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怎样判断一个海上风电浮动平台设计是否值得建造

已有 799 次阅读 2024-5-7 20:37 |系统分类:海外观察

近几年来在中国建造了不少"世界最大","中国首个"等等具有新闻亮眼的海上浮动式风力发电机,但常常是造了一个,不再有第二个。显然那些已经造的不具有经济价值,是烧钱买名声。实际上,只要花下足够的钱财,没有造不了的用于承载风电机的海上浮动平台。所谓先进的设计和建造,就是能把投下的钱财赚回来并蠃利,赢利得越多证明这个浮动平台设计理念越高级。现在不少单位公司都在宣称要造十五兆瓦级,二十兆瓦级的海上浮动风力发电机。那么,怎样才能判断一个浮动平台设计能够算得上及格值得建造?

有一种叫做圆柱式海上浮动平台(spar platform),顾名思义,就是看上去像个圆桶,主要用于深远海钻井采取石油天然气。十多年前就有美国学者试图通过优化设计让该种平台用于海上承载五兆瓦级的风电机,但是耐波性能还是欠缺,不能与半潜式浮动平台相比。不过,现在十五兆瓦级的风电机在普及,二十兆瓦级的也已商业化。如果设计得当,用这种浮动平台在中国海域承载十五兆瓦级以上的风力发电机,能有理想的耐波效果。一个直径六十米,吃水深十二米的圆柱式浮动平台,承载一台十五兆瓦的风电机,会有满意的耐波性能,在绝大多数时间内,整个机组的摇晃幅度不会超过一度,足以满足安全运行要求。如果是二十兆瓦级的风电机,该种浮动平台的直径只需六十五米,吃水深度十三米。原理跟船一样.当吨位与尺寸相对海洋波浪足够大了,波浪的危害破坏作用就小了。以前这种浮动平台都是用钢材建造,那是为了让它有足够的内部空间用于深远海钻进采取石油天然气运行需要。如今只是为了承载风电机,就没有必要使用钢材,钢筋混泥土才是合理的选择。首先钢筋混凝土更适合海洋工作环境,钢结构一般几年后因环境腐蚀就锈迹斑斑了。另外就是材料价格便宜。

一台直径六十米,吃水深十二米的圆柱式浮动平台用二万吨混泥土,二千吨钢筋来建造,就坚固结实,像个巨型堡垒。建造起来也不难,最简单的就是用利用传统的高楼大属,高架桥或跨海大桥的建造方法。几十年来,基建狂魔们创造了一个又一个的奇迹,中国大地上布满了高架高速公路和高架高速铁路,高楼大厦鳞次栉比。所以建造三五万吨排水量的圆柱式浮动平台只是小事一桩。

半潜式浮动平台一般是钢结构。现在最好的半潜式浮动平台设计是美国的WindFloat,承载十兆瓦以下的风电机浮动平台所需钢材是三百吨毎兆瓦,适用于类似中国海域的波浪状况。现在他们要在英国北海海域建设一个中大型海上浮动式风电场,用该设计来承载十五兆瓦的风电机。估计每台浮动平台所需钢材不会超过四千五百吨,但很难少于四千吨。这材料成本相比二万吨混泥土加二千吨钢筋要高了点。要知道,英国的电价在西欧属于最高层次的,另外那个风电场生产的相当一部分电能将提供给附近的海上采油平台以替代昂贵的柒油发电。所以那高成本风电还是能被接受的。

根据报道,中国至今所建造的那些浮动平台,钢材用量估计一般在五百吨每兆瓦上下,基本原因很简单,那些平台结构都是按照船事社规范设计的,而美国的WindFloat设计源自加洲大学,基于First principle设计的。一座浮动平台的造价与结构材料用量成正比。显然中国现有的海上浮动风电机是没有市场竞争力的。

显然,一个浮动平台设计,不管是半潜式的还是其它什么设计,如果用于承载十五兆瓦的风电机服务中国供电市场,所需结构钢材超过四千吨的话就没有意义建造了。有句名言,不管白猫黑猫,只要能抓住老鼠的就是好猫。



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1 杨正瓴

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