世界首臺2.3MW大型飄浮式風電機Hywind安裝并運行

　　西門子在丹麥的風力能源部負責生產(chǎn)風機，法國德克尼普公司負責搭建漂浮系統(tǒng)，而耐克森公司負責生產(chǎn)和布置連接到陸地的電纜線。后續(xù)的組裝在斯塔萬格港附近的?m?y Fjord地區(qū)進行，Hywind測試設備去年6月份被拖運到Karm?y島附近海面的安裝點，將進行為期兩年的測試。8月，Hywind 接入當?shù)仉娋W(wǎng)并開始發(fā)電。

　　Hywind項目是StatoilHydro公司將其在近海石油和天然氣業(yè)務中獲得的豐富經(jīng)驗應用于解決可再生能源項目的典范。Hywind 漂浮式風力發(fā)電機在不超預算的情況下按期交付。同時令人欣喜的是，在整個項目開發(fā)過程中沒有任何嚴重的有關健康、安全或環(huán)保的事件發(fā)生。

　　挪威的電力工業(yè)

　　挪威是世界最富有及人均資本儲備最多的國家之一。據(jù)美國中央情報局2009年估計，其人口總數(shù)約為4?660?539。全國總體電力生產(chǎn)量約為1427億kWh，總用電量約為1288 億kWh。美國中央情報局同時估計，挪威出口電量大約是173億kWh，而進口電量約是34.5億kWh。

　　目前，挪威主要依靠可再生能源發(fā)電，水力發(fā)電超過99%。干旱時節(jié)，挪威主要從火力和核能發(fā)電廠進口電能。從對水力的利用率可以看出，挪威的水力發(fā)電基礎設施幾乎已經(jīng)沒有可開發(fā)的空間。

　　挪威也擁有大量的化石能源，是世界第二大石油出口國。而石油和天然氣的生產(chǎn)已經(jīng)不斷趨于平穩(wěn)。另外，挪威仍占有歐洲剩余石油和天然氣大約一半的存貯量。

　　“目前，挪威幾乎可以通過水力發(fā)電自給自足。”Bratland說。“然而，官方聲明在水力發(fā)電開發(fā)領域，挪威已經(jīng)沒有大的開發(fā)空間。考慮電力供應及預期增長的用電量，將存在區(qū)域性挑戰(zhàn)。我相信，風力發(fā)電將有可能成為挪威的一種重要的電力能源，承擔預期增長的用電量和改善風電、水電相結(jié)合發(fā)電的規(guī)律性，從而有助于解決地區(qū)供電問題。然而，挪威風力發(fā)電領域，尤其是海上風力發(fā)電所面臨的主要機遇是成為歐洲其他國家的電力出口國。

　　挪威目前為止還不是歐盟成員國。但是，斯堪的納維亞國家與歐盟有著非常緊密的關系。挪威可以與歐盟成員國保持高度經(jīng)濟一體化和政治合作。挪威是歐洲經(jīng)濟區(qū)和歐洲自由貿(mào)易協(xié)會簽署國，該組織規(guī)定歐洲市場可面向所有簽署協(xié)議的國家。

　　鏈接：項目概況

　　整個Hywind 風力渦輪樣機重約5300公噸，適合水深范圍為120m~700m。

　　“安裝地點是經(jīng)過兩年審核最終選定的。”Bratland說。“離岸距離短可以減少纜線成本，同時可以縮短到達發(fā)電機的行程時間。該安裝地點為進行實驗提供了極佳的條件。”

　　漂浮式海上風力發(fā)電機的長期目標是最終可以安裝在更深的海域。與船錨不同的是，風機上的錨索不僅僅躺在海底，而是需要拉至并固定到海底10 m以下，每根系錨繩與一個重物連接。在安裝地點，項目組修建了一個特定點基座。

大型風力發(fā)電機安裝于挪威Karm?y海島附近的北海海面

　　Hywind項目涉及的費用之一是電纜線成本，較比安裝海深距離，其成本更加受限于離海距離。Hywind 項目依賴一個細長的圓柱形物體，有點類似于“柱形浮標”概念，這個設計概念是一種獲得專利技術的水下漂浮式鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)、混凝土壓載水艙，這種方式已經(jīng)用于海上油、氣鉆機業(yè)務多年，漂浮結(jié)構(gòu)是一個約為117m長的細長鋼質(zhì)管，一端是底座，另一端為風機法蘭。

　　用壓載水艙填滿的鋼管被運送至安裝地點并立于海面。浮標的整個結(jié)構(gòu)被拉至海水中，浮標可牽引至100m水深處，與海底三點系錨相連。

　　重力中心點在海底表面以下，避免風機在惡劣的海面上來回擺動。

　　“Hywind風力發(fā)電機后續(xù)服務由當?shù)匚鏖T子技術服務人員提供。”Bratland 說。“服務技師們被分派到這項工作，但是他們的主要任務是海上風機的維護工作。”

　　Hywind通過GPS進行實時定位，系泊系統(tǒng)將根據(jù)已經(jīng)設立的維修程序進行檢驗。此外，Hywind漂浮裝置、所有的系泊載荷、主風塔上的構(gòu)架負荷和壓載水艙的位置都將被實時監(jiān)測。這樣，任何通過計算數(shù)據(jù)獲得的偏差都將按StatoilHydro的要求被深入調(diào)查和檢驗。

　　當?shù)孛癖姡ㄊ虚L在內(nèi)，都為該項目提供了積極的支持，Bratland認為。項目在當?shù)氐挠绊懘蠖嗍欠e極的。

　　此次，StatoilHydro沒有嚴格關注此項目對海鳥及野生動物所處環(huán)境的影響。“Hywind 僅僅是一個需要進行兩年測試用的風力發(fā)電樣機。”Bratland說。“因此，當局沒有對指定的安裝地點，要求從環(huán)保角度進行細致的調(diào)查。當然，如果我們擴大區(qū)域，環(huán)境問題就需要考慮在內(nèi)。”

　　創(chuàng)新技術

　　西門子風力發(fā)電部主技師Henrik Stiesdal 在去年10月份對POWER 雜志談到Hywind漂浮式風力發(fā)電機項目是如何從當前的創(chuàng)新設計中獲利的。

　　“Hywind這種有吸引力的簡單的細長圓柱設計概念也有不足的地方。” Stiesdal說。“風機被系泊并放置在漂浮的平臺上，海水的起伏導致塔座顛簸搖晃。這些搖晃帶給支架裝置額外的負荷。”

　　為漂浮支架創(chuàng)建解決方案已經(jīng)成為Hywind設計方案的核心部分。Stiesdal認為。因此，已開發(fā)了一種先進的適用方案，使用轉(zhuǎn)子葉片偏航系統(tǒng)來平衡移動。這在開發(fā)并提高了生產(chǎn)功率的同時，最大程度降低了葉片和塔架的負荷。控制這一過程的軟件能夠?qū)⑸洗无D(zhuǎn)子角度成功改變的信息記錄下來，用于將來減輕波激移動的微調(diào)嘗試。

　　許可問題

　　挪威有關海上風力發(fā)電項目的規(guī)章制度目前還沒有落實到位。有關海上可再生能源生產(chǎn)的立法參考文件工作在2009年2月進行了公開聽證，但是目前仍然沒有展開。

　　“缺少海上風電立法已經(jīng)成為Hywind項目的一項挑戰(zhàn)。”Bratland說。“與挪威海岸管理局和挪威水資源和能源理事會緊密合做，來解決與安裝Hywind示范項目有關的眾多挑戰(zhàn)。其中包括纜線安裝點選擇及漂浮式風力發(fā)電機的安裝和突顯工作。”

　　因為這是一個為期兩年的研發(fā)項目，僅需要滿足少量用于陸地風力發(fā)電機的應用標準。Bratland表示。

　　如果這項創(chuàng)新的項目獲得成功，挪威將不再只因維京海盜而出名，同時也將因這一可使國家繁榮富強的新型海上活動而聞名于世。

　　其他漂浮式風力發(fā)電機

　　StatoilHydro公司資產(chǎn)管理經(jīng)理Sjur E. Bratland著重提到其他公司也在進行漂浮式風力發(fā)電機項目。他說，“例如Sway概念設計，而StatoilHydro也參與其中。”

　　Sway是挪威一個可再生能源技術公司，在深海漂浮式風力發(fā)電機技術領域具有領先能力。該公司已經(jīng)向挪威水資源能源理事會申請了一項測試許可。就是在挪威西海岸?ygarden海域Naturgassparken安裝一臺測試風機。

　　樣機的安裝將依賴Enova公司的財政支持，Enova公司是挪威皇家石油能源部下屬的公共事業(yè)單位。10MW 風力發(fā)電機的葉片直徑為145m, 這一型號風機將使其成為世界上最大的測試風機。盡管這座風機將用于海上發(fā)電，但是，Sway 公司想要先將這座風機在陸地上進行2~5年的測試。在陸地測試結(jié)束后移至海上運行。