海上风能开发由近海向深海迈进，漂浮式海上风电成未来新赛道
2021-12-03 09:20:28   来源： ()　   评论：0 点击：

中国漂浮式海上风电突破不断，近日，中海油融风能源有限公司深远海浮式风机国产化研制及示范应用风力发电机组及附属设备（含塔筒）中标公示，明阳智慧能源集团股份公司中标，中标价格为4415.25万元。该项目位于中国南海海域，水深约120米，平均风速在8.5-9.0米/秒之间，风力发电机组交货地点在广东、福建沿海海域或者码头。

实际上，随着近海机位的日渐饱和，我国海上风电由近海浅海向深海发展的趋势已经形成，漂浮式海上风电的发展为未来海上风电提供了更加广阔的发展空间。金风科技、明阳智能、三峡新能源、中国海装等企业，都对这一技术进行了深入的探索。但漂浮式海上风电要实现商业化，还需要攻克漂浮基础的结构性安全性问题等许多技术难题。

漂浮式海上风电在摸索中前进

近年来，我国海上风电发展迅猛，今年是海上风电中央补贴的最后一年，企业装机积极性较高。国家能源局提供的数据显示，2021年1—9月，全国风电新增并网装机1643万千瓦，其中海上风电新增装机382万千瓦。到2021年9月底，全国风电累计装机2.97亿千瓦，其中海上风电累计装机1319万千瓦。

目前来看，海上风电装机主要位于近海区域，以水深低于60米的近海项目为主，主要采用固定式基础。但由于近海空间资源有限，海上风电的发展将跟随油气工业的发展轨迹，从浅近海走向深远海。由于深远海的水深增加，固定式的支撑结构难度更大，海上风机支撑结构形式需要从固定式支撑结构转变为漂浮式支撑结构。

今年7月，三峡集团投资建设的全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组完成安装，为深远海风电规模化开发奠定了良好的基础，我国深远海域风电运维实行了零的突破。今年10月，明阳智能发布了全球最大自主研发的漂浮式机组——MySE11-16MW系列机型，漂浮式风机整体重心降低，运动响应性能提升，降低基础造价，也解决了漂浮式风机俯仰运动中润滑可靠性问题。但总体来看，我国漂浮式海上风电当前还处于摸索的阶段，目前尚无进入大批量商业化运营阶段的漂浮式海上风电项目。

北京特亿阳光新能源总裁祁海珅在接受《华夏时报》记者采访时表示，漂浮式风力发电目前确实是处于产业化发展的初级阶段，主要是借鉴了海上油气平台的漂浮系泊设计原理，但大型风机的运转面对海上恶略天气的复杂性要更高些，设计、建造以及工作条件比固定式的风机要复杂的多。

漂浮式成海上风电未来趋势

同传统海上风电相比，深海的风力更为强劲，漂浮式海上风电的适用范围更广。前瞻产业研究院发布的报告显示，与固定式基础相比，海上风机浮式基础可以移动，并且便于拆除，可安装在风能更丰富的较深海域，不一定局限在面积有限的浅水大陆架，适用海域范围远大于浅海地区。

同时，海上风机浮式基础远离海岸线的水域安装，便于消除视觉的影响，并可大大降低噪声、电磁波对环境的不利影响。此外，在经济性方面，海上风机浮式基础未来也有一定的提升潜力。例如可采用集成结构，便于海上安装程序简化、降低费用。

如何充分利用深海丰富的风能资源，大力开发海上风电漂浮式技术，尽快实现漂浮式风机商业化，已经成为中国海上风电发展的主要任务。根据《世界能源报告》，到2030年前，全球漂浮式风力装机容量将达到8至10GW；2040年前预计将有超过60GW的浮式风电场投入使用。

祁海珅分析，漂浮式海上风电会成为未来风电行业发展的主流趋势，尤其是随着风机大型化、智能化方向发展，为了降低度电生产成本、每千瓦的安装造价和运维费用，大型风机尤其是“十兆瓦+”的大型海上风机迎来快速增长，这也是全世界风电行业的发展趋势，由陆地风电向海上风电迈进，由近海浅海向深海发展的趋势已经形成，不占用陆地资源、近海资源有限，都是支撑海上漂浮式风电向深海进军的客观要素。

技术难题亟待攻克

由于浮式基础无时无刻不受到风和波浪载荷的作用，很多结构容易产生疲劳破坏，而疲劳破坏对结构危险性极大，需要着重考虑。在进行设计时，浮式基础的运动性能是一个十分关键的问题，要保障运动的稳定性。同时，也要对浮式基础的强度进行校核，以保证其结构安全性。我国海况复杂，设计时也需要考虑台风等极端天气情况。就当前的技术水平来看，我国漂浮式海上风电要想实现商业化，还需要解决一系列技术难题。

千尧科技发布的报告分析了当前漂浮式海上风电的多个技术难点。我国缺少海上风电浮式基础设计的规范与标准，设计可以参照海上油气平台与海上风电规范与标准，但它们与浮式基础还是有所差别，标准化也有利于其商业化的运用。

另外，海上风电浮式基础设计还要考虑海底地质构造和锚固基础与土壤的相互作用，以及海床冲刷、掏空、土壤液化等效应，研究锚固基础的动力特性及承载力；对于TLP式（张力腿型）和Spar式（单立柱型）浮式基础，研究二阶波浪载荷引起的振动十分重要；需要研究风机与基础的共振问题；需要通过动力学特性的研究，研究浮式基础的结构参数优化和动力响应的控制措施，延长使用寿命和提高发电效率。

在祁海珅看来，漂浮式海上风电最需要克服的主要是漂浮基础的结构性安全性问题，还有如何大范围的连片发展及模块化、输电系统的软连接问题等，但这些都不是障碍，不存在卡脖子的问题。未来，漂浮式海上风电只要加大安全设计、模拟仿真以及试验性拓展，就可以实现稳步推进，有望实现爆发式增长。