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深远海捕风 漂浮式风电将迎商业化开发
举报2021-09-28 11:59:16 来源:中国高新技术产业导报

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随着海上风电逐步向深海、远海进发,作为新一代海上风电技术,漂浮式海上风电技术正获得业内广泛关注,包括三峡新能源、中国海装、金风科技、明阳智能等企业已开展研发。


近日,国内首台漂浮式海上风机再次取得重大突破,“三峡引领号”漂浮式海上风电试验样机结束海上施工任务,已具备并网条件。业内人士表示,这意味着漂浮式海上风电即将进入商业化。


市场潜力巨大


随着近岸资源的开发趋于饱和,海上风电产业逐步走向深远海,发展漂浮式风电技术是不错的选择。业内人士表示,“由陆向海、由浅到深、由固定基础向漂浮式平台”发展,成为未来风电场建设的必然趋势。


“未来海上风电的资源更多地在于深海或深远海,在谋求平价的同时,加大漂浮式风机技术等前沿技术研究势在必行。”中国海上风电协会副会长兼秘书长翟恩地表示,目前,企业、高校、科研院所都在积极推动漂浮式海上风电技术持续进步,为漂浮式海上风电的健康发展及商业化应用汇集力量。


“从储量上看,我国漂浮式海上风电潜力非常巨大。”中国船舶重工集团海装风电股份有限公司浮式风电装备研制总设计师董晔弘说,根据初步研究,我国深远海地区风能储量是近海的3倍以上。“ 走向深海、远海,是海上风电产业的一大方向,漂浮式海上风电技术的不断突破让这一设想成为现实。”


中国华能集团清洁能源技术研究院院长助理郭辰说,漂浮式海上风电是我国深远海风电开发的必然选择,“因为新的近海资源十分有限;深远海风电开发潜力约为5亿千瓦,约占海上风电开发潜力的70%;深远海风资源更好,湍流强度和海面粗糙度比近海小。”


随着相关技术的不断突破,以及漂浮式海上风电进入工程样机时代,漂浮式风电市场潜力将释放,预计到2025年达到20兆瓦,到2030年达到近500兆瓦。


“到2025年,我国或将迎来第一个可商业化运行的漂浮式海上风电场。” 董晔弘表示,“我国漂浮式海上风电市场尚处起步阶段,应与现有的固定式海上风电市场分开看待,将是全新的蓝海。”


发展优势明显


有测算认为,只要能够开发全球海上风电资源的1%,就能够满足全球约10%的电力需求。站在“风口浪尖”的漂浮式海上风电究竟好在哪里?


翟恩地说,漂浮式海上风电机组具有适应水深广、机位部署更加灵活、可在岸上完成整体组装、海上施工安装便捷、可完全拆解与迁移、可搭载更大功率风电机组等优点。


“漂浮式海上风电技术优势颇为明显。”郭辰说,漂浮式海上风电只受水深影响,海床地址条件限制小,选址灵活。同时,可以岸上组装,减少施工时间和成本。此外,对环境影响小,可完全拆除。


董晔弘表示,与当前主流的固定式海上风电技术相比,漂浮式海上风电技术适用于更加广阔的海上空间,不受海床地质条件影响,在50米及以上水深区域,更加具备成本优势。同时,其安装施工对环境的影响相对较小,风机选址相对更加灵活。


逐浪深海有瓶颈


尽管相关技术优势颇为明显,但漂浮式海上风电发展是一条充满荆棘的道路,普遍面临技术、成本以及产业链成熟度低等困难。


“漂浮式风机技术面临着主尺寸设计、整机设计、系泊/电缆布置、一体化载荷分析、基础结构校核以及建造安装运维等方面的技术痛点。”翟恩地说,“其中整机方面的挑战,来源于机组运动幅度、速度、加速度,承受更大载荷,控制策略对发电量及载荷影响较大,控制器需要调整以避免不利的缓冲、机组适用性需要验证等方面;一体化载荷分析,需要同时考虑基础湿表面外壳的时域水动力载荷、完整的基础结构和塔架模型、动态系泊系统、整机模型等因素。”


“由于漂浮式基础稳定性相对较弱,在运行过程中可能存在倾斜、位移等问题,这对风机等相关设备提出了更高的要求,不仅需要一定的加固、密封等优化措施,而且要对控制系统作出一定的调整,以适应更加复杂的海上环境。” 董晔弘说。


郭辰也表示,漂浮式海上风电关键技术,包括浮体基础、动态海缆、漂浮式海上风电机组、系泊系统等方面,其中漂浮式海上风电机组面临着深海环境条件复杂、大容量漂浮式机组设计制造、浮式风电装备制造及运行工况复杂等挑战。


针对目前漂浮式风电发展瓶颈,翟恩地说,行业企业需要通过样机建设积累技术优势和优化创新,加大漂浮式风机系统多变量耦合技术、过渡水深环境条件下系泊系统设计技术、风机—浮式基础—系泊系统一体化全耦合载荷分析技术、漂浮式海上风电施工技术与装备关键技术等研发力度,提升技术成熟度,带动整个产业链的完善。


董晔弘也表示,通过技术进步,寻求漂浮式海上风电整体设计在成本、性能及可靠性之间存在矛盾的解决方案。同时在综合利用方面,可结合深远海渔业、石油开采、海水淡化等多模式考虑。


郭辰说,行业应有效整合资源,联合产业链开展技术研发,推动技术升级,并打造漂浮式海上风电样机示范工程及漂浮式示范风电场,以推动漂浮式海上风电尽快商业化。


 

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