浮式風(fēng)電 

浮式風(fēng)機(jī)可在深水區(qū)域獲得豐富的風(fēng)力資源，其海面空間至少是固定式風(fēng)電的?四倍。這增加了選址的靈活性，包括可以利用風(fēng)速較大的區(qū)域以及社會(huì)和環(huán)境影響較小的區(qū)域。預(yù)計(jì)在接下來(lái)的五年內(nèi)，我們將看到浮式風(fēng)電的重大技術(shù)發(fā)展，以降低成本、擴(kuò)大規(guī)模并提高適用性。

增長(zhǎng)潛力

DNV 預(yù)測(cè)，到 2050 年，浮式風(fēng)電的發(fā)電量將為 250 GW，?約占全球發(fā)電量的 2%1。這差不多是目前挪威在建的世界最大浮式海上風(fēng)電場(chǎng) Hywind Tampen 的 3,000 多倍。

浮式風(fēng)電可為以前沒(méi)有風(fēng)力發(fā)電服務(wù)的沿海社區(qū)帶來(lái)清潔能源，例如亞太地區(qū)的一些特大城市。但也有其他方面引起了?人們對(duì)浮式風(fēng)電的興趣，例如石油和天然氣以及海事企業(yè)有機(jī)會(huì)將他們的技能、船只和船廠轉(zhuǎn)移到這個(gè)全新的高成長(zhǎng)性的行業(yè)，并有機(jī)會(huì)利用浮式風(fēng)電為石油和天然氣平臺(tái)供電，從而減少 CO2 足跡。

目前狀況和成本

兩大歐洲浮式風(fēng)電場(chǎng)，蘇格蘭的 Hywind Scotland 和葡萄牙的 WindFloat Atlantic 現(xiàn)已建成投產(chǎn)，證明了浮式風(fēng)電在技術(shù)上是可行的。Hywind Scotland 自 2017 年開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，其在英國(guó)的所有海上風(fēng)電場(chǎng)中平均容量系數(shù)最高，這表明浮式風(fēng)電在效能上與固定式海上風(fēng)電相當(dāng)，甚至更好。

但浮式風(fēng)電的主要問(wèn)題是成本。固定式風(fēng)電當(dāng)前項(xiàng)目的平準(zhǔn)化度電成本 (LCOE) 低于每兆瓦時(shí) 50 美元，而第一批浮式風(fēng)電場(chǎng)的 LCOE 已超過(guò)每兆瓦時(shí) 200 美元。這在很大程度上是由于第一批浮式風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模較小，以及技術(shù)和供應(yīng)鏈不成熟。但浮式風(fēng)電有一些獨(dú)有的特征會(huì)影響成本，需要注意。8 MW 風(fēng)機(jī)的固定式風(fēng)電場(chǎng)所用的基礎(chǔ)鋼材重量通常約為 1,000 噸，但對(duì)于相同規(guī)模的風(fēng)機(jī)，浮式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可能需要超過(guò) 2,000 噸鋼材。錨和系泊系統(tǒng)也需要更多的材料。除了可能需要兩倍以上的鋼材外，結(jié)構(gòu)本身的設(shè)計(jì)和制造也更為復(fù)雜，尤其是與單樁相比。其他導(dǎo)致成本較高的方面包括動(dòng)態(tài)電纜以及?浮式結(jié)構(gòu)物和系泊系統(tǒng)的額外維護(hù)。

全新和改進(jìn)的設(shè)計(jì)

全新和改進(jìn)的浮式風(fēng)電設(shè)計(jì)將有助于降低成本。到 2025 年，?Hywind 單立柱式結(jié)構(gòu)將受益于之前的三次迭代，包括一個(gè)原型機(jī)和兩個(gè)試點(diǎn)風(fēng)電場(chǎng)，而 WindFloat 半潛式結(jié)構(gòu)將完成第四次迭代，包括一個(gè)原型機(jī)和三個(gè)試點(diǎn)風(fēng)電場(chǎng)。在法國(guó)，Ideol 的阻尼池駁船式 - SBM 的張力腿式和 Naval Energies 的半潛式浮體結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)將首次在風(fēng)電場(chǎng)配置中進(jìn)行試用。在此期間，我們還將看到一些額外的概念作為全尺寸原型機(jī)進(jìn)行測(cè)試，?例如由于模塊化和組裝簡(jiǎn)單而不同于其他概念的 TetraSpar，以及將靈活的半潛式概念與混凝土建造相結(jié)合的 OO Star。

擁有已部署資產(chǎn)的技術(shù)提??供商顯然在經(jīng)驗(yàn)方面占得先機(jī)，但我們也預(yù)計(jì)許多技術(shù)開(kāi)發(fā)者會(huì)提出新的概念與之競(jìng)爭(zhēng)。目前正在開(kāi)發(fā)的浮式風(fēng)電概念有 40 多個(gè)，新概念也在頻繁公布。其中一些基于與領(lǐng)先概念類似的設(shè)計(jì)，但在質(zhì)量和制造方法等因素上對(duì)其提出了挑戰(zhàn)，而其他概念則有更徹底的變化，例如轉(zhuǎn)塔系泊系統(tǒng)、多風(fēng)機(jī)浮體概念或?qū)⒏∈斤L(fēng)電與波浪能裝置或氫能生產(chǎn)裝置相結(jié)合。

所有概念的共同點(diǎn)是系泊系統(tǒng)，預(yù)計(jì)這一領(lǐng)域?qū)⒂兄卮蟀l(fā)展。這主要體現(xiàn)在優(yōu)化目前采用的技術(shù)以及引進(jìn)浮式風(fēng)電的新技術(shù)、材料和方法，比如合成纜索、降載系統(tǒng)、集成的張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、快速連接系統(tǒng)和共享系泊。

拓展應(yīng)用

將浮式風(fēng)電的應(yīng)用拓展到新的市場(chǎng)和環(huán)境也需要技術(shù)發(fā)展。?更大規(guī)模的浮式風(fēng)電場(chǎng)，離岸距離更遠(yuǎn)的深水區(qū)域，需要安裝浮式變電站，并開(kāi)發(fā)電壓和功率水平比目前可用的電纜更高的動(dòng)態(tài)電纜以及適應(yīng)典型浮式裝置運(yùn)動(dòng)的變壓器和開(kāi)關(guān)裝置等電氣設(shè)備。浮式風(fēng)電的全球部署還需要增加其水深適用范圍，以便在深達(dá) 1,000 米的場(chǎng)地以及低至 40 米的淺水場(chǎng)地應(yīng)用?浮式風(fēng)電。某些市場(chǎng)還需要考慮特殊天氣條件，例如颶風(fēng)和臺(tái)風(fēng)。混凝土浮體將起到重要作用，因?yàn)樗梢愿嘣诋?dāng)?shù)亟ㄔ臁?/p>

完整版下載：http://statics.nengyuanjie.net/2021/1229/20211229053230511.pdf