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走向深海

　　從誕生至今，海上風(fēng)電的歷史還不到30年，其技術(shù)革新之迅猛令人印象深刻。如果以這種速度發(fā)展下去，未來的海上風(fēng)電將會呈現(xiàn)怎樣的景象呢？

　　最明顯的趨勢，是風(fēng)力機(jī)的進(jìn)一步大型化?，F(xiàn)今葉片制造技術(shù)以及傳動系統(tǒng)性能的持續(xù)改善，使得風(fēng)力機(jī)可以使用更大型的葉片，相應(yīng)地提高了單機(jī)容量。目前主流海上風(fēng)力機(jī)的單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到6兆瓦，風(fēng)輪直徑達(dá)150米。運(yùn)用更大型的機(jī)組，能夠通過提高可靠性以及在同功率情況下縮減基礎(chǔ)制造與吊裝成本，來獲得更好的經(jīng)濟(jì)性。預(yù)計到本世紀(jì)20年代,單機(jī)容量為10兆瓦的海上風(fēng)力機(jī)將會投入商業(yè)化應(yīng)用,而到30年代,單機(jī)容量為15兆瓦的機(jī)組將能夠面市。

　　當(dāng)今我國乃至世界上建成的海上風(fēng)電場絕大多數(shù)為近海風(fēng)電場。未來，海上風(fēng)電勢必會向深遠(yuǎn)海發(fā)展，因?yàn)樯钸h(yuǎn)海范圍更廣，風(fēng)能資源更豐富，風(fēng)速更穩(wěn)定，也不會與海上漁場、航線等發(fā)生沖突。前文介紹的風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)都需要與海床結(jié)合來提供承載力，而深海風(fēng)力機(jī)要是仍然使用這一形式，其基礎(chǔ)的尺寸和造價將隨著水深急劇增加。也就是說，深海風(fēng)力機(jī)將只能選擇用海水的浮力來負(fù)擔(dān)載荷的方法，即漂浮式基礎(chǔ)。

　　漂浮式基礎(chǔ)的使用，能讓風(fēng)力機(jī)擺脫不同海床條件的束縛，使基礎(chǔ)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化，最大限度地減少海上作業(yè)。同時它將具有良好的機(jī)動性，在需要維修或是躲避臺風(fēng)時，可以輕易地解除固定的錨索返回港口。2017年10月，全球首個商業(yè)化運(yùn)行的大型海上漂浮式風(fēng)電項目—海溫德蘇格蘭(Hywind Scotland)漂浮式風(fēng)電場已在英國海域投入運(yùn)行，這個風(fēng)電場擁有5臺6兆瓦風(fēng)力機(jī)，每座風(fēng)力機(jī)通過長達(dá)100余米的漂浮式基礎(chǔ)與3條連接海底的錨索矗立,總重量高達(dá)11200噸。我國也已經(jīng)著手漂浮式風(fēng)力機(jī)的研究，計劃在2019年開建首個海上漂浮式風(fēng)電項目。

　　目前，即使是建設(shè)中的距岸45千米的江蘇大豐海上風(fēng)電場, 仍然計劃使用連接簡單、成本較低的高壓交流電向陸上供電。但隨著大規(guī)模深遠(yuǎn)海風(fēng)電的開發(fā)，交流輸電便會受到輸送距離的限制，直流輸電將成為海上風(fēng)電遠(yuǎn)距離送出的發(fā)展方向，特別是可自動調(diào)整電壓、頻率、功率的柔性高壓直流(VSC-HVDC)將具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。例如，德國距岸130千米的博爾溫1(BorWin1)海上風(fēng)電場(裝有80臺5兆瓦風(fēng)機(jī))，先通過海上升壓站將電壓升至155千伏，再通過海上換流站轉(zhuǎn)換為150千伏直流電輸往大陸。我國南澳示范工程在國內(nèi)首次使用柔性直流輸送技術(shù)，將位于南澳島上的多個風(fēng)電場接入距離40千米的陸上電網(wǎng)，并保留未來接入海上風(fēng)電場的能力。

　　國際可再生能源機(jī)構(gòu)認(rèn)為，到2030年,全球海上風(fēng)電的裝機(jī)總量將達(dá)到1億千瓦。到那時，或許巨大的風(fēng)車將成為孩子們對海洋的第一印象。

發(fā)布日期：2018年08月28日