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2012-08-02 來源:《風(fēng)能》 瀏覽數(shù):8602
挑戰(zhàn)和問題不足為懼,隨之產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響更加需要謹(jǐn)慎對待,即資源的浪費(fèi)和昂貴的成本。根據(jù)歐盟數(shù)據(jù)顯示,海上風(fēng)電場成本約為280萬~ 340 萬歐元/兆瓦,基礎(chǔ)部分成本費(fèi)用昂貴,主要因水深、機(jī)組、施工材料、安裝船只而異。運(yùn)維成本比陸地高出5 倍以上,成本因素主要包括運(yùn)營策略、離岸距離、可進(jìn)入性以及吊裝船只等。如果海上風(fēng)電項(xiàng)目的整體規(guī)劃缺乏良好的風(fēng)電技術(shù)及其與海洋工程技術(shù)的結(jié)合,以及豐富的海上風(fēng)電實(shí)際經(jīng)驗(yàn),未來的運(yùn)維成本很可能成為天文數(shù)字,并造成機(jī)組表現(xiàn)不佳甚至停機(jī)。
在單機(jī)功率快速增大的同時(shí),海洋工程的設(shè)計(jì)也在不斷創(chuàng)新,10 兆瓦海上機(jī)組已進(jìn)入樣機(jī)調(diào)試階段,英國資深海洋工程公司也積極設(shè)計(jì)極深海建設(shè)方案和世界首創(chuàng)的Wave Hub 波浪中心(海底電纜連接英國國家電網(wǎng)的海底電“插座”)。設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)一直緊追技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展,但也極具挑戰(zhàn)性。2010 年,歐洲一些海上風(fēng)電場的單樁式機(jī)組塔筒與地基部分的連接件出現(xiàn)了過度承載所帶來的問題,值得注意的是以上設(shè)計(jì)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)需要緊跟海上風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展,而當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)下的單樁連接件問題會進(jìn)一步促進(jìn)設(shè)計(jì)規(guī)范的調(diào)整化。另外,懸浮式深海架構(gòu)設(shè)計(jì)和尚未有任何國際案例及標(biāo)準(zhǔn)的灘涂地帶技術(shù)仍處于概念階段。
二、宏觀規(guī)劃與微觀實(shí)踐
如何規(guī)劃海上風(fēng)電場的可開發(fā)區(qū)域是業(yè)界的關(guān)注點(diǎn)之一,成功開發(fā)一個(gè)可行、可持續(xù)發(fā)展的海上風(fēng)電項(xiàng)目,合理規(guī)劃不可或缺,通過各種約束性考慮來篩選理想的海上風(fēng)電場區(qū)域至關(guān)重要。
在中國,政府在海域的宏觀規(guī)劃中起到關(guān)鍵作用,合理利用各個(gè)海域功能,將技術(shù)性約束、經(jīng)濟(jì)性約束、環(huán)境約束、硬性約束都綜合考慮在內(nèi),評審各種因素的權(quán)重,從而達(dá)到最可行的開發(fā)目的。
落實(shí)到海上風(fēng)電場具體設(shè)計(jì)和建模,需要明確了解海上和陸上風(fēng)電場的區(qū)別,將海上資源與場址特殊性考慮在內(nèi),并制訂最佳的開發(fā)方案,其中需要注意以下幾個(gè)方面:
風(fēng)能資源測量:陸上和海上的風(fēng)況特征一般不同,不建議將沿岸測風(fēng)數(shù)據(jù)應(yīng)用到海上風(fēng)電場。相比陸上的數(shù)據(jù)測量,在海上嚴(yán)峻環(huán)境條件下進(jìn)行測量的難度更大。高質(zhì)量的傳感器和觀測儀器可以減少建模過程中的不確定性。數(shù)據(jù)篩選、數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、塔影效應(yīng)均需詳盡處理,大型海洋工程結(jié)構(gòu)通常會產(chǎn)生較大的塔影影響扇區(qū),另外在不同大氣穩(wěn)定度條件下,風(fēng)能功率的不確定因素差異可達(dá)25%。
海上尾流效應(yīng):由于海上風(fēng)電場具有較低的環(huán)境湍流,所以相對于陸上風(fēng)電場來說可以允許較大的尾流損耗發(fā)生,模型中的尾流衰減常數(shù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,以適應(yīng)海上風(fēng)電場較大的尾流損耗。尾流的規(guī)模依賴于輪轂高度和葉輪直徑,尾流的擴(kuò)張與風(fēng)速、風(fēng)向、湍流強(qiáng)度、大氣穩(wěn)定度及尾流影響點(diǎn)有關(guān) 。至今,尾流效應(yīng)未能完全避免,但是通過測風(fēng)激光雷達(dá),將機(jī)組尾流效應(yīng)可視化,是近年突破性的發(fā)展。
發(fā)電量缺失:并沒有固定程式或數(shù)值來計(jì)算缺失,需要按照場址特征來計(jì)算,包括通過傳輸中的效率、變電站可利用率、電網(wǎng)表現(xiàn)、機(jī)組可利用率、可進(jìn)入性損耗、功率曲線密度、功率曲線性能表現(xiàn)、葉片污染、老化和偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)、風(fēng)速年際變化率、電網(wǎng)控制損耗等。
風(fēng)電場表現(xiàn)監(jiān)測:表現(xiàn)監(jiān)測就是將風(fēng)電場資產(chǎn)價(jià)值最大化,監(jiān)測單機(jī)和所有機(jī)組在當(dāng)前和未來的表現(xiàn)。平均值數(shù)據(jù)并不能詳細(xì)說明電力缺失的原因和發(fā)生部位,常規(guī)的數(shù)據(jù)分析可以找出哪些地方導(dǎo)致不佳表現(xiàn),瞄準(zhǔn)問題制訂有效的運(yùn)維策略,從而避免災(zāi)難性的故障發(fā)生。
國際上行業(yè)積累的經(jīng)驗(yàn)告訴我們,海上建模技術(shù)需要與運(yùn)營數(shù)據(jù)結(jié)合驗(yàn)證;對機(jī)組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以及表現(xiàn)趨勢分析可以真正降低海上風(fēng)電運(yùn)營的風(fēng)險(xiǎn)與成本;從設(shè)計(jì)階段開始,整個(gè)設(shè)計(jì)過程需要展開多方面咨詢和溝通,技術(shù)問題要從顧問方獲得支持,否則各種未詳細(xì)考慮的因素不但會大大影響開發(fā)階段進(jìn)度,而且會產(chǎn)生大量的額外支出。
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