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海上浮动风电技术不只有半潜式,还有更好的选择

已有 2031 次阅读 2022-6-10 04:35 |系统分类:海外观察

图一显示的是最近完成组装的半潜式六点多兆瓦的浮动风电机,这是中国自去年十二月以来成功建造的笫二座半潜式浮动风电机。它们看上去都大同小异,其共同点是需要大量钢材来建造,就所发表的数据知道,以每兆瓦计算,一般需要四百至五百吨钢材,图一中的半潜式浮动平台钢结构就重达三千多吨。


我们知道,半潜式浮动平台的发展出自于开发海上石油天燃气开发,能够在百年一遇的三十米高巨浪中生存,主要用于开发英国挪威之间的北海大陆架上的石油资源。显而易见,这种浮动平台技术能够被运用来承载海上风力发电机,经过十多年的优化发展,在技术层面上早已满足各项要求,缺点是建造成本过高降不下来,表现在钢材需要量太大,从而建造人工量也大,不可能在欧美国家大规模建造。


中国海域风浪特内海特征,受季节性影响,冬半年是西北风夏半年东南风,所形成的波浪大都是二,三米高,波周期在五至八秒之间。秋夏季有台风,会形成大波浪。因为台风是旋转风,且不断地在移动,很难形成二十,三十米高的巨浪。图二显示的是现代大型集装箱船,装载一至二万五千集装箱,大都集中在甲板上,远离水面。显然,这类船舶有很好的抗风耐波性能,在中国海域,即使大风大浪它们也不会倾覆,有足够的安全性。取出该种船的中部截面进行旋转而得到的旋转体就象一个碗体,基于这样一个旋转体的海上浮动平台也会有很好的抗风耐波性能,足够满足用于承载风力发电机的技术要求。在前面我的一篇愽文里通过计算比较显示,碗形浮动平台的耐波性能比挪威的Hywind浮动平台还好。


建造一座用于承载十兆瓦风力发电机的钢筋混凝土结构的碗形浮动平台需要约一万吨混泥土和一千吨钢筋,而一座半潜式钢结构浮动平台需要四至五千吨钢材。一吨混泥土的材料价格相当于五十吨钢材。显然碗形浮动平台的材料成本远少于半潜式浮动平台。进一步,海上钢结构平台的使用寿命少于三十年,并需要周期性的X光检查结构裂缝及保养,而钢筋混凝土结构的寿命可达八十年,或更长,并只需要目视检查可能出现的结构裂缝。中国缺乏富铁矿石,主要靠进口来满足需求,每年要花去大量的外汇,那是靠低段产业生产赚来的辛苦钱。把铁矿石炼成钢消耗大量的煤炭资源,造成空气污染危害居民健康,排放大量的二氧化碳形成气候危机。所以,尽量减少钢材的使用,是每个爱国人士的责任。


碗形浮动平台不仅仅用于承载风力发电机,因为它是一种大排水量的海上建筑,有着宽畅的内部空间可以用来进行各种生产活动,让风力发电机产生的电能就地消纳,见图三。显然,运用碗形浮动平台能够打造出独立的各类综合性多功能多功途装置,能使风能利用创造出更多的价值。要知道,浮动风力发电机布置在深远海区,把产生的电能通过海底高压电缆输送至陆地会使电价成本上升至少百分之三十,因为建造海底高压输电系统是一项昂贵的投资。


图一 半潜式浮动风电机


 

图二 世界上最大的集装箱船,其装载容量为 24000 个集装箱。




图三 基于碗形浮动平台的综合性多功能多功途装置





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