單機(jī)大型化趨勢(shì)。為降低單位兆瓦的發(fā)電成本,各風(fēng)電設(shè)備制造商紛紛研制大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,單機(jī)容量由3MW向10MW跳躍式發(fā)展,呈現(xiàn)大型化趨勢(shì)。
成本日趨降低,更加注重發(fā)電效率。海上風(fēng)電場(chǎng)總投資成本一般比陸上風(fēng)電場(chǎng)總投資成本高出1~2倍左右,其中基礎(chǔ)、安裝及電網(wǎng)接入成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸上。雖然建設(shè)成本相對(duì)較高,但海上風(fēng)電場(chǎng)擁有優(yōu)越的風(fēng)資源,不占用陸地面積等顯著優(yōu)點(diǎn),它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值正得到越來(lái)越多的認(rèn)可。同時(shí)海上風(fēng)電場(chǎng)安裝容量的增加、風(fēng)機(jī)尺寸和風(fēng)機(jī)布置規(guī)模的擴(kuò)大和安裝運(yùn)輸技術(shù)的成熟,海上風(fēng)電成本及運(yùn)營(yíng)成本也在逐步下降,海上風(fēng)電將得到進(jìn)一步的發(fā)展,而且由于海上風(fēng)機(jī)不受噪音、景觀等環(huán)境限制,可以采用更高的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速,海上風(fēng)機(jī)發(fā)電效率更高,從而提高整體海上風(fēng)電的經(jīng)濟(jì)性。
新型海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組逐步發(fā)展。繼直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成功應(yīng)用海上之后,采
用“高速同步無(wú)刷勵(lì)磁全功率變流風(fēng)力發(fā)電技術(shù)”等新型技術(shù)的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也得到不斷研發(fā)和運(yùn)行,并不斷呈現(xiàn)出新的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。
向深海發(fā)展趨勢(shì)
4. 發(fā)展海上風(fēng)電應(yīng)立足自主創(chuàng)新
4.1 制約海上風(fēng)電發(fā)展的主要因素
海上風(fēng)電的開發(fā),一般按照水深和離岸距離,劃分為灘涂,潮間帶,近海大陸架和深海四種。根據(jù)目前的技術(shù)條件,海上風(fēng)電主要發(fā)展區(qū)域?yàn)樗?lt;30米的近海區(qū)域,≥30米得深海風(fēng)電仍處于試驗(yàn)階段。雖然開發(fā)商和風(fēng)電設(shè)備制造商已經(jīng)積累了十多年的海上風(fēng)電開發(fā)經(jīng)驗(yàn),目前不僅海上風(fēng)電機(jī)組的產(chǎn)品和型號(hào)不斷增多,對(duì)海上風(fēng)電設(shè)備特殊運(yùn)行條件的認(rèn)識(shí)也更加深入,但是嚴(yán)格來(lái)說(shuō)海上風(fēng)電目前所處的階段還僅是將陸上風(fēng)機(jī)裝在海里,因此海上風(fēng)電行業(yè)的前景雖然廣闊,但要實(shí)現(xiàn)這一清潔能源的普及還面臨諸多問題。
基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建造是制約海上風(fēng)電發(fā)展的重要因素
為了承受海上的強(qiáng)風(fēng)載荷、海水腐蝕和波浪沖擊等,海上風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)遠(yuǎn)比陸上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、建設(shè)成本高,一般來(lái)講基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)約占海上風(fēng)電開發(fā)成本的1/3左右,而且隨著水深的增加,海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的成本也會(huì)相應(yīng)增加。目前海上風(fēng)機(jī)多采用重力混凝土和單樁鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,一般僅限于開發(fā)水深20米以內(nèi)的近海風(fēng)電,如果水深超過(guò)30米,海上風(fēng)電的基礎(chǔ)成本會(huì)迅速增加。為適應(yīng)更深海域風(fēng)電的開發(fā),開發(fā)商已在積極研發(fā)漂浮式結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)可選擇的概念加多,成本與海底固定的方式接近,受水深和離岸距離的限制小,而且在建設(shè)和安裝步驟上有較大彈性,且容易移動(dòng)或拆卸,目前在挪威已有成功案例,但目前仍處于試驗(yàn)階段。
安裝困難,運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本高
海上風(fēng)電機(jī)組在海洋環(huán)境中施工難度較高,受天氣,水文,波浪等各種條件的制約,吊裝及維護(hù)困難,而且目前海上風(fēng)電吊裝設(shè)備較專業(yè),而且數(shù)量不多,專業(yè)人員儲(chǔ)備也十分缺乏,使海上風(fēng)機(jī)的吊裝和維護(hù)成本較高。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),海上風(fēng)電的維修成本相當(dāng)于陸上風(fēng)電維修費(fèi)用的2倍。
并網(wǎng)困難
和陸上風(fēng)電一樣,海上風(fēng)電也將遭遇并網(wǎng)難題,雖然海上風(fēng)電場(chǎng)一般更靠近電力負(fù)荷中心,電網(wǎng)容量大,而且海上風(fēng)力較為穩(wěn)定,但仍存在電壓波動(dòng)、閃變等問題。此外在海底鋪設(shè)海底電纜難度較大,使海上風(fēng)電的并網(wǎng)成本較高。
投資大,成本高
近幾年來(lái),盡管風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,海上風(fēng)電技術(shù)也日趨成熟,但海上風(fēng)電的建設(shè)成本仍是陸地風(fēng)電的2~3倍,投資大,投資回報(bào)率不理想仍是阻礙海上風(fēng)電發(fā)展的關(guān)鍵問題。
4.2 發(fā)展海上風(fēng)電應(yīng)立足自主創(chuàng)新
目前,海上風(fēng)電機(jī)組的核心技術(shù)仍然掌握在歐美國(guó)家手中,其他國(guó)家和地區(qū)海上風(fēng)電的發(fā)展仍處于起步階段,缺乏強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。風(fēng)電作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè),每一項(xiàng)新的風(fēng)電技術(shù)都有相應(yīng)的專利保護(hù),而通過(guò)許可證方式的技術(shù)引進(jìn),是得不到關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)的。因此,在借鑒歐洲海上風(fēng)電先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新,大力發(fā)展擁有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海上風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)刻不容緩。整體來(lái)講,我國(guó)風(fēng)電的研發(fā)資源比較少,自主創(chuàng)新能力不強(qiáng),在加強(qiáng)行業(yè)資源整合的同時(shí),政府應(yīng)該加大政策扶持力度,以市場(chǎng)換技術(shù),鼓勵(lì)和支持有實(shí)力、有技術(shù)企業(yè)的發(fā)展,培育我國(guó)海上風(fēng)電技術(shù)自主創(chuàng)新能力。這樣,我國(guó)海上風(fēng)電才能走的更快、更好、更強(qiáng)。
5. 海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用
2010年,針對(duì)傳統(tǒng)海上風(fēng)電場(chǎng)需要在海底打樁建基礎(chǔ),投資成本高,單機(jī)3MW、5MW發(fā)電效率低,且僅限于近海發(fā)展等弊端,山東長(zhǎng)星風(fēng)電科技有限公司緊抓風(fēng)電產(chǎn)業(yè)向海上發(fā)展的趨勢(shì),依靠自身強(qiáng)大的研發(fā)力量,在國(guó)內(nèi)率先研制成功了海上風(fēng)電發(fā)展的全新技術(shù)——“海上組合式漂浮風(fēng)力發(fā)電專用技術(shù)”。
該技術(shù)為海上風(fēng)力發(fā)電提供一種正八邊形組合式支撐結(jié)構(gòu)漂浮平臺(tái)(如下圖所示),由9個(gè)浮筒式風(fēng)機(jī)組底座組成,通過(guò)支撐柱和支撐部件組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu),利用三角形的穩(wěn)定性將承受的載荷均勻分布,能經(jīng)受住各種氣候因素及波浪造成的復(fù)雜載荷,該平臺(tái)漂浮在海面上工作,不受水深和離岸距離的限制,可以放置在海面任何一個(gè)角落,并可實(shí)現(xiàn)風(fēng)能、太陽(yáng)能等多種新能源綜合利用,從而能夠有效降低海上風(fēng)電機(jī)組的安裝及維護(hù)成本,利用率高,經(jīng)濟(jì)效益好。