由于沒有任何東西可以減緩它們的速度,海洋上空的風可以持續以比陸地上更高的速度吹過,這使得它們對電氣線束很有吸引力。但是,深水所需的漂浮式風力渦輪機面臨著咸味陣風和大浪的影響,更別提還有首先需要解決的安裝問題存在的巨大挑戰了。
總部位于都柏林的Gazelle Wind Power公司表示,他們有一個新穎的解決方案。該公司最近推出了新浮動風力平臺設計,該設計是模塊化的,比競爭對手用鋼更少,使其更便宜、更輕、更容易安裝。這意味著可以穩定容量高達20兆瓦的大型海上渦輪機,同時從根本上減少重量、成本和海底電纜張力。
Gazelle首席技術官Jason Wormald表示:“使用Gazelle的解決方案,一個1千兆瓦的海上風電場可以節省超過14.2萬公噸的鋼鐵,并減少超過26萬噸的二氧化碳排放。”
海上風電在世界各地的發展勢頭越來越強勁。該行業主要依靠固定在海床上的渦輪機,這些渦輪機不能在60米深度以上的水域使用。但根據全球風能理事會(Global Wind Energy Council)的數據,全球約80%的海上風能資源位于更深的水域。
“Deploying the largest, most powerful turbines is the only way to reach decarbonization targets.”
—Jason Wormald, Gazelle Wind Power
因此,風電行業正在慢慢遠離海岸。2021年,三個浮動風電項目投產,總發電量為57.1兆瓦。挪威能源公司Equinor旗下的世界上最大的浮動風電場Hywind Tampen于去年年底生產了第一批電力。2022年9月,拜登政府公布了其浮動海上風電項目,該項目旨在“到2035年將浮動技術的成本降低70%以上,達到每兆瓦時45美元”,并在2035年將容量提高到15吉瓦,足以為500萬戶家庭供電。根據BloombergNEF提供的數據顯示,浮動風電裝置將從2027年開始真正爆發,并主要集中在歐洲和美國。
由于遠離海岸,漂浮的風電場帶來了巨大的工程挑戰。Wormald說,這些平臺通常需要支持15兆瓦或更大的大型渦輪機。他說,與安裝幾個較小的渦輪機相比,更大的渦輪機使安裝更具成本效益。但目前正在使用或評估的許多平臺“需要大量鋼材,系泊系統效率低下,對海床和海洋環境產生負面影響,并且需要專門的船只、起重機和基礎設施來組裝和運輸。
據悉,幾家公司正在開發用于深水的創新浮式風力平臺。其中許多借鑒了海上鉆井的石油鉆機設計。大約80%的項目計劃使用半潛式平臺,這種結構部分漂浮在水下,并通過鏈條系泊在海床上。另一種流行的設計是張力腿平臺,它通過剛性系繩垂直系泊在每個角落。
Wormald說:“Gazelle的大多數競爭對手都使用石油和天然氣行業的傳統解決方案。而Gazelle的解決方案完全是考慮到海上漂浮風電行業而設計的。”
該公司獨特的設計結合了半潛式和張力腿式平臺的最佳功能。關鍵特征是樞轉臂和動態系泊系統。平臺通過垂直系泊纜錨定在海底,但它們通過樞轉臂連接到平臺中心正下方懸掛在水中的配重上。平臺隨風和波浪移動,但配重系統平衡運動和力,保持渦輪機的低槳距,使其保持穩定,并幫助其在面對強風和巨浪時高效工作。
Gazelle表示,該平臺比傳統的半潛式設計更小、更輕。它使用的鋼材要少得多,這使成本降低了30%。此外,該系統是模塊化的,因此無需專業設備即可輕松、快速地安裝。它還可以擴大到20兆瓦的渦輪機。
到目前為止,該公司已經在西班牙坎塔布里亞大學環境水力學研究所的一個1:60比例的10兆瓦渦輪機平臺模型上測試了其設計。測試的成功使該公司獲得了挪威DNV的海上風電平臺技術可行性批準,挪威DNV是一家專門從事海洋和海上系統的認證提供商。
Gazelle目前正與可再生能源開發商WAM Horizon一起在葡萄牙海岸開展一個試點項目。該公司尚未透露工廠的規模或時間表。但Wormald表示,Gazelle的設計“可以在任何運行環境中為任何尺寸的渦輪機量身定制。部署最大、最強大的渦輪機是實現脫碳目標的唯一途徑。像Gazelle這樣的創新解決方案將使這些大型渦輪機能夠在風力更強、間歇性更小的深海中高效運行”。
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原文標題:浮動風電場瞄準深遠海 蘊藏著地球80%的風能資源
文章出處:【微信號:IEEE_China,微信公眾號:IEEE電氣電子工程師】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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