浮动式海上风电

发布于2019年11月18日

对环境友好型资源和技术的需求正在增加。可再生能源越来越受欢迎,风能是第二大能源。虽然海上风电是增长最快的能源,但浮动海上风电也正在成为一种强大的能源。正在开发平台和涡轮机来收集这种能量。尽管该资源在实施过程中面临挑战,但它是一个可行且经济的选择,如果采取一些措施,它很容易成为可再生能源的主要贡献者。

对可再生能源的需求
可再生能源已被确立为全球发电组合主流的贡献者,并且被看作是一个可持续发展的机制,以解决不断上升的气温,气候变化和环境问题。

在全球范围内,可再生能源被用于各种应用,传统上严重依赖化石燃料。可再生能源最近占全球发电投资的三分之二。水力、太阳能、光伏和风能在全球可再生能源发电能力中占据主导地位。风能和太阳能的经济性及其经济高效的存储为未来的可持续能源系统铺平了道路。

风能是可再生能源,水电之后的第二大来源,大约25%的全球总的可再生能源容量的份额。陆上风力涡轮机称霸全球的风能装机容量,超过96%的份额在总的风电装机容量。然而,在过去的几年中,海上风电容量已见证了显著增长,降低安装成本,提高技术驱动。

海上风能:固定底部与浮动海上风力涡轮机
海上风电是发展最快的可再生能源之一,占全球累计风电装机容量的4%左右2018年欧洲海上风力发电能力安装的领导者,英国的贡献超过35%的海上安装总世界各地的能力,其次是德国,大约有27%。海上风力涡轮机有两种类型:固定的底部和浮动。

固定底部海上风电机组技术比浮动式海上风电机组(FOW)技术更为成熟,目前主导着海上风能装置。前者比FOW涡轮机更易于安装。此外,固定底部海上风力涡轮机可以安装在近岸和近岸,而近岸和近岸的风力涡轮机技术更复杂,安装在深海。

FOW农场通常安装在水深超过40 m的复杂海床条件下。在深海安装风力涡轮机带来了许多挑战,其中一个主要挑战是开发一种能够承受深海湍流的平台。其他困难包括高压输电线路的铺设以及深海风力涡轮机的安装、操作和维护。

浮动式海上风演变
风速是相对于岸上或陆上附近的深海高;因此,涡轮机FOW比其固定底部对应访问80%以上的风。这允许相对于固定底海上风力涡轮机的更高的容量利用率和陆上风力涡轮机。

为了利用深海较高的风速,FOW涡轮机是在日本,西班牙,挪威和瑞典2009年至2016年间概念化,证明在总共六个全尺寸的原型。这些原型的成功的示范占了20兆瓦的装机容量在2016年由于原型提供全系统仿真器或所需的系统的相关部分,FOW涡轮机的预商用阶段开始于2017年与Hywind部署苏格兰,第一充分运作FOW农场的6 MW的容量。

所述FOW涡轮安装和维护成本比固定底部离岸风力涡轮机显著更高。因此,由于安装成本较高,大多数FOW涡轮机需要显著政府的支持,以达到商业准备和实现在短期内降低成本的潜力,包括R&d活动。

技术进步
FOW的两个关键组件是平台和涡轮机。多年来,许多公司全球已经开发出不同类型的用于FOW平台。一些最受欢迎的平台类型学是驳船,翼梁浮标,半潜式,张力腿平台,多涡轮机/混杂波和半翼梁。大多数这些技术都是基于对深海钻探油井所使用的石油和天然气公司的平台上开发的。

拥有超过600兆瓦的容量大的风力涡轮机是非常适合FOW由于高风速。随着风力涡轮机的技术进步,高容量的涡轮机的发展可以进一步降低FOW涡轮机的操作成本。涡轮机制造商最近扩大了其风力涡轮机的投资组合从6 MW额定风力涡轮机12对MW那些设有一个220米的转子和107-m的叶片,具有大于60%的总容量的因素。

挑战浮动海上风电
尽管浮式风电场优于固定底海上风电场,但它们仍面临当地居民的反对。该能源对海洋生态系统构成威胁,并可能由于高压电线产生的电磁场而导致捕鱼区减少。项目开发商面临的其他主要挑战是缺乏具有专业知识的专用船舶以及环境影响评估报告的延迟。

未来路线图
全球风能理事会(GWEC)估计,全球FOW容量约为6 GW,到2030年能源的国家可再生能源实验室(NREL),美国能源部预计,12-50兆瓦项目是多涡轮阵列在美国,中国和欧洲会,是由商业2023年。此外,根据NREL,浮动超过400兆瓦的阵列预计将在2024美国完全商业化。

FOW有可行的,经济的吸引力,扩大海上风能的视野,提供了降低成本以更快的速度比目前预期实现。