风电结合。目前，风电驱动反渗透海水淡化技术相对成熟，在多数国家已存在工程应用。

1.2.1 反渗透海水淡化制水原理

反渗透海水淡化技术是目前应用最广泛的淡化技术，其过程一般包含取水、预处理、反渗透以及后处理四个部分[29]，其基本原理如图4所示。海水首先通过取水泵进入预处理部分。经絮凝，化学处理和过滤等预处理操作后，符合进水要求的海水通过高压泵加压进入反渗透模块进行处理，从而获取淡水和浓盐水。淡水经过后处理加工供给居民生活饮用，浓盐水经由能量回收装置释放高压能量后排送回大海。

图4 反渗透海水淡化工艺及原理Fig.4 Process and principle of reverse osmosis seawater desalination

反渗透工艺中的核心部分为反渗透模块。当没有外界因素作用时，在渗透压的作用下，淡水中的水分子将透过渗透膜向海水侧移动，当海水侧液面高度高于淡水侧时达到动态平衡。当海水侧施加大于渗透压的外力时，海水中的水分子受压迫穿过渗透膜流向淡水侧，而盐分被膜阻挡留在海水侧，该分离获得淡水的过程就是反渗透。

1.2.2 海上风电驱动海水淡化系统

为解决风能与海水淡化装置适配性问题，可通过增加储能装置或搭配蓄电池等方式[30]为海水淡化系统提供稳定电能，降低风电的间歇性和波动性的影响。此外，可变操作的风能海水淡化可根据获得的变化风电功率，通过控制系统调整反渗透海水淡化装置的实时功率与运行状态，利用变速泵的快速调节能力与储水罐的存储特性[31]，充分发挥其运行灵活性，适应风电的变化。

海上风电输水输送原理如图5所示，风力涡轮机将风能转换成机械能，然后通过发电机产生电能，经电力变换系统与控制系统与海水淡化系统直接耦合进行淡水生产，海水淡化装置根据风电特性调整淡水产量。当风电较多时，增大海水淡化设备运行功率与运行机组数量，淡水产量增加；当风电较小时，降低海水淡化设备运行功率与运行机组数量，淡水产量减少；当无风时，海水淡化机组停止运行。生产的淡水通过海底管道或轮船运输等方式输送至陆地，实现输水上岸。

图5 海上风电就地海水淡化输水结构Fig.5 Desalination water conveyance structure of offshore wind power

2 海上风电送出技术及差异

海上风电送出方式的技术差异如表1所示，主要包含系统送出方式、配置设备、输送线路、输送容量、输送距离、发展阶段、输送建设成本等内容。

表1 海上风电送出技术性能指标对比Tab.1 Comparison of performance indices of offshore wind power transmission and water conveyance

(1)送出方式

海上风电输电系统主要包含三种方式：高压交流输电、常规高压直流输电和柔性直流输电。三种输电方式各自的优势与特点可适应海上风电在不同海域与容量距离要求下的输电供应作业，确保了电力资源的长足供应，缓解了城市发展的电力紧张问题。海上风电输水系统可利用海水淡化技术，将电能转换为淡水输送至陆地。海水淡化技术常划分为膜法和热法两类，其中，低温多效、多级闪蒸和反渗透作为主流技术，已进行大规模工业化应用。由于热法多适用于热源成本低的工作状态，而海岛通常不具备建设该类海水淡化装置的便利条件。反渗透海水淡化装置仅需电力供应、能耗较低、操控简单、占用空间小、建设周期短、适用范围广、投资规模灵活、淡水生产成本和运行成本均低于热法，可有效在海岛上应用与发展。

(2)配置设备

海上交流输电系统主要包含海上送出变电站、输送线路与陆上接入变电站三部分，但由于交流电缆充电电流的影响，制约了线路的输送容量与距离，一般需增设大量的无功补偿设备。海上直流输电系统构成由海上送出换流站、输送线路、陆上接入换流站三部分组成。其中，常规高压直流输电系统由于大量无功消耗在整流器和逆变器上并在电路中产生谐波，因而需要配置许多滤波装置和无功补偿装置。柔性直流输电系统具有有功、无功、电压、频率控制能力，因此需要安装的输送设备少，减少了占地面积需求。海上风电输水系统由功率变换系统、控制系统、海水淡化系统、输水管道组成，具有占地面积小、结构紧凑、操控方便、性能稳定、耐酸碱腐蚀、出水水质满足用水水质标准等优点。

(3)输送线路

海上风电输电线路可采用架空线路、海底电缆线路等形式。架空线路可在海上进行输电，成本低、建设时间短、不受输送容量和输电距离的制约。此外由于架空线路直接处在空气中，故障隐患直观可见容易发现，然而随输送距离增加，架空线路在深海中的杆塔建造费用升高，施工难度增大，目前多用于潮间带近海风电及深海风电近岸侧电能送出。海底电缆常采用交联聚乙烯材质，电气性能好、机械强度高、技术成熟、普及度高，同时在海底可提高抗干扰能力，安全稳定，还可实现远距离输电并能传输大功率电能。但海底电缆的施工难度与海底地形密切相关，由于浅水区高水位维持时间短，水位常无法达到铺设船吃水深度要求，导致海缆铺设困难。架空线路与海底电缆差异对比如表2所示。

表2 架空线路与海底电缆差异对比Tab.2 Comparison of differences between overhead lines and submarine cables

海上风电输水可采用船运淡水与铺设海底输水管道等方式。船运淡水可避免海底铺设难题，船只购进等固定成本通常不受距离影响，但在输水过程中容易导致水质变差，淡水输送成本较高，可高达10 元/m3，且随输送距离的增加，一吨水运输成本可高达数百元，因此船运淡水常应用于应急供水。海底管道运输的输送量大，输水量恒定，拥有较低的后期维护成本，可省去水运的中转环节，但前期管道建设成本高，铺设难度大，而长远角度来看，海底管道是最快捷、最安全和可靠的海上淡水运输方式，两种方式差异对比如表3所示。

表3 船运淡水与海底管道差异对比Tab.3 Comparison of differences between shipping fresh water and submarine pipeline

(4)输送容量

海上风电输电系统中，交流海底电缆与直流海底电缆的输送容量因结构不同有所差异。在导体截面相同的情况下，直流海底电缆输送容量相对更大，单根直流海底电缆输送能力可达到单根交流海底电缆的1.5倍以上，即两极的直流海底电缆系统输送功率高于三相的交流海底电缆系统。此外，交流输电方式也受到电缆电容的限制，一般输送容量在0～800 MW范围内；在直流海底电缆中，柔性直流输电受换流站技术限制，输送容量较小，一般适用于350 MW～1 000 MW中大型风电场，常规高压直流输电系统理论上不受输送容量与输送距离限制，适用超过1 200 MW的特大型风电场[32]。

海上风电输水系统的输送容量与海底管道的管材、管径与设计容量有关。在能满足设计和安装要求的前提下，同时也要注意管材的经济性。在我国海底管道铺设工程中，无缝钢管常应用在小口径管道，电阻焊直缝钢管常用作中口径管，直缝焊接钢管常为大口径管。根据我国海水淡化产业发展趋势，未来海岛地区海水淡化规模将超过50万吨/日，以我国舟山大陆引水工程铺设海底管道为例，该海底管道管径为1 m，设计引水流量为1 m3/s，通过设计在各海岛的海水淡化厂总共铺设5条管道，则输水容量可达43.2万吨/日，可为海岛地区提供充足淡水。

(5)输送距离

交流电缆输送距离受充电功率的制约，适用于近海输电，在大容量长距离输电时存在三方面问题。首先，在传输同等有功功率时，功率损耗增长率相较于直流输电更高；其次，电缆电容效应导致无功损耗增加并难以补偿，升高了电网电压，降低了电缆的有效负荷能力；最后，交流电缆在发生场网间故障时，会对海陆系统造成相互影响，降低供电安全稳定性[33]。因此，交流电缆输送距离一般在离岸距离100 km内。直流输电电缆由于电压波动很小，一般没有电容电流，可应用于长距离输送。

海上风电生产淡水可通过水泵机组进行加压，将淡水通过海底管道送到陆地。在铺设海底输水管道时受海底地貌环境与海底深度影响较大。国内的海底输水管道工程开始较晚，海底输水管道的设计与施工技术仍处在发展过程中，海底输水工程目前主要集中在近海地区。我国建设的舟山大陆引水工程全长76公里，输水管道全长67公里，其中跨海输水管道长36公里，是迄今我国最长、最大的跨海输水工程。随着海底输水技术的发展与进步，海底管道将实现远海远距离输送。

(6)输送建设成本

由于直流海底电缆耐压强度高于交流海缆耐压强度，故直流海底电缆绝缘厚度相对较小，本体成本低于交流海底电缆。在相同输送功率下，直流海底电缆系统造价不高于交流海底电缆系统的2/3。在施工费用方面，由于交流输电线路为三根海底电缆，而直流输电线路仅为两根海底电缆，故交流海底电缆施工费用约为直流海底电缆的1.5倍。综上分析，交流海底电缆线路工程总体造价约为直流海底电缆的1.5倍～2倍，经济性较低。根据目前市场造价，交流海底电缆造价约为887万元/km；直流海底电缆造价约为550万元/km[34]。

此外，由于交流输电技术的变电站造价成本明显低于直流输电技术的换流站建设成本[35]，海上交流输电与直流输电存在投资费用相同的等价距离，如图6所示。当输送距离小于等价距离时，交流输电建设费用较低；反之，采用直流输电更具备经济效益。同时，等价距离会因输电系统的容量与电压等级的不同而有所改变，通常认为在100 km范围之内。随着电力电子技术发展、换流装置的成本正不断下降，海上风电输电的等价距离还会进一步减小。

图6 海上风电交直流输电投资成本比较Fig.6 Investment cost comparison of HVAC and HVDC transmission

海上风电输水技术可采用塔式结构，在风机塔筒内部安装海水淡化设备，形成一体化成套装置，省略了繁杂的输变电系统。在输送方面，由于海底铺设环境恶劣，海底管道的安全度相比陆地管道铺设要求高，管道铺设费用常高达350万元/km[36]，其中，材料费用占整个管道工程造价的25%～35%左右，施工费用约占35%～45%，具体成本分布比例如图7所示。海上风电输水技术管道铺设成本虽高于陆地成本，相较于输电技术仍有一定经济性。

图7 海底输水管道工程成本组成Fig.7 Cost composition of submarine water conveyance project

(7)应用情况

海上风电输电中，高压交流输电结构简单造价低，技术成熟，在中国近海风电工程中已有较多应用[37]。常规高压直流输电因换流站技术复杂、成本较高，目前还未有实际的并网工程。柔性直流输电技术在继承高压直流输电优点的基础上，改善了换相失败的问题，有成为远距离海上风电主流并网技术的发展趋势，工程主要集中在欧洲[38-39]，目前国内也正积极建设柔性直流输电工程，如江苏如东海上风电柔性直流输电示范项目[40]。近年来具有代表性的海上风电及送出项目的相关信息，如表4所示。

表4 国内外海上风电示范项目Tab.4 Domestic and foreign offshore wind power demonstration projects

海上风电输水技术目前还处于研究阶段，不过关于风电结合反渗透海水淡化技术已有较多研究，在中国、德国、希腊、西班牙、挪威等地均已有投入运行的风能海水淡化示范工程[41]。中国的海底输水技术也在进一步加强，目前已有较多跨海输水工程[42]，如表5所示，输水管道技术方面已有较丰富的经验。此外，江苏省大丰港经济开发区已建成1万吨非并网风电淡化海水项目，设计方案是将风电直接输送给反渗透海水淡化装置，利用微电网技术实现了非并网风电与海水淡化相结合，在世界范围内属于技术首创，为进一步研究与建设海上风电输水工程提供了较高的参考价值。

表5 国内海底管道输水示范项目Tab.5 Submarine water conveyance demonstration project in China

通过对比以上7项指标可知，海上风电驱动海水淡化系统具有良好的发展前景。海上风电输水技术的不足之处在于技术成熟度较低、目前输送距离较近。但其较低的输送建设成本与大规模的输水容量，可降低海上风电工程的投资成本，并缓解沿海地区的缺水问题，同时海水淡化系统的灵活运行特性可提高海上风电的利用率。

3 海上风电驱动海水淡化技术的应用前景

海水淡化产业与海上风电直接耦合可突破海上风电并网的单一应用模式，为海上风电大规模的应用与发展提供全新思路，海上风电输水技术在以下3个方面具有明显优势：(1)利用海水淡化系统的灵活运行能力，可实现海上风电的就地消纳，提高电网新能源消纳能力；(2)通过将风电作为主要电源，可降低海水淡化机组对火电的依赖度，从而减少碳排放，实现高耗能产业的清洁化发展；(3)通过输送淡水产品代替传统的电能输送，可降低复杂输电系统的设计难度并减少投资成本，同时缓解沿海地区水资源需求，推进海上风电的多元化发展。

3.1 就地消纳风电，提高电网新能源消纳能力

海上风电受海风风速的不确定性影响，风电出力可在0～100%的范围内变化，机械设备运行的不稳定性也会导致海上风电的发电功率和发电量不稳定，输出功率为不恒定值，在接入电网后会造成电网潮流的变化过大，造成电压和频率不稳定的现象发生[43]，对电网安全稳定运行、供电可靠性和电能质量[44]产生一定冲击，增加了电网运行控制难度，制约了海上风电输电进一步发展。同时，海上风电大规模并网将增大电网的调峰压力，占用大量调峰资源与调峰容量。

海上风电输水技术中，海水淡化厂可通过改变自身运行方式适应风电的波动性，实现海上风电的就地消纳，提高风电的利用率，可使风电利用效率提高8%～12%[45]。目前我国风能海水淡化技术的应用研究已有大量成果，在江苏大丰已存在工程应用。且我国江苏、福建、广东等地区已拥有众多海上风电项目，随着技术发展和政策支持，海上风电驱动海水淡化技术的研究与应用将不断受到重视，并将成为未来海上风电产业重要发展方向之一。此外，将输电上岸转变为输水上岸的方式也可避免海上风电并网时对电网稳定性的冲击，减少电网对调峰资源的需求量，降低火电机组调峰压力。同时，避免海上风电运行波动性导致部分地区或地域的供电分配不均衡现象，减少因网架约束导致的弃风。

3.2 降低火电依赖度，实现工业清洁化发展

近几年，我国海水淡化装机容量与建设规模增长迅速，由于海水淡化产业的高耗能特性，导致电能的消耗量极大，连网运行时会给电网带来较大负荷，影响电网稳定性。此外，海水淡化能耗成本约占产水成本的50%以上，导致海水淡化厂的制水成本偏高，目前海水淡化厂吨水成本约为4元/吨～8元/吨[46]，影响海水淡化厂的市场竞争力，可能造成海水淡化厂减产或亏本运行。

利用大量价格低廉的海上风电为海水淡化厂提供电能，可大幅度降低海水淡化厂生产成本，提高设备的利用率与海水淡化负荷的产能水平，提升海水淡化产业的经济性，有益于海水淡化产业的长久发展。此外，海上风电输水方式可降低对化石能源的供电需求，改变海水淡化负荷依赖火电供电的生产方式和用电习惯。同时可大幅度减少煤使用量并降低碳排放量，具有显著的环境效果，符合节能减排的要求，助力“双控”目标，促进高耗能企业的低碳转型，推进海上风电高耗能产业清洁化发展。

3.3 减少输电难度，推进海上风电多元化发展

海上风电经济高效建设是目前风电发展的核心挑战之一，在海上风电输电技术中，电缆制造而所需的资金成本大、技术要求高，投资风险大，在铺设时需考虑各种因素。此外，由于海底电缆长期受海水腐蚀与洋流冲击，一旦海底电缆的绝缘结构被破坏，会产生漏电流，导致过热现象，同时船舶作业等人为活动也会导致海缆扭曲断裂，影响海底输电正常运行，增加海上风电施工难度与维护成本。

采用海上风电输水技术可降低海上风电输电技术的输送建设成本，减少输配电环节，节约大量输电所需的电气设备，如海上变电站、陆上变电站等投资和建设，减少海域用电面积，可节省海上风电场投资成本的25%～35%[47]。同时，海上风电输水技术可利用现有的海底输水管道进行输水，避免输送电缆复杂设计难题，降低海上输电过程存在的电能损耗，实现能源高效利用[48]。此外，采用输水上岸也可解决近岸地区缺水问题，形成海上风电产业，为海上风电送出方式提供新思路，促进海上风电多元化发展。

4 结束语

海上风电送出作业困难、设备经费高昂等瓶颈问题限制了海上风电向深远海化方向发展速度，提出一种海水淡化就地消纳海上风电的方法，可用于拓展海上风电送出途径。海上风电转化为淡水送出方式在输送建设成本等方面具有较高优势，减少了输配电环节，降低海上风电送出过程中的电能损耗，节省了海上风电并网设备投资成本，避免了海上风电输电线路建设和维护的作业难度。海上风电就地进行海水淡化可降低对化石燃料的需求量，大幅度减少高载能负荷的温室气体排放量。此外，生产的淡水可应用于工业、商业、民用等各个领域，缓解沿海地区水资源短缺问题，推进海上风电多元化发展。随着海上风电直接驱动海水淡化技术的进一步深入研究，对我国能源低碳转型与绿色发展具有积极的促进作用。