福建莆田南日岛国家级海洋牧场示范区,一个外观奇特的庞然大物被拖航到这里。它有一个黄色的三角形底座,像乘风破浪的船头,前端安装一台百米高的白色风机,好像“犄角”一样迎风耸立,一副蓄势待发的姿态,中间是一张巨大的渔网,上万条大黄鱼游弋自如,海底还有一条电缆“尾巴”向陆地伸展……此情此景,不禁让人想起那首儿歌:“我头上有犄角,我身后有尾巴。谁也不知道,我有多少秘密……”
这是由国家能源集团龙源电力开发建设的全球首个漂浮式风渔融合项目“国能共享号”平台,近日正式投产,开辟“海上发电、海下养鱼”的海上风电融合发展新模式。
什么是漂浮式风电
随着海上风电逐步走向深远海,固定式基础在技术和经济上面临严峻的挑战,漂浮式风电能够突破水深限制,不但可以利用深远海丰富的风能资源凸显其经济优势,而且对海洋环境的影响比固定式风电低得多。
漂浮式风电将大型风力发电机组安装在漂浮装置上,利用海上风能资源进行发电,产生的电能经海缆传输到升压站。漂浮式风电由上部风机、塔架、动态海缆、系泊系统及锚固端构成,系泊系统通过锚固装置与海床进行连接,利用平台自身的浮力和稳定性抵消风机传递的推力和环境惯性力,通过压载系统和系泊系统,进行海上定位和稳性保持,使风机保持最佳运行状态。同时,漂浮式风电可以与海洋能综合利用,立体开发海上清洁能源,具有良好的可拓展性,适合融合开发深海养殖、风电制氢等产业。
漂浮式风电的种类
漂浮式风电主要分为驳船式、半潜式、单立柱式、张力腿式四种类型,前三种一般采用悬链式系泊,张力腿式采用上下绷紧的张紧式系泊。
驳船式平台波频响应较大,对恶劣海况较为敏感,适合温和水域,适用水深通常大于30米。半潜式适用水深范围较广,结构形式灵活,具备自稳性,运输和安装简单,平台安全风险较低,适用水深通常大于50米。单立柱式结构形式简单,系统稳定性好,对施工码头水深要求较高,适用水深通常大于80米。张力腿式平台结构尺寸小、重量轻,材料成本较低,系泊和锚固系统相对昂贵,由于平台本身自稳性较差,施工安装技术难度较大,适用水深通常大于60米。
“国能共享号”来了
近年来,结合各类型平台优点的创新混合漂浮式风电平台概念陆续推出,“海上风电+多能互补”的融合发展新模式将成为未来新能源发展方向。
“国能共享号”攻克了漂浮式海上风电基础设计、水动力性能分析、机组适应性改造、锚泊及动态海缆、网箱养殖融合设计等关键技术。同时,探索漂浮式风电与网箱养殖的融合方案,解决了传统的海洋牧场存在的“供电难、供电不足”难题,形成“以电养鱼、以渔养电”的新模式,助力海洋经济融合发展模式向深海挺进。
目前,漂浮式风电单位造价较高,但随着风机大型化、关键部件国产化、新材料的应用以及技术的进步,海上漂浮式风电作为一种创新的海上风电技术,将逐渐成为未来海洋能源开发领域的新星,为人类社会可持续发展作出更大贡献。
(刘 伟 王 雨)