浮动式海上风电 开始高速运转

想象一下,如果只使用海上风力发电机,发电量将是全世界需求量的11倍。备受关注的国际能源署(IEA)报告说,这很有可能实现。

海上风能的巨大潜力已经成为世界各地的关注焦点。2019年底,挪威能源巨头Equinor证实,其对88 MW Hywind Tampen浮动式海上风电(OFW)发电场的大规模投资正在进行中。几天后,国际能源署(IEA)发布一份重要报告,带来令人震惊的消息。报告得出的结论是,到2040年,海上风电不仅包括浮动式,还包括底座固定结构,其发电量将是全球需求量的11倍,并吸引一万亿美元的资本投资。显然,风力发电行业正在发生着变化。

根据位置划分出三块风能领域

作为背景,根据风力发电机的所在位置及风机的设计,当代风力发电领域可以大致分为三类。具体如下:陆上(支撑结构固定在陆地上)、近海固 定(支撑结构固定在海床中)和海上浮 动式(安装在海床上方的浮动平台上) —— 请参阅下一页图1。浮动式海上风电(OFW)技术是一台风力发电机安装在浮力结构上,这种方式所发挥的重要优势就是,可以在水深超过60米之处发电 —— 在这种情况下,固定在海床上的海底安装结构不再可行。在过去几十年里,陆上和海上固定式风力发电能力均得到巨大的增长,但许多行业专家认为,浮动式海上风力发电(OFW)可能具有最大的未来增长潜力。这是因为其能够置于离海岸更远的深水域中,该水域具有更为一致的高风速,可以减少发电量的波动。另一项可能有助于加速OFW的因素是,公众日益反对将风力发电机安装在他们看得见、听得到的场所。

阶段性目标的实现

许多陆上和近海风力发电场已经结出了累累硕果,OFW因此越来越备受关注。当然,仍有数以千计的其他陆上和近海风力发电场所有待开发,但是,对于风力发电机无处不在的这种情况,公众的抗拒情绪日益增长,因此也产生了一定的影响。这是“NIMBY(邻避)”综合征,意思是不要在我后院,指代社会普遍需要的基础设施,例如发电厂或垃圾场,但没人愿意在自己居所附近建设这类设施。

Equinor首席执行官:80%位于深水域

多种推动因素已经合力将更多注意力转向了可以在更深水域中应用的OFW。 Equinor宣布最终决定继续进行88-MW Hywind Tampen项目时(涉及到大约5.5亿美元的投资),公司首席执行官Eldar Sætre先生对公司的决定非常清楚:

全球海上风能资源潜力大约有80%位于深水域。”

他还说:“全球能源在向着更高的可持续性转型,浮动式海上风能可能会发挥重要作用”。

Equinor开展这一项目的主要动机是,所发电量可以用于附近的Gullfaks和Snorre石油平台,直接减少了天然气的使用,每年因此减少20万吨的二氧化碳排放。

1,000 MW起步规模

Equinor海上风电首席业务开发人员Arne Eik解释说,Tampen只是该公司高成本效益的市政规模项目的一步。“Hywind Scotland 风场现有的30 MW 已经证明了海上风力发电的可行性,而 Hywind Tampen 风场的88 MW将是现有规模的三倍。”Eik说,“我们希望几年之内实现一个200~400 MW的项目,然后在我们的发展道路上,实现1,000 MW以上的市政规模项目。“我还要补充一点,从Hywind Scot-land到Hywind Tampen,我们实现了大约40%的成本削减。展望未来,我们非常有信心,在Hywind Tampen 之后,我们将扩大下一个项目的规模,会持续地大幅度降低成本。因此,Hywind Tampen显然是一项技术和工业发展项目,是具有重要意义的行业基石,通过生产清洁能源同时减少二氧化碳排放来创造价值”。

从初期起步到大规模投资的快速发展

市场情报集团旗下的浮动式海上风能探索网(Quest Floating Wind Energy)的市场开发与战略总监Erik Rijkers说,尽管浮动式风机仅在五年前才刚刚起步,并且遇到了反对者远胜于支持者的境遇,但如今已经取得了很大的进展,交付新的漂浮体设计、规模化演示、商业化前期项目和新的参与者等等。Rijkers解释说:“随着Equinor、Repsol、 SBM、Aker Solutions等公司的加入,以及最近壳牌的加入,使得这一新兴行业的生存能力和最终产能发生了巨大的变化,能够连续生产50台或100台浮动式风电机组(FTU)。”他继续说道:“浮动式风能是一个快速发展的市场”,“欧洲一直是全球的‘试验田’”。像Hywind Scotland和Windfloat Atlantic这些最新项目都取得了成功,这会推动这项技术在2025年之前出口到美国和亚洲。在充足的资金支持下,向着大规模项目的转化将有助于提高效率、显著降低成本。我们看到了这一趋势,反过来,在政府对长期浮动式风能开发的额外支持下,进一步发展欧洲项目也变得更加可行”。

许多国家/地区仅有深水区可用

挪威斯塔万格大学(University of Stavanger)海上风电研究专业副教授Charlotte Obhrai对浮动式风能的光明前景充满信心。

要实现未来的能源目标,风能不可或缺,” Charlotte Obhrai说。

“在许多国家,较易抵达的近海水域已经被占用。一些国家(例如日本)根本没有或只有很少的浅水区。因此,更深的水域则是未来的方向,这就意味着浮动式”。 她还说,通常远海的风速会更高,随着风速的增加,发电的电量会增加到三倍。

因此,即使平均风速略有提高,也会在功率输出上产生很大的差异,很明显,实现这一巨大潜力的技术正在发展。当然,浮动的底座也面临着挑战,尤其是在建造和安装成本方面。“有许多方案正在使用和测试,”Obhrai继续说,“可能还会有很多设计,因为适合特定地点的设计无不基于多种因素,例如:最近港口的深度、当地的制造技术和能力等等”。

前景乐观,但目前尚无法推断趋势

Matthew Hannon是苏格兰格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学(University of Strath-clyde)的高级讲师,他表示说,虽然对OFW的发展速度保持谨慎可能是明智的,但这种趋势十分明确,而且具有积极性。“尽管长期前景十分乐观,但目前OFW的安装基数非常小,因此很难进行主观推断。项目有任何一点失败之处都会对信心产生负面影响。”他承认道。“尽管如此,将所有因素考虑在内,我们预计到2030年,全球浮动式风力发电
产能将会稳步增长。重要的一点是,这种增长与近海固定式风电行业的增长速度密切相关。因此,我们认为,到了21世纪30年代,OFW真正会在坚实的基础上迅速发展,除非出现不可预见的情况。就像目前的近海风电一样,浮动式风能将被视为一种合法的低风险能源投资,具有相似的动态增长率”。

激动人心的时刻指日可待

海上风能的增长速度究竟有多快,显然可以有许多解释。但这一趋势毋庸置疑,市场和技术在未来几年中会如何发展,显然很有趣。

螺栓连接是薄弱环节吗?

“螺栓寿命评估是风电行业面临的难题,这是塔架寿命计算中的最薄弱环节。在这方面似乎有一个盲点,因为螺栓未被视为标准寿命计算的一部分,而这些寿命计算都是基于风洞试验规范。”                                      David McMillan,格拉斯哥斯特拉斯克莱德大学

“在海上浮动设施的整个生命周期中,预测螺栓连接的性能和可靠性是一项挑战,这既因为其外形尺寸,又要考虑所处的环境非常恶劣”。                                                                                                                                 Tomas Svendsen —— 洛帝牢集团挪威分公司

 

订阅我们的免费杂志

通过订阅Bolted杂志,获得最新的螺栓行业新闻、见解和知识

如需了解更多关于我们如何处理您的具体联系信息,请参阅我们的隐私条款

感谢您订阅Bolted杂志!