作為全球首個(gè)海上漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目，蘇格蘭Hywind每個(gè)進(jìn)展都備受關(guān)注。日前，由挪威國(guó)家石油公司和馬斯達(dá)爾公司合作的為Hywind配套的儲(chǔ)能項(xiàng)目Batwind在蘇格蘭海域建成投產(chǎn)，將漂浮式海上風(fēng)電實(shí)踐又向前推進(jìn)了一步。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，海上風(fēng)電正呈現(xiàn)出兩大趨勢(shì)：一是隨著技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)的成本和電價(jià)下降；二是海上風(fēng)電正從潮間帶和近海走向遠(yuǎn)海深水。
有專家認(rèn)為，中國(guó)近海風(fēng)資源條件和海床地質(zhì)條件都不如歐洲好，更有必要在遠(yuǎn)海深水風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域提前謀劃，提早儲(chǔ)備。而最終能否成功走向遠(yuǎn)海，則需要各種創(chuàng)新技術(shù)和示范項(xiàng)目的驅(qū)動(dòng)。
深水遠(yuǎn)海是趨勢(shì)
全球風(fēng)能理事會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2017年，全球海上風(fēng)電市場(chǎng)裝機(jī)容量歷史性地增長(zhǎng)了4334MW，相比于2016年增長(zhǎng)了95%。全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)18814MW。2017年中國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量為1164MW，累計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)到2788MW，排名全球第三，僅次于英國(guó)和德國(guó)。
雖然目前海上風(fēng)電保持較高增速，但值得關(guān)注的是，截至2017年底，全球近84%的海上風(fēng)電設(shè)施位于近海水域。
海上風(fēng)電從潮間帶和近海走向深海遠(yuǎn)岸將是必然趨勢(shì)。深水遠(yuǎn)海是海上風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展的方向，也是目前國(guó)際風(fēng)電界技術(shù)創(chuàng)新最活躍的領(lǐng)域。
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)電項(xiàng)目的水深在0-30米屬于淺水、30-60米屬于過渡段、60米以上屬于深水，離岸50千米以內(nèi)屬于近岸，離岸50千米以上屬于遠(yuǎn)岸。
一方面，近海風(fēng)電更易受到日益嚴(yán)苛的環(huán)保生態(tài)等制約，發(fā)展空間受到擠壓，另一方面，在深水遠(yuǎn)海發(fā)展風(fēng)電，既可以充分利用更為豐富的風(fēng)能資源，也可以不占據(jù)岸線和航道資源，減少或避免對(duì)沿海工業(yè)生產(chǎn)和居民生活的不利影響。
據(jù)了解，以英國(guó)、德國(guó)為代表的歐洲海上風(fēng)電在全球處領(lǐng)先地位，其中一個(gè)重要原因是得天獨(dú)厚的海上風(fēng)資源，年平均風(fēng)速可達(dá)9-12米/秒，且無(wú)臺(tái)風(fēng)的困擾。在中國(guó)，長(zhǎng)江以北地區(qū)，雖無(wú)臺(tái)風(fēng)干擾，但年平均風(fēng)速僅在7米/秒左右；福建、臺(tái)灣海峽等地雖年平均風(fēng)速可達(dá)9-11米/秒，但存在臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。
另外，歐洲的海床結(jié)構(gòu)相較于中國(guó)更適宜海上風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)建設(shè)，中國(guó)沿海不同地區(qū)的海床結(jié)果差異較大，從松軟的灘涂到堅(jiān)硬的巖石，需要更多樣化的打樁技術(shù)相適應(yīng)。因此，在業(yè)內(nèi)看來(lái)，近海條件不占優(yōu)勢(shì)中國(guó)更有必要在深水遠(yuǎn)海風(fēng)電領(lǐng)域積極進(jìn)行技術(shù)探索和儲(chǔ)備。
漂浮式基礎(chǔ)日漸成熟
目前，國(guó)內(nèi)已建成的海上風(fēng)電場(chǎng)采用的都是固定式基礎(chǔ)，若在深水遠(yuǎn)海繼續(xù)沿用固定式的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，其自重和工程造價(jià)都將隨著水深而大幅增加。因此，走向深水遠(yuǎn)海必須改變現(xiàn)有技術(shù)路徑，突破傳統(tǒng)海上風(fēng)電的“作戰(zhàn)半徑”。
據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)算，單獨(dú)考慮海水深度的影響，當(dāng)海水深度從15米增加到45米時(shí)，支撐結(jié)構(gòu)的成本將由2886元/千瓦增加到7380元/千瓦。另外，安裝成本也會(huì)隨著海水深度的增加而增加。當(dāng)離岸距離從5千米增加到200千米時(shí)，安裝成本將由3813元/千瓦增加到7905元/千瓦。
在這一背景下，漂浮式基礎(chǔ)、整體安裝及自航自升式施工平臺(tái)技術(shù)日益受到關(guān)注。
作為全球首個(gè)海上漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目，Hywind所獲得的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)將為后續(xù)漂浮式海上風(fēng)電項(xiàng)目提供重要的參考價(jià)值。
中國(guó)電建華東院是我國(guó)最早研發(fā)海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的單位之一。自2004年起，華東院就開始了海上風(fēng)電的開發(fā)研究工作，開展了近海和潮間帶風(fēng)電場(chǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用。
據(jù)華東院相關(guān)技術(shù)專家介紹，不同于傳統(tǒng)的海上風(fēng)電機(jī)組將基座固定在海床上，海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組就像超級(jí)浮標(biāo)一樣，通過剛?cè)岵?jì)的懸鏈、筋腱等系留海底；同時(shí)配套海纜，運(yùn)用分頻或柔性直流輸電技術(shù)長(zhǎng)距離輸電。相對(duì)于傳統(tǒng)的海床固定式海上風(fēng)電機(jī)組，漂浮式海上風(fēng)電機(jī)組可以接觸到遠(yuǎn)洋深處的強(qiáng)風(fēng)，因此風(fēng)能利用率大大提升。
近兩年，中廣核、中國(guó)海裝、上海電氣等中國(guó)企業(yè)也在通過或自主研發(fā)，或與外方企業(yè)合作的形式，積極布局漂浮式海上風(fēng)電領(lǐng)域。
上海智能電網(wǎng)技術(shù)研究協(xié)同創(chuàng)新中心理事長(zhǎng)、上海電力學(xué)院副院長(zhǎng)符楊曾透露，該中心的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)團(tuán)隊(duì)與上海東海風(fēng)力發(fā)電有限公司等合作，已在漂浮式海上風(fēng)電領(lǐng)域取得了重大成果，為后續(xù)深遠(yuǎn)海域海上風(fēng)電場(chǎng)大規(guī)模開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
兩葉片風(fēng)機(jī)卷土重來(lái)
不久前，由日本新能源和工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織牽頭的財(cái)團(tuán)在日本北九州港完成一臺(tái)3MW示范性漂浮式風(fēng)機(jī)組裝。除了漂浮式技術(shù)外，另一個(gè)引起業(yè)內(nèi)關(guān)注的是，使用了兩葉片風(fēng)機(jī)。
在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)剛剛興起之時(shí)，市場(chǎng)上曾出現(xiàn)過各種設(shè)計(jì)的兩葉片風(fēng)機(jī)，但從上世紀(jì)80年代末開始，三葉片風(fēng)機(jī)技術(shù)逐步占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。而在海上風(fēng)電快速發(fā)展，特別是向深水遠(yuǎn)海進(jìn)軍的過程中，兩葉片風(fēng)機(jī)技術(shù)又重新進(jìn)入業(yè)內(nèi)的視野。
有業(yè)內(nèi)人士撰文指出，伴隨著風(fēng)電技術(shù)的迭代，過去兩葉片風(fēng)機(jī)的技術(shù)短板正在找到新的解決方案。兩葉片風(fēng)機(jī)由于重量減輕帶來(lái)的制造成本降低對(duì)于海上風(fēng)電至關(guān)重要。
據(jù)悉，由于減少一個(gè)葉片，隨之帶來(lái)的是轉(zhuǎn)子、塔架、基礎(chǔ)等一系列設(shè)備和部件的減輕，這對(duì)設(shè)備重量和安裝技術(shù)十分敏感的海上風(fēng)電來(lái)說(shuō)具有顯著優(yōu)勢(shì)，也為風(fēng)電走向深水遠(yuǎn)海提供了有力的技術(shù)支撐。
實(shí)際上，中國(guó)也有不止一家風(fēng)電企業(yè)在兩葉片領(lǐng)域進(jìn)行過探索和嘗試，并取得了相應(yīng)的突破。不過，長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)兩葉片風(fēng)機(jī)的技術(shù)研發(fā)更側(cè)重于陸上風(fēng)電。目前，應(yīng)用于海上風(fēng)電比較知名的兩葉片風(fēng)機(jī)企業(yè)均來(lái)自荷蘭。
