隨著海上風(fēng)電逐步向深海、遠(yuǎn)海進(jìn)發(fā)，作為新一代海上風(fēng)電技術(shù)，漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)正獲得業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注，包括三峽新能源、中國海裝、金風(fēng)科技、明陽智能等企業(yè)已開展研發(fā)。
近日，國內(nèi)首臺(tái)漂浮式海上風(fēng)機(jī)再次取得重大突破，“三峽引領(lǐng)號(hào)”漂浮式海上風(fēng)電試驗(yàn)樣機(jī)結(jié)束海上施工任務(wù)，已具備并網(wǎng)條件。業(yè)內(nèi)人士表示，這意味著漂浮式海上風(fēng)電即將進(jìn)入商業(yè)化。
市場(chǎng)潛力巨大
隨著近岸資源的開發(fā)趨于飽和，海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)逐步走向深遠(yuǎn)海，發(fā)展漂浮式風(fēng)電技術(shù)是不錯(cuò)的選擇。業(yè)內(nèi)人士表示，“由陸向海、由淺到深、由固定基礎(chǔ)向漂浮式平臺(tái)”發(fā)展，成為未來風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的必然趨勢(shì)。
“未來海上風(fēng)電的資源更多地在于深海或深遠(yuǎn)海，在謀求平價(jià)的同時(shí)，加大漂浮式風(fēng)機(jī)技術(shù)等前沿技術(shù)研究勢(shì)在必行。”中國海上風(fēng)電協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)翟恩地表示，目前，企業(yè)、高校、科研院所都在積極推動(dòng)漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，為漂浮式海上風(fēng)電的健康發(fā)展及商業(yè)化應(yīng)用匯集力量。
“從儲(chǔ)量上看，我國漂浮式海上風(fēng)電潛力非常巨大。”中國船舶重工集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司浮式風(fēng)電裝備研制總設(shè)計(jì)師董曄弘說，根據(jù)初步研究，我國深遠(yuǎn)海地區(qū)風(fēng)能儲(chǔ)量是近海的3倍以上。“ 走向深海、遠(yuǎn)海，是海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的一大方向，漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)的不斷突破讓這一設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。”
中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院院長(zhǎng)助理郭辰說，漂浮式海上風(fēng)電是我國深遠(yuǎn)海風(fēng)電開發(fā)的必然選擇，“因?yàn)樾碌慕ＹY源十分有限；深遠(yuǎn)海風(fēng)電開發(fā)潛力約為5億千瓦，約占海上風(fēng)電開發(fā)潛力的70%；深遠(yuǎn)海風(fēng)資源更好，湍流強(qiáng)度和海面粗糙度比近海小。”
隨著相關(guān)技術(shù)的不斷突破，以及漂浮式海上風(fēng)電進(jìn)入工程樣機(jī)時(shí)代，漂浮式風(fēng)電市場(chǎng)潛力將釋放，預(yù)計(jì)到2025年達(dá)到20兆瓦，到2030年達(dá)到近500兆瓦。
“到2025年，我國或?qū)⒂瓉淼谝粋€(gè)可商業(yè)化運(yùn)行的漂浮式海上風(fēng)電場(chǎng)。” 董曄弘表示，“我國漂浮式海上風(fēng)電市場(chǎng)尚處起步階段，應(yīng)與現(xiàn)有的固定式海上風(fēng)電市場(chǎng)分開看待，將是全新的藍(lán)海。”
發(fā)展優(yōu)勢(shì)明顯
有測(cè)算認(rèn)為，只要能夠開發(fā)全球海上風(fēng)電資源的1%，就能夠滿足全球約10%的電力需求。站在“風(fēng)口浪尖”的漂浮式海上風(fēng)電究竟好在哪里？
翟恩地說，漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組具有適應(yīng)水深廣、機(jī)位部署更加靈活、可在岸上完成整體組裝、海上施工安裝便捷、可完全拆解與遷移、可搭載更大功率風(fēng)電機(jī)組等優(yōu)點(diǎn)。
“漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)優(yōu)勢(shì)頗為明顯。”郭辰說，漂浮式海上風(fēng)電只受水深影響，海床地址條件限制小，選址靈活。同時(shí)，可以岸上組裝，減少施工時(shí)間和成本。此外，對(duì)環(huán)境影響小，可完全拆除。
董曄弘表示，與當(dāng)前主流的固定式海上風(fēng)電技術(shù)相比，漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)適用于更加廣闊的海上空間，不受海床地質(zhì)條件影響，在50米及以上水深區(qū)域，更加具備成本優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，其安裝施工對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)較小，風(fēng)機(jī)選址相對(duì)更加靈活。
逐浪深海有瓶頸
盡管相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)頗為明顯，但漂浮式海上風(fēng)電發(fā)展是一條充滿荊棘的道路，普遍面臨技術(shù)、成本以及產(chǎn)業(yè)鏈成熟度低等困難。
“漂浮式風(fēng)機(jī)技術(shù)面臨著主尺寸設(shè)計(jì)、整機(jī)設(shè)計(jì)、系泊/電纜布置、一體化載荷分析、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)校核以及建造安裝運(yùn)維等方面的技術(shù)痛點(diǎn)。”翟恩地說，“其中整機(jī)方面的挑戰(zhàn)，來源于機(jī)組運(yùn)動(dòng)幅度、速度、加速度，承受更大載荷，控制策略對(duì)發(fā)電量及載荷影響較大，控制器需要調(diào)整以避免不利的緩沖、機(jī)組適用性需要驗(yàn)證等方面；一體化載荷分析，需要同時(shí)考慮基礎(chǔ)濕表面外殼的時(shí)域水動(dòng)力載荷、完整的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和塔架模型、動(dòng)態(tài)系泊系統(tǒng)、整機(jī)模型等因素。”
“由于漂浮式基礎(chǔ)穩(wěn)定性相對(duì)較弱，在運(yùn)行過程中可能存在傾斜、位移等問題，這對(duì)風(fēng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備提出了更高的要求，不僅需要一定的加固、密封等優(yōu)化措施，而且要對(duì)控制系統(tǒng)作出一定的調(diào)整，以適應(yīng)更加復(fù)雜的海上環(huán)境。” 董曄弘說。
郭辰也表示，漂浮式海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)，包括浮體基礎(chǔ)、動(dòng)態(tài)海纜、漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組、系泊系統(tǒng)等方面，其中漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組面臨著深海環(huán)境條件復(fù)雜、大容量漂浮式機(jī)組設(shè)計(jì)制造、浮式風(fēng)電裝備制造及運(yùn)行工況復(fù)雜等挑戰(zhàn)。
針對(duì)目前漂浮式風(fēng)電發(fā)展瓶頸，翟恩地說，行業(yè)企業(yè)需要通過樣機(jī)建設(shè)積累技術(shù)優(yōu)勢(shì)和優(yōu)化創(chuàng)新，加大漂浮式風(fēng)機(jī)系統(tǒng)多變量耦合技術(shù)、過渡水深環(huán)境條件下系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、風(fēng)機(jī)—浮式基礎(chǔ)—系泊系統(tǒng)一體化全耦合載荷分析技術(shù)、漂浮式海上風(fēng)電施工技術(shù)與裝備關(guān)鍵技術(shù)等研發(fā)力度，提升技術(shù)成熟度，帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的完善。
董曄弘也表示，通過技術(shù)進(jìn)步，尋求漂浮式海上風(fēng)電整體設(shè)計(jì)在成本、性能及可靠性之間存在矛盾的解決方案。同時(shí)在綜合利用方面，可結(jié)合深遠(yuǎn)海漁業(yè)、石油開采、海水淡化等多模式考慮。
郭辰說，行業(yè)應(yīng)有效整合資源，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈開展技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)技術(shù)升級(jí)，并打造漂浮式海上風(fēng)電樣機(jī)示范工程及漂浮式示范風(fēng)電場(chǎng)，以推動(dòng)漂浮式海上風(fēng)電盡快商業(yè)化。
