作為全球首個海上漂浮式風(fēng)電項目，蘇格蘭Hywind每個進展都備受關(guān)注。日前，由挪威國家石油公司和馬斯達爾公司合作的為Hywind配套的儲能項目Batwind在蘇格蘭海域建成投產(chǎn)，將漂浮式海上風(fēng)電實踐又向前推進了一步。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，海上風(fēng)電正呈現(xiàn)出兩大趨勢：一是隨著技術(shù)進步帶來的成本和電價下降；二是海上風(fēng)電正從潮間帶和近海走向遠海深水。
有專家認為，中國近海風(fēng)資源條件和海床地質(zhì)條件都不如歐洲好，更有必要在遠海深水風(fēng)電技術(shù)領(lǐng)域提前謀劃，提早儲備。而最終能否成功走向遠海，則需要各種創(chuàng)新技術(shù)和示范項目的驅(qū)動。
深水遠海是趨勢
全球風(fēng)能理事會數(shù)據(jù)顯示，2017年，全球海上風(fēng)電市場裝機容量歷史性地增長了4334MW，相比于2016年增長了95%。全球海上風(fēng)電累計裝機容量達18814MW。2017年中國海上風(fēng)電新增裝機容量為1164MW，累計總裝機容量達到2788MW，排名全球第三，僅次于英國和德國。
雖然目前海上風(fēng)電保持較高增速，但值得關(guān)注的是，截至2017年底，全球近84%的海上風(fēng)電設(shè)施位于近海水域。
海上風(fēng)電從潮間帶和近海走向深海遠岸將是必然趨勢。深水遠海是海上風(fēng)電規(guī)模化發(fā)展的方向，也是目前國際風(fēng)電界技術(shù)創(chuàng)新最活躍的領(lǐng)域。
根據(jù)國際標準，風(fēng)電項目的水深在0-30米屬于淺水、30-60米屬于過渡段、60米以上屬于深水，離岸50千米以內(nèi)屬于近岸，離岸50千米以上屬于遠岸。
一方面，近海風(fēng)電更易受到日益嚴苛的環(huán)保生態(tài)等制約，發(fā)展空間受到擠壓，另一方面，在深水遠海發(fā)展風(fēng)電，既可以充分利用更為豐富的風(fēng)能資源，也可以不占據(jù)岸線和航道資源，減少或避免對沿海工業(yè)生產(chǎn)和居民生活的不利影響。
據(jù)了解，以英國、德國為代表的歐洲海上風(fēng)電在全球處領(lǐng)先地位，其中一個重要原因是得天獨厚的海上風(fēng)資源，年平均風(fēng)速可達9-12米/秒，且無臺風(fēng)的困擾。在中國，長江以北地區(qū)，雖無臺風(fēng)干擾，但年平均風(fēng)速僅在7米/秒左右；福建、臺灣海峽等地雖年平均風(fēng)速可達9-11米/秒，但存在臺風(fēng)風(fēng)險。
另外，歐洲的海床結(jié)構(gòu)相較于中國更適宜海上風(fēng)機的基礎(chǔ)建設(shè)，中國沿海不同地區(qū)的海床結(jié)果差異較大，從松軟的灘涂到堅硬的巖石，需要更多樣化的打樁技術(shù)相適應(yīng)。因此，在業(yè)內(nèi)看來，近海條件不占優(yōu)勢中國更有必要在深水遠海風(fēng)電領(lǐng)域積極進行技術(shù)探索和儲備。
漂浮式基礎(chǔ)日漸成熟
目前，國內(nèi)已建成的海上風(fēng)電場采用的都是固定式基礎(chǔ)，若在深水遠海繼續(xù)沿用固定式的風(fēng)機基礎(chǔ)，其自重和工程造價都將隨著水深而大幅增加。因此，走向深水遠海必須改變現(xiàn)有技術(shù)路徑，突破傳統(tǒng)海上風(fēng)電的“作戰(zhàn)半徑”。
據(jù)相關(guān)機構(gòu)測算，單獨考慮海水深度的影響，當海水深度從15米增加到45米時，支撐結(jié)構(gòu)的成本將由2886元/千瓦增加到7380元/千瓦。另外，安裝成本也會隨著海水深度的增加而增加。當離岸距離從5千米增加到200千米時，安裝成本將由3813元/千瓦增加到7905元/千瓦。
在這一背景下，漂浮式基礎(chǔ)、整體安裝及自航自升式施工平臺技術(shù)日益受到關(guān)注。
作為全球首個海上漂浮式風(fēng)電項目，Hywind所獲得的運行經(jīng)驗將為后續(xù)漂浮式海上風(fēng)電項目提供重要的參考價值。
中國電建華東院是我國最早研發(fā)海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的單位之一。自2004年起，華東院就開始了海上風(fēng)電的開發(fā)研究工作，開展了近海和潮間帶風(fēng)電場關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用。
據(jù)華東院相關(guān)技術(shù)專家介紹，不同于傳統(tǒng)的海上風(fēng)電機組將基座固定在海床上，海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電機組就像超級浮標一樣，通過剛?cè)岵膽益湣⒔铍斓认盗艉５祝煌瑫r配套海纜，運用分頻或柔性直流輸電技術(shù)長距離輸電。相對于傳統(tǒng)的海床固定式海上風(fēng)電機組，漂浮式海上風(fēng)電機組可以接觸到遠洋深處的強風(fēng)，因此風(fēng)能利用率大大提升。
近兩年，中廣核、中國海裝、上海電氣等中國企業(yè)也在通過或自主研發(fā)，或與外方企業(yè)合作的形式，積極布局漂浮式海上風(fēng)電領(lǐng)域。
上海智能電網(wǎng)技術(shù)研究協(xié)同創(chuàng)新中心理事長、上海電力學(xué)院副院長符楊曾透露，該中心的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)團隊與上海東海風(fēng)力發(fā)電有限公司等合作，已在漂浮式海上風(fēng)電領(lǐng)域取得了重大成果，為后續(xù)深遠海域海上風(fēng)電場大規(guī)模開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
兩葉片風(fēng)機卷土重來
不久前，由日本新能源和工業(yè)技術(shù)開發(fā)組織牽頭的財團在日本北九州港完成一臺3MW示范性漂浮式風(fēng)機組裝。除了漂浮式技術(shù)外，另一個引起業(yè)內(nèi)關(guān)注的是，使用了兩葉片風(fēng)機。
在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)剛剛興起之時，市場上曾出現(xiàn)過各種設(shè)計的兩葉片風(fēng)機，但從上世紀80年代末開始，三葉片風(fēng)機技術(shù)逐步占據(jù)市場主導(dǎo)地位。而在海上風(fēng)電快速發(fā)展，特別是向深水遠海進軍的過程中，兩葉片風(fēng)機技術(shù)又重新進入業(yè)內(nèi)的視野。
有業(yè)內(nèi)人士撰文指出，伴隨著風(fēng)電技術(shù)的迭代，過去兩葉片風(fēng)機的技術(shù)短板正在找到新的解決方案。兩葉片風(fēng)機由于重量減輕帶來的制造成本降低對于海上風(fēng)電至關(guān)重要。
據(jù)悉，由于減少一個葉片，隨之帶來的是轉(zhuǎn)子、塔架、基礎(chǔ)等一系列設(shè)備和部件的減輕，這對設(shè)備重量和安裝技術(shù)十分敏感的海上風(fēng)電來說具有顯著優(yōu)勢，也為風(fēng)電走向深水遠海提供了有力的技術(shù)支撐。
實際上，中國也有不止一家風(fēng)電企業(yè)在兩葉片領(lǐng)域進行過探索和嘗試，并取得了相應(yīng)的突破。不過，長期以來，國內(nèi)兩葉片風(fēng)機的技術(shù)研發(fā)更側(cè)重于陸上風(fēng)電。目前，應(yīng)用于海上風(fēng)電比較知名的兩葉片風(fēng)機企業(yè)均來自荷蘭。
