隨著海上風電的迅猛發展,可開發的淺海資源不斷變少,風電場逐步向深海區域發展。首先海上風電不占用土地,同時從地理分布的角度看,東南部沿海的海上風電更有利于就近供給經濟發達區域的電力供應。當然,海上風電缺點也非常明顯,其技術更復雜、成本更高。
海上風電的風機一般通過機械結構部件插入海底實現固定,眾多海上風電發電機產生電能通過電纜匯流到海上升壓站平臺,升壓后向陸地方向輸送。可以想象,隨著離岸距離的增大,海上風力發電機和海上平臺固定的技術難度越大,相應的成本也越高。面對廣闊的海洋,尤其是遠海深海,我們如何充分發掘和利用其豐富的風力資源呢?這時候,漂浮式海上風電出現了。
目前,國際海上風電的裝機慣例,水深小于50米為近海風電,一般采用單樁或導管架式等結構將風機固定在海床上;水深大于50米的深遠海風電側則采用漂浮式海上風電裝備。據估計,我國深遠海風能儲量超2200吉瓦,在海上風資源中占比超過60%。
相較于傳統的海上風電場,深海浮式風電有其特有的優點。
(1)深海海域風能更為豐富,發電的功率更高;
(2)離海岸線遠,對沿海居民影響小;
(3)更適合安裝大容量風電機組來降低成本,而深遠海區域的浮式海上風電裝機規模最高可達到固定式海上風電的4倍;
(4)克服了海床地質問題,施工中也無需打樁或穿孔,對環境更友好;
(5)開發周期相較于傳統海上風電場更短,也減少了對漁業區和旅游區的影響,同時,也減少了對海洋生物的影響。
全球目前共有9款漂浮式海上風電裝備,但大多集中在歐美等發達國家。世界上首座漂浮式風機是位于挪威西部海岸的斯塔萬格市的Hywind,2009年6月由挪威能源巨頭挪威國家石油海德羅公司投資建設的西門子2.3MW風機。Hywind的風機葉片直徑為80米,高出海平面65米,重約5300噸,可用于水深120米到700米的海域。
而目前世界上最大的浮體式風力發電機組是日本福島的7MW風電機組,由日本經濟產業省實證研究事業聯合丸紅、三菱重工等十大日本企業及高校共同打造的。該浮體式風機共三個轉動葉片,每個葉片長約82米,發電機總高度為189米,相當于50層樓高。據悉,該設備可以維持6000個家庭的日常用電。
截至2021年底,全球實現裝機的漂浮式海上風電項目共17個,累計裝機容量為142.37MW,累計裝機數量為27臺。預計到2030年,累計浮式風電的裝機量預計超16.5GW。
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