以海上风电为核心的多业态海洋资源融合系统：海洋资源利用新路径
以海上风电为核心的多业态海洋资源融合系统：海洋资源利用新路径
海洋经济蓬勃发展，近海海洋资源紧张问题日益突出，近岸海域空间拥挤、单业态海洋资源开发效率低下等问题亟待解决。广西北部湾海上风电尚处于起步阶段，具备较大发展潜力。本文提出一种以海上风电为核心的多业态海洋资源融合系统，为广西北部湾地区乃至全球海洋资源的可持续开发提供创新思路与实践参考。
中国的海洋资源开发强度高，近海风电资源利用趋于饱和，多业态海洋资源协同开发的需求日益紧迫。以海上风电为核心的多业态海洋资源融合系统是实现海洋资源综合开发、产业升级和海域立体空间可持续利用的重要新途径。本文创新地提出了一种综合海上风电、海水制氢、抽水蓄能、海水淡化、海洋牧场的海洋资源融合系统，并综述了该系统在选址、设施配套、运维等方面面临的挑战，且基于风能预测、多目标优化、韧性评估技术为上述挑战给出了潜在的解决方案。
图1 图文摘要
与传统海上风电场相比，以海上风电为核心的多业态海洋资源融合系统（图2）具备显著优势：
（1）统筹优化海上风电和多种海洋资源的空间开发格局，提高海洋资源综合利用效率；
（2）将电能转化为海水制氢/抽水蓄能的能源“充电宝”，平衡风电功率波动，避免风电并网的“弃风”问题，提升海上风能消纳水平；
（3）海水淡化可就地消纳海上风电，减少远距离输电成本和损耗，同时生产的淡水资源可进一步提高经济效益；
（4）海上风电-海洋牧场融合可增加渔业产量，有利于风电场周边海洋生态环境修复。
图2 多业态海洋资源融合系统示意图
多业态海洋资源融合系统面临三大主要挑战：
（1）如何实现各种业态海洋资源容量的准确评估？
海上风电场作为供能端，为海洋资源融合系统提供了核心的电力输送功能，而风力发电量和海域实际资源布局又共同决定了融合系统中用能端和补能端的容量。如何统筹考虑各种海洋资源的有机融合，是本文面临的第一个挑战。通过考虑多业态海洋资源方式的相似之处和内在原理的差异性，本文创新建立了适合不同“海上风电-海洋资源”融合系统评估预测模型。
（2）如何实现多业态海洋资源融合系统的全局多目标优化？
海上风电与多业态资源的耦合机制复杂，风电输出功率及多业态产业的能源需求呈现显著的随机波动性和非同步性。如何依据海上风电与海洋资源的时空分布特性，构建最优设备配置方案和能源调度策略，进而实现系统在效率、成本、稳定性等多目标间的全局优化，是多业态海洋资源融合系统面临的第二个挑战。
（3）如何评估多业态海洋资源融合系统的长期稳定性？
多业态海洋资源融合系统中，各子系统的形态特异性强，动力响应统计特征模糊，各部分结构功能各异且相互作用机理尚不清楚。在海洋环境的持续作用下，系统的稳定性面临考验。如何精准评估海洋环境作用下融合系统的韧性水平，是多业态海洋资源融合系统面临的第三个挑战。
本文为上述挑战提出了潜在的解决方案：
（1）构建高保真度的多时间-空间尺度风速预测模型；
（2）采用“源-储-荷”系统多重非确定性约束下的多目标优化策略(图3)；
（3）建立非常规极端荷载下的融合系统韧性评估模式（图4）。
图3 多目标优化策略示意图
图4 融合系统韧性评估模式示意图
本文综述了广西北部湾多业态海洋资源融合系统面临的挑战，评估了此类融合系统在能源预测、系统全局优化和韧性评估领域的解决方案。该系统是海洋资源综合利用的新路径，在推广海洋资源综合开发、产业升级及海域立体空间可持续利用上具有广阔的应用前景。
本文原文来自The Innovation Energy