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海上风力发电技术发展趋势:更深、更强

供稿人:罗天雨  供稿时间:2016-11-30   关键字:海上风力发电  风电场  技术  

随着技术的进步,海上风力发电场将建造于更加远离海岸线的深水区域。这直接反应了海洋空间利用计划的发展方向,同时也体现了海上风电产业对外海丰富能源资源的雄心。从在运营、在建以及计划中的海上风电场的趋势看,其平均水深和离岸距离势必逐渐增加。相关计划包括离岸200米、吃水215米的最新设计。除了更深和更远的目标外,大幅提升机组功率的任务也势在必行。

深水风电场的地基结构是过去任何建筑行业所不曾涉及的,因此,在深水风电产业投放市场之前必须经过几道发展流程。目前主流深水风电设施地基设计都采用了浮动式平台方案。

流程包括:

• 研发阶段:使用建模工具制定各种设计方案。

• 论证阶段:通过精心设计的实验检验诸多概念的可行性。

• 试制阶段:在受控环境中建造一批缩减尺寸的风电设施机型,为其可行性和成本效率提供真实指标。

• 原型阶段: 在投入商业市场前对全尺寸机型进行试运转测试,以检测其设计成熟度。

• 预产阶段: 在一片区域内部署有限数量的全尺寸设施,以期验证整个发电系统的设计理念、制造水平和安装质量。

• 生产阶段:完全落实风电场布局规划,正式进入商业生产状态。

目前,海上风力发电场通常采用三种基本结构(下图),其技术均由海上油气田产业借鉴而来。

• 杆状浮标式(Spar):通过一座巨大的圆柱形结构体对浮标型建筑及其上风电机组进行稳定处理。该结构的重心位置处于水下且远比中心位置要低。尽管该结构的底部部件极其沉重,但仍将相对质量较轻的上层建筑高高托出水面。Hywind项目就是由细长、重底的圆柱结构组成的。

• 张力腿平台式(TLP):该结构属半潜地设计,整体通过锚线等相互连接,以提高稳定性以及为建造上层建筑提供方便。

• 半潜式(Semi-Sub):半潜式设计结合浮标式和平台式结构的优点,并且吸纳了半潜式地基的设计思想,以增强结构强度与稳定性。

图 海上风力发电场基座安装结构

资料来源:http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/reports/Deep_Water.pdf

欧洲风电协会(EWEA)预计,到2020年左右,欧洲海域将还有装机总量达40吉瓦的风电场运营。预计年发电量将达到148梯瓦时,可为3900万家庭提供生活用电。同样到2020年,海上风电产业将占据风力发电市场30%的份额。

而到2030年左右,欧洲风电协会预计,欧洲海上风电设施的装机总量将达到150吉瓦,直接为1亿4500万居民提供电力。届时,年新组建海上风电系统的数量将会超过风电设施安装总量的60%,规模将超过岸基风电市场。

欧洲风电协会已经认证的包括在运营、在建和已批准等的海上风电场项目装机总量达到141吉瓦。其中位于大西洋海域的项目装机量约为22吉瓦(16%),位于地中海地区的则达到16吉瓦(11%)。但是,想要深度开发大西洋、地中海和北海深水地区诸如挪威海岸线附近的海洋能源资源,深水发电设计必不可少。

计划最终目标是于2050年建成装机总量460吉瓦规模的海上风电设施群,年发电量将达到1813梯瓦时。届时欧洲电力供应的50%将实现由风力发电提供,该产业呈指数级的发展趋势也得益于深水风电设计技术的成熟。

 

参考资料:

http://www.ewea.org/fileadmin/files/library/publications/reports/Deep_Water.pdf


 


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