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技术驱动海上风电驶向深水区

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-08-22  来源:中国能源报  作者:张子瑞  浏览次数:75  
核心提示:作为全球首个海上漂浮式风电项目,苏格兰Hywind每个进展都备受关注。日前,由挪威国家石油公司和马斯达尔公司合作的为Hywind配套的储能项目Batwind在苏格兰海域建成投产,将漂浮式海上风电实践又向前推进了一步。
  作为全球首个海上漂浮式风电项目,苏格兰Hywind每个进展都备受关注。日前,由挪威国家石油公司和马斯达尔公司合作的为Hywind配套的储能项目Batwind在苏格兰海域建成投产,将漂浮式海上风电实践又向前推进了一步。
  据前瞻产业研究院,海上风电正呈现出两大趋势:一是随着技术进步带来的成本和电价下降;二是海上风电正从潮间带和近海走向远海深水。
  有专家认为,中国近海风资源条件和海床地质条件都不如欧洲好,更有必要在远海深水风电技术领域提前谋划,提早储备。而最终能否成功走向远海,则需要各种创新技术和示范项目的驱动。
  深水远海是趋势
  全球风能理事会数据显示,2017年,全球海上风电市场装机容量历史性地增长了4334MW,相比于2016年增长了95%。全球海上风电累计装机容量达18814MW。2017年中国海上风电新增装机容量为1164MW,累计总装机容量达到2788MW,排名全球第三,仅次于英国和德国。
  虽然目前海上风电保持较高增速,但值得关注的是,截至2017年底,全球近84%的海上风电设施位于近海水域。
  海上风电从潮间带和近海走向深海远岸将是必然趋势。深水远海是海上风电规模化发展的方向,也是目前国际风电界技术创新最活跃的领域。
  根据国际标准,风电项目的水深在0-30米属于浅水、30-60米属于过渡段、60米以上属于深水,离岸50千米以内属于近岸,离岸50千米以上属于远岸。
  一方面,近海风电更易受到日益严苛的环保生态等制约,发展空间受到挤压,另一方面,在深水远海发展风电,既可以充分利用更为丰富的风能资源,也可以不占据岸线和航道资源,减少或避免对沿海工业生产和居民生活的不利影响。
  据了解,以英国、德国为代表的欧洲海上风电在全球处领先地位,其中一个重要原因是得天独厚的海上风资源,年平均风速可达9-12米/秒,且无台风的困扰。在中国,长江以北地区,虽无台风干扰,但年平均风速仅在7米/秒左右;福建、台湾海峡等地虽年平均风速可达9-11米/秒,但存在台风风险。
  另外,欧洲的海床结构相较于中国更适宜海上风机的基础建设,中国沿海不同地区的海床结果差异较大,从松软的滩涂到坚硬的岩石,需要更多样化的打桩技术相适应。因此,在业内看来,近海条件不占优势中国更有必要在深水远海风电领域积极进行技术探索和储备。
  漂浮式基础日渐成熟
  目前,国内已建成的海上风电场采用的都是固定式基础,若在深水远海继续沿用固定式的风机基础,其自重和工程造价都将随着水深而大幅增加。因此,走向深水远海必须改变现有技术路径,突破传统海上风电的“作战半径”。
  据相关机构测算,单独考虑海水深度的影响,当海水深度从15米增加到45米时,支撑结构的成本将由2886元/千瓦增加到7380元/千瓦。另外,安装成本也会随着海水深度的增加而增加。当离岸距离从5千米增加到200千米时,安装成本将由3813元/千瓦增加到7905元/千瓦。
  在这一背景下,漂浮式基础、整体安装及自航自升式施工平台技术日益受到关注。
  作为全球首个海上漂浮式风电项目,Hywind所获得的运行经验将为后续漂浮式海上风电项目提供重要的参考价值。
  中国电建华东院是我国最早研发海上风力发电技术的单位之一。自2004年起,华东院就开始了海上风电的开发研究工作,开展了近海和潮间带风电场关键技术的研究和应用。
  据华东院相关技术专家介绍,不同于传统的海上风电机组将基座固定在海床上,海上漂浮式风力发电机组就像超级浮标一样,通过刚柔并济的悬链、筋腱等系留海底;同时配套海缆,运用分频或柔性直流输电技术长距离输电。相对于传统的海床固定式海上风电机组,漂浮式海上风电机组可以接触到远洋深处的强风,因此风能利用率大大提升。
  近两年,中广核、中国海装、上海电气等中国企业也在通过或自主研发,或与外方企业合作的形式,积极布局漂浮式海上风电领域。
  上海智能电网技术研究协同创新中心理事长、上海电力学院副院长符杨曾透露,该中心的风力发电技术团队与上海东海风力发电有限公司等合作,已在漂浮式海上风电领域取得了重大成果,为后续深远海域海上风电场大规模开发奠定了基础。
  两叶片风机卷土重来
  不久前,由日本新能源和工业技术开发组织牵头的财团在日本北九州港完成一台3MW示范性漂浮式风机组装。除了漂浮式技术外,另一个引起业内关注的是,使用了两叶片风机。
  在风力发电技术刚刚兴起之时,市场上曾出现过各种设计的两叶片风机,但从上世纪80年代末开始,三叶片风机技术逐步占据市场主导地位。而在海上风电快速发展,特别是向深水远海进军的过程中,两叶片风机技术又重新进入业内的视野。
  有业内人士撰文指出,伴随着风电技术的迭代,过去两叶片风机的技术短板正在找到新的解决方案。两叶片风机由于重量减轻带来的制造成本降低对于海上风电至关重要。
  据悉,由于减少一个叶片,随之带来的是转子、塔架、基础等一系列设备和部件的减轻,这对设备重量和安装技术十分敏感的海上风电来说具有显着优势,也为风电走向深水远海提供了有力的技术支撑。
  实际上,中国也有不止一家风电企业在两叶片领域进行过探索和尝试,并取得了相应的突破。不过,长期以来,国内两叶片风机的技术研发更侧重于陆上风电。目前,应用于海上风电比较知名的两叶片风机企业均来自荷兰。
 
关键词: 海上风电
 
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