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浮体式海上风力发电:未来海上风电的关键技术之一

已有 4764 次阅读 2013-9-26 17:15 |个人分类:风能|系统分类:海外观察| 日本, 海上风电, 风力发电技术, 固定式, 浮体式

海洋能源主要包括海上风电、海洋能及海洋油气(包括天然气水合物)等,而海上风电是目前最具商业化开发的海洋能源,也是未来风电发展的重要方向之一。

利用浅滩的着床式风力发电一直是欧洲海上风电主流技术。欧洲海上风力开发计划进展顺利的基础在于通过北海油田培育壮大的海洋开发产业。浮体式海上风力发电是日本在其近海接连实施实证试验的技术,目前在全球都仍处于实验阶段的尖端技术。

浮体式海上风力发电的发展关系到确保日本稳定的国产能源和培养海洋开发产业。2013年8月中旬,在距离陆地约20公里的日本福岛海域,水面上出现了一座叶片旋转直径为80米的巨型风车,这是一台功率达2000千瓦的大型风力发电机。风车建在漂浮在海面的浮体之上。在东京湾沿岸的船坞(三井造船公司千叶工厂)进行组装后,连风车带浮体整体拖航至福岛海域,再用锁链栓系在海底。在2014年以后,还将追加两座由三菱重工业公司开发、功率达到世界最高水平7000千瓦的风力发电机。在日本,除了经济产业省在福岛海域开展的实验外,环境省与京都大学等在距离长崎县五岛市椛岛1公里的海域,接受日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)补贴的三井海洋开发公司在佐贺县呼子町海域,也在分别开展实证试验。其目的是通过实证试验,分析发电量及建设、维持成本等实现商业化需要的信息。这将成为日本政府制定可再生能源发电固定价格收购制度收购价格的依据。

浮体式海上风力发电技术的不足在于浮体在海面上不停摇摆。为此,日本造船联合开发的浮体名为先进浮筒型平台,是对一种圆柱型浮体进行了改良。这种浮体不摇晃,能够防止构成变电站的变压器内部漏油。即便是风速50米的强风和五十年一遇的22米大浪,浮体的倾斜度也仅为5~6度。而三井海洋开发通过组合达里厄风车与萨沃纽斯水车,开发出了“浮体式潮流风力混合动力发电机”。达里厄风车是一种旋转轴垂直安装的风车,机构部分安装在支柱的底部,因此降低了重心,可在浮体甲板上进行维护。再通过在浮体水面以下的部分安装无论潮流方向如何,都能保证旋转方向相同的萨沃纽斯水车,就可同时进行潮流发电。三井海洋开发用于实证试验的达里厄风车直径为28米、高50米,与水车相加,最大输出功率为900千瓦。

倘若日本能够引领在世界上刚刚起步的浮体式海上风力的开发,浮体式风力发电将成为日本向海洋开发国家转型的起爆剂,因为包括开发在海上生产、储存石油和燃气的浮体式设备及系泊技术在内,海洋资源开发与浮体式海上风力有很多相通之处。这样,不只是风车产业,或许还能够成为培育海洋开发产业的踏板,将会对日本产业形成广泛的影响。

我国自主设计的“海洋石油981”3000米超深水半潜式钻井平台交付、“蛟龙”号载人潜水器的成功,这些重要平台与装备为我国海洋强国奠定了坚实基础。党的十八大提出:“提高海洋资源开发能力,发展海洋经济,保护海洋生态环境,坚决维护国家海洋权益,建设海洋强国。”这就为海洋能源的开发指明了方向,我们科技界一定要紧跟国际海洋能源领域发展的前沿,加强海洋能源技术、关键装备与海洋环境等方面的研究,为建设海洋强国提供强有力的技术支撑。

 



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