隨著海上風(fēng)電的迅猛發(fā)展,可開發(fā)的淺海資源不斷變少,風(fēng)電場逐步向深海區(qū)域發(fā)展。首先海上風(fēng)電不占用土地,同時(shí)從地理分布的角度看,東南部沿海的海上風(fēng)電更有利于就近供給經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的電力供應(yīng)。當(dāng)然,海上風(fēng)電缺點(diǎn)也非常明顯,其技術(shù)更復(fù)雜、成本更高。
海上風(fēng)電的風(fēng)機(jī)一般通過機(jī)械結(jié)構(gòu)部件插入海底實(shí)現(xiàn)固定,眾多海上風(fēng)電發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能通過電纜匯流到海上升壓站平臺(tái),升壓后向陸地方向輸送??梢韵胂螅S著離岸距離的增大,海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)和海上平臺(tái)固定的技術(shù)難度越大,相應(yīng)的成本也越高。面對(duì)廣闊的海洋,尤其是遠(yuǎn)海深海,我們?nèi)绾纬浞职l(fā)掘和利用其豐富的風(fēng)力資源呢?這時(shí)候,漂浮式海上風(fēng)電出現(xiàn)了。
目前,國際海上風(fēng)電的裝機(jī)慣例,水深小于50米為近海風(fēng)電,一般采用單樁或?qū)Ч芗苁降冉Y(jié)構(gòu)將風(fēng)機(jī)固定在海床上;水深大于50米的深遠(yuǎn)海風(fēng)電側(cè)則采用漂浮式海上風(fēng)電裝備。據(jù)估計(jì),我國深遠(yuǎn)海風(fēng)能儲(chǔ)量超2200吉瓦,在海上風(fēng)資源中占比超過60%。
相較于傳統(tǒng)的海上風(fēng)電場,深海浮式風(fēng)電有其特有的優(yōu)點(diǎn)。
(1)深海海域風(fēng)能更為豐富,發(fā)電的功率更高;
(2)離海岸線遠(yuǎn),對(duì)沿海居民影響??;
(3)更適合安裝大容量風(fēng)電機(jī)組來降低成本,而深遠(yuǎn)海區(qū)域的浮式海上風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模最高可達(dá)到固定式海上風(fēng)電的4倍;
(4)克服了海床地質(zhì)問題,施工中也無需打樁或穿孔,對(duì)環(huán)境更友好;
(5)開發(fā)周期相較于傳統(tǒng)海上風(fēng)電場更短,也減少了對(duì)漁業(yè)區(qū)和旅游區(qū)的影響,同時(shí),也減少了對(duì)海洋生物的影響。
全球目前共有9款漂浮式海上風(fēng)電裝備,但大多集中在歐美等發(fā)達(dá)國家。世界上首座漂浮式風(fēng)機(jī)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(shè)的西門子2.3MW風(fēng)機(jī)。Hywind的風(fēng)機(jī)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組是日本福島的7MW風(fēng)電機(jī)組,由日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省實(shí)證研究事業(yè)聯(lián)合丸紅、三菱重工等十大日本企業(yè)及高校共同打造的。該浮體式風(fēng)機(jī)共三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片,每個(gè)葉片長約82米,發(fā)電機(jī)總高度為189米,相當(dāng)于50層樓高。據(jù)悉,該設(shè)備可以維持6000個(gè)家庭的日常用電。
截至2021年底,全球?qū)崿F(xiàn)裝機(jī)的漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目共17個(gè),累計(jì)裝機(jī)容量為142.37MW,累計(jì)裝機(jī)數(shù)量為27臺(tái)。預(yù)計(jì)到2030年,累計(jì)浮式風(fēng)電的裝機(jī)量預(yù)計(jì)超16.5GW。
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