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国际浮动式海上风电技术发展状况 精选

已有 8003 次阅读 2015-5-7 16:30 |系统分类:观点评述| 海上风能

有关浮动式海上凤电技术的新闻

世界上第一个浮动式海上风电场即将建成

正在建造中的用于承载风力发电机的海上混泥土浮动式平台

浮动式海上风电已经被国际领先的电力公司公认为未来新能源技术

法国启动世界首个浮动式海上风电项目招标

英国将建全球规模最大浮动式海上风电场

欧洲发展海上浮动风电潜力巨大


国际浮动式海上风电技术发展状况

现有的海上风力发电装置基本上是在海底打桩后架起来, 与陆地上的差别不大,见下图。这样的风力发电机大多架设在浅海水域,水深一般不超过30米。很可惜,这种技术运用于中国漫长的沿岸浅水水域将达不到应有的经济效果。众所周知,在冬季,中国海面上的风向是沿岸南下,在夏季则北上。风力强度则是离岸愈近愈弱。一般来说,海上风力发电装置的造价是陆地上的两倍。所以要达到理想的经济效益,海上风力发电装置的发电也必须是陆地上的两倍。这在中国沿岸浅水区域由于风弱而不可能,只能在离岸30公里外的水域才能达到。但是,那里的水深都在40米以上,深至千米。


图 从陆地到深海各类不同的风电装置

约二十年前,欧美开始开发用于海上承载风电机的浮动平台结构。实际上,当时的海洋工程设计技术已经成熟,设计建造的海洋工作平台主要运用于海底石油开发,可以深至数千米。承载风电机的浮动平台结构只不过是此类技术的一种简单运用。所以,近十多年来,出现十多种浮动平台应用于承载风力发电机。下面我们介绍几种主要的浮动式风电机设计方案。


1. 荷兰的三浮体设计方案


图一 Tri-Floater设计方案

三浮体设计方案始于上世纪末本世纪初荷兰一个由海洋工程技术各方面研究人员组成的技术开发项目。经过综合考虑推敲,得出了三浮体浮动平台就海洋工程技术来说是一个简单合理的设计方案。后来,荷兰的海洋工程技术公司GustoMSC接过这个设计方案,进行了进一步的商业化的设计研究,使它现在成为该公司的一个设计产品进行推销。

有关这个设计方案的推导讨论可以从下面的网站上下载

http://www.ecn.nl/docs/library/report/2003/rx03039.pdf.


2. 挪威的Hywind设计方案


图二 Hywind设计方案

Hywind设计方案是一个2.3兆瓦的浮动式海上风电机。它的水下部分很简单,就一个细长圆柱体,吃水深约100米。所以只能运用于水比较深的海域。这是挪威国家石油公司设计并投资建造的,是世界上第一个大型海上浮动式风电机,于2009秋开始在挪威近海运行。据报道,该风电装置运行至今良好。

这个设计就建造来说是相当简单的,在大型造船厂几乎可以自动化或半自动化生产制造。只是安装难度高,费用大,特别是在风大浪高的水域。所以挪威设计者现在在开发新的安装技术,以降低总造价。挪威国家石油公司一直在推销这个产品,希望能运用在美国,英国和日本水域。

有关这个设计方案的详细介绍可到下面网站上阅读

http://www.statoil.com/en/TechnologyInnovation/NewEnergy/RenewablePowerProduction/Offshore/Hywind/Pages/HywindPuttingWindPowerToTheTest.aspx?redirectShortUrl=http%3a%2f%2fwww.statoil.com%2fhywind


3. 美国的WindFloat设计方案

图三 WindFloat设计方案

该设计方案与三浮体设计方案在设计原理上基本相同,即三浮体浮动稳性原理,只是外形上差别显著。这是美国principlepower公司的设计方案,2011年与葡萄牙合作,在该国造了一座2兆瓦的风电机,并布置在其海域运行。

详细介绍可去该公司的网http://www.principlepowerinc.com/products/windfloat.html

现在葡萄牙把这座浮动式海上风电机作为示范传播中心供人参观,显示未来技术以达到大规模海上风能的利用。见 http://www.demowfloat.eu/


4. 日本的“福岛未来”设计方案


图四 日本2MW顺风型浮体式海上风力发电设备“福岛未来”

日本是一个岛国,有广幅的深水领海海域,适合浮动式风电技术的运用。自2011来地震海啸引起的灾难性的核电事故后,日本一直在寻找核电的替代技术,浮动式风电技术自然成了一个选择,于2013年在福岛县楢叶町近海约20公里处设置了功率为2兆瓦的浮体式海上风力发电站“福岛未来”.

与荷兰的Tri-Floater设计方案或美国的WindFloat相比,“福岛未来”在结构设计上是非常保守的,只是在他人的设计上添加了一些加强性的部件,造价自然也高。原因可能是日本缺乏海洋工程技术方面的经验,远不能与欧美相比。

下图是目前世界上最大的浮动式海上风电机“福岛新风”,其额定功率为七兆瓦,于2015年7月29日到达试验区。

Towing Fukushima Shinpuu from Onahama port to testing area



5. 法国的Ideol设计方案

图六 Ideol设计方案

Ideol公司于2010年6月在法国成立,自称为国际性的公司,其产品就是称为Ideol的浮动式平台设计方案。这平台的外形特征是方形,其结构材料是钢筋混凝土。优点是不仅造价低,维护保养要求低,并且使用寿命也长。2014年年中该公司宣布将建造一台2兆瓦的浮动式风电装置作为示范。2015年3月该公司和日本的日立造船签订了一项技术合作协议,将在日本建造基于Ideol设计方案的浮动式海上风电机。

有关这个设计方案的详细介绍可到下面网站上阅读

http://www.ideol-offshore.com/en




http://blog.sciencenet.cn/blog-2548156-888250.html

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