近年来,高速转动的高大白色风机已经成为我们旅途中必不可少的风景,经过多年的快速发展,风电已经成为我国新能源的主力军。这两年来,我国的风电布局正在快速变化,沿海地区的风机越来越多,海上风电已经拿到了陆上风电的“接力棒”。那么对于海上风电你有了解多少呢?让我们一起探索探索吧。
小编先提几个小问题,看看金主们对海上风电的了解程度。
1- 海上风电距离岸边一般有多远呢?
2- 海上风电的塔筒有多大?
3- 世界上第一个海上风电项目是在什么时候开始应用的?
4- 中国的第一个海上风电项目在哪里?
可能答案和您想象的不一样:
1- 海上风电其实离岸距离因项目不同差异很大,最近的可能只有不到一公里,当然最早是技术的限制,比较远的离岸距离有几十公里。所以一个很严峻的问题是,运维成本那叫一个高,如果设备出现异常,维修将是个很可怕的问题。
2- 陆地风电的塔筒最高可超过130米,海上风电我们来看一个数据:三峡阳西沙扒300兆瓦海上风电场首套单桩塔筒正式下线,创造了国内最大直径海上风电塔筒制造的新纪录,该塔筒共分四段,总重421吨,高度84米,最大直径7.5米。是不是比你想象的更大,但这个巨无霸的生产、运输和安装处处是挑战。
3- 1991年丹麦在波罗的海的洛兰岛西北沿海建成了世界上第一个海上风电场,拥有11台450千瓦风力机,能为2000~3000户居民供电。可见海上风电完全是新生的工业小弟。
4- 2007年中国也开始大规模建设海上风电场。首台1.5兆瓦海上风电机组安装于渤海,接入海上油田的独立电网。竟然只需12年的时间,进步神速。
我国海上风电经过十几年的快速发展,并取得了不小的成就。根据国家能源局和中国风能协会公布数据,2018年,我国海上风电新增装机同比增速约为43%。与此同时,我国海上风电新增装机规模也首次超过英国和德国,成为全球第一,虽然我国海上风电新增装机量全球占比达到了40%左右,比位列第二的英国高了11个百分点。但是从累计装机来看,欧洲仍是海上风电最大的市场,在不久前举行的中国海上风电工程技术大会上,国家发展和改革委员会能源研究所高级顾问、研究员韩文科预测,“经过’十四五’的努力,我国将会超过英国成为全球第一大海上风电市场”。
虽然我国的海上风电经过了快速的发展并取得了一些不小的成就,但是欧洲的海上风电技术一直是全球海上风电技术的风向标,大兆瓦风机在欧洲仍然比较领先,所以使用更大更便宜的风机是海上风电发展的必然趋势。据中国可再生能源学会给出的数据,2017年之前,全球海上风电市场平均商用风机容量低于5兆瓦,2018年,全球海上风电机组平均容量超过了7兆瓦,预计2020年将达到8兆瓦,2023年将达到10兆瓦。目前,欧洲海上风电的项目中6兆瓦以上机组已经占据了主流,占到了80%,我国海上风电机组目前还是以4兆瓦为主,6兆瓦以上的机组在逐渐增多。所以,我国的海上风电在追赶大兆瓦风机的路上还得奋起直追。
在海上开发风电的难点是什么?为什么一定要开发海上风电呢?在大海上开发风电有着显而易见的劣势,比如施工难度大,维护困难和成本较高。海上风电的开发成本要比陆上风电高出50%之多,海上风电的维护维修也要根据天气而定,而且出海费用很高。
但是,风力发电最关键的因素就是风的大小,而海上风况普遍优于陆上,离岸10千米的海上风速通常比沿岸要高出20%, 因而同等条件下海上风力机的年发电量能比陆上高70%。同时海上很少有静风期,通常来说, 陆上风力机的年发电利用小时数大约是2000小时,而海上风力机往往能达到3000多小时。
此外,对风电的设备而言,陆地地形复杂、粗糙度高,不同高度的风速常常相差较大,导致风切变与湍流,使得风轮上下受力不均衡,可导致叶片振动、疲劳乃至断裂。同时传动系统也容易损坏,而海上就很少有此类风险。此外,海上风电大多建设在距海岸数十千米处,接近用电中心和基本没有弃风问题的地方。同时,随着风力机的容量越来越大,叶片的长度也随之剧增。60米以上乃至上百米的叶片在陆上非常难运输,但在海上可以直接从叶片工厂海运至风电场。以上这些都是海上风电相对于陆地风电的优势。
我国海岸线长约一万八千多千米,因此我国近海有着丰富的风能资源待开发。根据中国气象局对我国风能资源的详查和评价结果,我国近海100米高度层5~25米水深区风能资源技术开发量约为2 亿千瓦,5~50米水深区约为5亿千瓦。随着陆地优质风能资源的逐步开发,海上风电作为发展趋势已是可以预见的将来。由于海上风电需要更专业的技术,具有更广的适用性,在未来的全球能源供应体系中, 海上风电的前景将比陆上风电更为广阔。
由于海上风电特殊使用条件和不同寻常工作环境的特点,要求其变压器必须极度可靠、结构紧凑、安装方便、重量轻、维护成本低、环境友好并且防火性能优异。传统的矿物油变压器在环保、防火方面显然不能满足要求,而干式变压器又存在着过载能力差、存在环境影响、价格高等劣势。目前在海上风电升压站主变、塔筒或者机舱变压器应用中,最理想的绝缘液就是天然酯,其环保、安全、可靠的特性正是海上风电项目所需要的。