【学术】深海风力发电技术的发展现状与前景分析-北极星风力发电网

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山东能源集团有限公司的研究人员姜楠，在2015年第1期《新能源进展》杂志上撰文，海上风电从潮间带和近海走向深海远岸将是必然趋势。现有的机组基础型式及安装技术势必不能满足新的环境要求。漂浮式基础、整体安装及自航自升式施工平台极有可能成为未来海上风力发电的主流技术。北半球中纬度附近海域在发展深海风电方面具有独特优势及迫切需求，我国需尽早进行规划和部署相关技术及产业。

相较于陆上风力发电，海上风力发电具有不占用土地资源、风速高且稳定、湍流强度小、视觉及噪声污染小、靠近负荷中心等优势，近年来得到了许多国家的重视。德国、英国、丹麦等国家在发展海上风电方面走在了世界的前列，目前欧洲的装机容量约占世界海上风电总装机容量的90%，主要集中在北海、波罗的海和英吉利海峡等地[1,2]。

根据测算，距离海岸线越远，风速越大，发电量增加越明显，离岸10 km的海上风速通常比沿岸高约25%。另据统计，2010年欧洲已建成的海上风电场平均水深为17.4 m，离岸平均距离为27.1 km;2012年平均水深22m，离岸平均距离29km;而从目前正在建设、批准或规划的项目来看，平均水深和离岸距离已分别达到了215m和200km[3,4]。因此，今后随着潮间带及近海区域风电资源的开发强度逐渐饱和以及沿海地区环境保护呼声的日益强烈[5]，

长远来看，海上风力发电从潮间带和近海走向深海远岸将是必然趋势。一般认为，离岸距离达到50 km或水深达到50 m的风电场即可称为深海风电场[6]。

在发展深海风电方面，欧洲继续走在了世界的前列，世界上首个着床式深海风电场和首个漂浮式深海风电场分别在苏格兰和挪威建成运行[7,14]，但美国和日本已经意识到其重要性并开始急起直追[8,9]。

1 技术现状与分析

与近海相比，深海环境更加恶劣，存在着海流、波浪、潮汐、内波等多种水文现象以及腐蚀、冲刷、淘空等长期理化作用，对风机基础、海底电缆、海上平台集成等技术无疑提出了更严苛的要求[10,11]。

然而，与近海风电场相比，深海风电场的建设主要区别和难点更在于机组基础型式和机组安装方式两个方面，因此需要重新评估和考虑。

1.1 基础型式

基础是风电机组赖以持续稳定工作的平台，是海上风电场的重要组成部分，对风电项目的运行质量和投资效益影响较大，目前基础的施工和运维费用约占海上风电总投资的15% ~ 25%。

按照基础是否与海床直接接触，可将现有的海上风电基础分为着床式和漂浮式两种结构形式，或称为固基和浮基。其中，着床式基础与陆上风电类似，通过钢桩、沉箱、网架等结构将塔筒固定于海床上，该基础适用于近海区域(水深小于50 m)，已被大量应用于目前已建成的海上风电场，技术成熟，经验丰富。

而漂浮式基础的概念来源于深海油气开发平台，是指塔筒不与海床直接接触，而通过锚索或缆绳将其与海底相连，使风电机组可在某一相对固定区域内自由移动，该类基础目前主要处于研发和示范阶段，但对海洋环境的适应性较强，与着床式基础相比施工难度较小、运维成本低，因此在发展深海风电方面具有良好的应用前景。

漂浮式基础主要包括四种类型，分别是单柱式平台、张力腿平台、驳船型平台和半潜式平台。其中，单柱式平台又称Spar平台(如图1a所示)，即利用固定在浮力罐中心底部的配重(压仓物)来实现塔筒平台的稳定，在系泊系统和主体浮力控制下，具有良好的动力稳定性[12]。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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