中國漂浮式海上風(fēng)電突破不斷，近日，中海油融風(fēng)能源有限公司深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)機(jī)國產(chǎn)化研制及示范應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及附屬設(shè)備（含塔筒）中標(biāo)公示，明陽智慧能源集團(tuán)股份公司中標(biāo)，中標(biāo)價(jià)格為4415.25萬元。該項(xiàng)目位于中國南海海域，水深約120米，平均風(fēng)速在8.5-9.0米/秒之間，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組交貨地點(diǎn)在廣東、福建沿海海域或者碼頭。

 

實(shí)際上，隨著近海機(jī)位的日漸飽和，我國海上風(fēng)電由近海淺海向深海發(fā)展的趨勢(shì)已經(jīng)形成，漂浮式海上風(fēng)電的發(fā)展為未來海上風(fēng)電提供了更加廣闊的發(fā)展空間。金風(fēng)科技、明陽智能、三峽新能源、中國海裝等企業(yè)，都對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了深入的探索。但漂浮式海上風(fēng)電要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，還需要攻克漂浮基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)性安全性問題等許多技術(shù)難題。

 

漂浮式海上風(fēng)電在摸索中前進(jìn)

 

近年來，我國海上風(fēng)電發(fā)展迅猛，今年是海上風(fēng)電中央補(bǔ)貼的最后一年，企業(yè)裝機(jī)積極性較高。國家能源局提供的數(shù)據(jù)顯示，2021年1—9月，全國風(fēng)電新增并網(wǎng)裝機(jī)1643萬千瓦，其中海上風(fēng)電新增裝機(jī)382萬千瓦。到2021年9月底，全國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)2.97億千瓦，其中海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)1319萬千瓦。

 

目前來看，海上風(fēng)電裝機(jī)主要位于近海區(qū)域，以水深低于60米的近海項(xiàng)目為主，主要采用固定式基礎(chǔ)。但由于近?？臻g資源有限，海上風(fēng)電的發(fā)展將跟隨油氣工業(yè)的發(fā)展軌跡，從淺近海走向深遠(yuǎn)海。由于深遠(yuǎn)海的水深增加，固定式的支撐結(jié)構(gòu)難度更大，海上風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)形式需要從固定式支撐結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槠∈街谓Y(jié)構(gòu)。

 

今年7月，三峽集團(tuán)投資建設(shè)的全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)型漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組完成安裝，為深遠(yuǎn)海風(fēng)電規(guī)模化開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)，我國深遠(yuǎn)海域風(fēng)電運(yùn)維實(shí)行了零的突破。今年10月，明陽智能發(fā)布了全球最大自主研發(fā)的漂浮式機(jī)組——MySE11-16MW系列機(jī)型，漂浮式風(fēng)機(jī)整體重心降低，運(yùn)動(dòng)響應(yīng)性能提升，降低基礎(chǔ)造價(jià)，也解決了漂浮式風(fēng)機(jī)俯仰運(yùn)動(dòng)中潤(rùn)滑可靠性問題。但總體來看，我國漂浮式海上風(fēng)電當(dāng)前還處于摸索的階段，目前尚無進(jìn)入大批量商業(yè)化運(yùn)營(yíng)階段的漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目。

 

北京特億陽光新能源總裁祁海珅在接受《華夏時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示，漂浮式風(fēng)力發(fā)電目前確實(shí)是處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的初級(jí)階段，主要是借鑒了海上油氣平臺(tái)的漂浮系泊設(shè)計(jì)原理，但大型風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)面對(duì)海上惡略天氣的復(fù)雜性要更高些，設(shè)計(jì)、建造以及工作條件比固定式的風(fēng)機(jī)要復(fù)雜的多。

 

漂浮式成海上風(fēng)電未來趨勢(shì)

 

同傳統(tǒng)海上風(fēng)電相比，深海的風(fēng)力更為強(qiáng)勁，漂浮式海上風(fēng)電的適用范圍更廣。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報(bào)告顯示，與固定式基礎(chǔ)相比，海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)可以移動(dòng)，并且便于拆除，可安裝在風(fēng)能更豐富的較深海域，不一定局限在面積有限的淺水大陸架，適用海域范圍遠(yuǎn)大于淺海地區(qū)。

 

同時(shí)，海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)遠(yuǎn)離海岸線的水域安裝，便于消除視覺的影響，并可大大降低噪聲、電磁波對(duì)環(huán)境的不利影響。此外，在經(jīng)濟(jì)性方面，海上風(fēng)機(jī)浮式基礎(chǔ)未來也有一定的提升潛力。例如可采用集成結(jié)構(gòu)，便于海上安裝程序簡(jiǎn)化、降低費(fèi)用。

 

如何充分利用深海豐富的風(fēng)能資源，大力開發(fā)海上風(fēng)電漂浮式技術(shù)，盡快實(shí)現(xiàn)漂浮式風(fēng)機(jī)商業(yè)化，已經(jīng)成為中國海上風(fēng)電發(fā)展的主要任務(wù)。根據(jù)《世界能源報(bào)告》，到2030年前，全球漂浮式風(fēng)力裝機(jī)容量將達(dá)到8至10GW；2040年前預(yù)計(jì)將有超過60GW的浮式風(fēng)電場(chǎng)投入使用。

 

祁海珅分析，漂浮式海上風(fēng)電會(huì)成為未來風(fēng)電行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，尤其是隨著風(fēng)機(jī)大型化、智能化方向發(fā)展，為了降低度電生產(chǎn)成本、每千瓦的安裝造價(jià)和運(yùn)維費(fèi)用，大型風(fēng)機(jī)尤其是“十兆瓦+”的大型海上風(fēng)機(jī)迎來快速增長(zhǎng)，這也是全世界風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，由陸地風(fēng)電向海上風(fēng)電邁進(jìn)，由近海淺海向深海發(fā)展的趨勢(shì)已經(jīng)形成，不占用陸地資源、近海資源有限，都是支撐海上漂浮式風(fēng)電向深海進(jìn)軍的客觀要素。

 

技術(shù)難題亟待攻克

 

由于浮式基礎(chǔ)無時(shí)無刻不受到風(fēng)和波浪載荷的作用，很多結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生疲勞破壞，而疲勞破壞對(duì)結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)性極大，需要著重考慮。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，浮式基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)性能是一個(gè)十分關(guān)鍵的問題，要保障運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，也要對(duì)浮式基礎(chǔ)的強(qiáng)度進(jìn)行校核，以保證其結(jié)構(gòu)安全性。我國海況復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮臺(tái)風(fēng)等極端天氣情況。就當(dāng)前的技術(shù)水平來看，我國漂浮式海上風(fēng)電要想實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，還需要解決一系列技術(shù)難題。

 

千堯科技發(fā)布的報(bào)告分析了當(dāng)前漂浮式海上風(fēng)電的多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。我國缺少海上風(fēng)電浮式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)可以參照海上油氣平臺(tái)與海上風(fēng)電規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，但它們與浮式基礎(chǔ)還是有所差別，標(biāo)準(zhǔn)化也有利于其商業(yè)化的運(yùn)用。

 

另外，海上風(fēng)電浮式基礎(chǔ)設(shè)計(jì)還要考慮海底地質(zhì)構(gòu)造和錨固基礎(chǔ)與土壤的相互作用，以及海床沖刷、掏空、土壤液化等效應(yīng)，研究錨固基礎(chǔ)的動(dòng)力特性及承載力；對(duì)于TLP式（張力腿型）和Spar式（單立柱型）浮式基礎(chǔ)，研究二階波浪載荷引起的振動(dòng)十分重要；需要研究風(fēng)機(jī)與基礎(chǔ)的共振問題；需要通過動(dòng)力學(xué)特性的研究，研究浮式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化和動(dòng)力響應(yīng)的控制措施，延長(zhǎng)使用壽命和提高發(fā)電效率。

 

在祁海珅看來，漂浮式海上風(fēng)電最需要克服的主要是漂浮基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)性安全性問題，還有如何大范圍的連片發(fā)展及模塊化、輸電系統(tǒng)的軟連接問題等，但這些都不是障礙，不存在卡脖子的問題。未來，漂浮式海上風(fēng)電只要加大安全設(shè)計(jì)、模擬仿真以及試驗(yàn)性拓展，就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步推進(jìn)，有望實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

 

責(zé)任編輯：李未來 主編：張?jiān)?/div>