——“長星風電”海上組合式漂浮風力發(fā)電專用技術(shù)的研發(fā)及應用
2011年3月日本福島核電站核泄漏所造成的輻射危機,極大地暴露了核電發(fā)展的弊端,使風能、太陽能等綠色可再生能源呈現(xiàn)出越來越大的資源優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿ΑT诒姸嗫稍偕茉粗?,風能以其資源無盡,成本低廉,技術(shù)最成熟,最具規(guī)模開發(fā)條件和發(fā)展前景,成為當前最具商業(yè)開發(fā)價值的能源。據(jù)統(tǒng)計,全球風能可利用資源量為72萬億千瓦。即使只成功利用了其中的20%,依然相當于世界能源消費量的總和或電力需求的7倍。
作為中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍企業(yè),山東長星風電科技有限公司專業(yè)致力于風能利用技術(shù)的自主創(chuàng)新和研發(fā)。2010年,長星風電繼首創(chuàng)“高速同步無刷勵磁全功率變流風力發(fā)電技術(shù)”之后,憑借自身領(lǐng)先世界的技術(shù)實力和國際化視野,又率先在世界上發(fā)明了“海上組合式漂浮風力發(fā)電專用技術(shù)”,開啟了海上風電向深海發(fā)展的新的時代,成為引領(lǐng)世界海上風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先鋒力量。
1. 風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展看海上
近幾年來,隨著陸地風能資源開發(fā)殆盡,土地資源日趨緊張,以及海上風電技術(shù)的日益成熟,風電產(chǎn)業(yè)向海上發(fā)展已成為必然趨勢??梢灶A見,在未來幾年甚至更長時間內(nèi),海上風電將成為世界風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向和制高點。
1.1 海上風能儲量豐富,但開發(fā)利用仍處于起步階段
在全球,海洋占了地球表面積的70%以上,在海上建設風電場不僅具有廣闊的空間,而且風力和風能密度大,有著巨大的發(fā)展?jié)摿?,但是一直以來,由于海上風電技術(shù)復雜,安裝、運行、維護成本高,開發(fā)利用程度很低,仍處于起步階段。截至2010年底,世界海上風電裝機容量累計實現(xiàn) 3117.6MW,僅占全球風電裝機總量的1.6%。
在中國,據(jù)中國氣象科學研究院初步探明,可開發(fā)和利用的風能總儲量約為10億千瓦,近??砷_發(fā)和利用的風能儲量有7.5億千瓦,是陸地風能資源的三倍以上,水深30米以上風能資源更為豐富,而2010年中國海上風電累計裝機容量僅為106MW,開發(fā)利用率不足1%。豐富的儲量和尚未開發(fā)的狀況無不預示著海上風電巨大的發(fā)展?jié)摿Α?br />
1.2與陸上風電相比,發(fā)展海上風電具有顯著優(yōu)勢
風能資源更為豐富。海上風力資源豐富,比陸地風力發(fā)電量大。通常,離岸10km的海上風速要比沿岸陸上高出25%;
年利用小時長。陸上風電機組年平均利用小時數(shù)一般在2000-2300小時之間。但根據(jù)國外經(jīng)驗,海上風電機組的年平均利用小時數(shù)一般在3000小時以上,有的高達4000小時左;
風能質(zhì)量好,風機壽命較長。由于海上風力資源更為穩(wěn)定,風速較陸上更高,風切變更小,湍流強度小,有穩(wěn)定的主導方向,因此機組運行穩(wěn)定、壽命長,不需要很高的塔架,單機能量產(chǎn)出較大;
易于大型化、規(guī)?;l(fā)展。由于海上風電機組距離海岸較遠,對噪音要求較低,同時受噪聲、景觀、鳥類、電磁干擾等問題限制較小,且運輸便利,因此更易于向大型化、規(guī)?;l(fā)展,在一定程度上降低單位發(fā)電成本;
海上風電不占用土地資源,不涉及土地征用等問題,且接近沿海用電負荷中心;
海上風能的開發(fā)利用不會造成大氣污染和產(chǎn)生任何有害物質(zhì),可減少溫室氣體排放,環(huán)保價值可觀。
1.3 各國政府的大力扶植
作為一個新興朝陽產(chǎn)業(yè),海上風電的發(fā)展離不開政府的大力扶持。自2005年以來,海上風電發(fā)展提速,世界各國紛紛出臺風電配額、補貼、規(guī)定上網(wǎng)電價等優(yōu)惠政策及發(fā)展規(guī)劃鼓勵海上風電的發(fā)展。
根據(jù)歐盟提出的海上風電發(fā)展規(guī)劃,到2020年海上風電裝機容量將達到4000萬千瓦、到2030年達到1.5億千瓦,2011年4月,美國提出,到2020年海上風電裝機將達1000萬千瓦,到2030年實現(xiàn)5400萬千瓦。2010年,中國國家能源局出臺《海上風電開發(fā)建設管理暫行辦法》并制定了海上風電發(fā)展規(guī)劃。國家計劃2020年前在江蘇南通、鹽城、上海、山東魯北等海域重點建設幾個百萬千瓦級大型風電基地,并初步形成江蘇和山東沿海千萬千瓦級風電基地。在其他海域,發(fā)揮經(jīng)濟優(yōu)勢和市場優(yōu)勢,因海制宜,重點建設數(shù)十個10萬千瓦級的海上風電場。到2015年,我國海上風電累計裝機有望達到500萬千瓦;到2020年,海上風電累計裝機有望達到3000萬千瓦。
2. 海上風電的未來在深海
“風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展看海上,海上風電的未來在深海”。目前,在風電資源評估、裝備技術(shù)及勘探、施工綜合技術(shù)不斷進步的支撐下,海上風電正呈現(xiàn)出由近海向離岸幾十公里的深海方面發(fā)展的趨勢。
深海區(qū)域意味著更豐富的資源和更廣闊的發(fā)展空間。通常,深海區(qū)域的風力資源比近海區(qū)域更為豐富,據(jù)統(tǒng)計,美國海域在水深60~900m處的海上風力資源達到1533 GW,30~60m處的海上風力資源為541GW, 而近海0~30 m的水域只有430GW(見圖1)。根據(jù)中國國家發(fā)展和改革委員會能源研究所等機構(gòu)的研究,中國近海10m、20m、30m水深以內(nèi)的海域風能資源分別約為1 ×108 k W、3 ×108 k W和4.9 ×108 k W,如果按照美國海域的數(shù)值比例計算,中國深海60~900m處的海上風能資源將占約17.4 ×108 k W,這就意味著隨著水深和離岸距離的增加,風能儲量將成比例增長。此外,深海風電場不會對海岸景觀、航道和環(huán)境等造成不利影響,更有利于科學規(guī)劃。
2011年7月,中國國家能源局和國家海洋局聯(lián)合制定的《海上風電開發(fā)建設管理暫行辦法實施細則》明確提出,海上風電場原則上應在離岸距離不少于10公里、灘涂寬度超過10公里時海域水深不得少于10米的海域布局。隨著淺海域風力發(fā)電場日漸難以滿足風能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求,海上風電向深海發(fā)展已成必然。
3. 海上風電發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢
3.1 發(fā)展現(xiàn)狀
歐洲是世界上海上風電技術(shù)發(fā)展最早的地區(qū),也是風電技術(shù)最成熟的地區(qū)。目前全球90%以上的海上風電裝機容量都分布在歐洲。近年來,在歐洲海上風電成功經(jīng)驗的鼓勵下,近年來, 北美、 亞洲各國也加入到海上風電的開發(fā)行列中。2010年中國實現(xiàn)零的突破,建成第一個海上風電項目,同時美國也批準投建100萬千瓦海上風電項目。據(jù)全球風能理事會(GWEC)統(tǒng)計,2010年全球風電裝機容量累計達194.4吉瓦,占全球電力需求的2%,按照現(xiàn)在的發(fā)展速度,到2020年風能將滿足全球12%的電力需求,到2030年更可達到22%,而在當前陸上風電發(fā)展已經(jīng)觸頂?shù)那闆r下,海上風電將成為未來風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要增長點。
3.2 發(fā)展趨勢