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2.3 未来展望
海上漂浮式风机的潜在市场以欧洲、美国、亚洲沿海国家为主。欧洲市场不仅具有装机容量最大的固定式海上风电市场,同时也是浮式风电的主要研发、测试和商业开发地区。截止2019年底,欧洲漂浮式风电装机容量占全球70%,达45 MW[66]。主要的欧洲国家有英国、葡萄牙、西班牙、德国、法国和挪威等。预计,在未来三年,欧洲浮式风电装机容量将加速增长,预计投运规模可达274 MW。其中,葡萄牙的Windfloat Atlantic Phase 1项目预计将在2020年投运3台单机8.4 MW的半潜型浮式风机。英国Kincardine项目预计将在2021年投运5台单机9.5 MW的半潜型浮式风机。挪威Hywind Tampen项目将在2022年投运11台单机8MW的立柱型浮式风机。法国在2021年到2022年期间预计有4个主要的浮式风电项目,含24 MW的驳船型浮式风机项目EolMed,28.5 MW的张力腿型浮式风机项目Provence Grand Large和Eoliennes Flottantes de Groix,以及30 MW的半潜型浮式风机项目EFGL[66]。美国的风电市场当前主要以陆上风电场为主,但是美国相关高校和研究机构在浮式风电技术上和欧洲一起处于领先地位,潜在运用市场以美国西海岸为主。亚洲国家中,日本是唯一的开展过相关样机试验的国家,也是唯一开展过浮式升压站的国家。日本在经历了福岛核事故之后,积极地寻求安全的可再生的能源转型之路,作为一个岛屿国家,日本发展浮式风电具有重要的现实意义。同样,目前在计划开展浮式风机样机项目的亚洲国家还包括韩国和中国。对于中国而言,由于大陆架变化较缓,目前主要以中浅海域为主,因此对于过渡水深范围(40~60 m)的浮式风电技术更为迫切。
除了利用浮式风机进行传统的并网输电之外,不少研究者还提出利用浮式风机对远洋油气开采平台、可燃冰开采平台、海底矿能开采设施等提供就近的电力输送;将浮式风机与远洋养殖业结合,为远洋养殖鱼箱提供主体结构的同时,也为相关设备提供电力;甚至于,将浮式风电与制氢结合,从而避免电力的远距离输送问题;诸如等等。
结论
近些年来,海上漂浮式风电技术伴随着全球海上风电商业化开发热潮而逐渐趋于成熟,并处于商业化的起始阶段。对于中国的海上风电行业而言,开展漂浮式风电技术研究和工程化实践,将有助于拓展海上风电的空间范围,是海上风电行业可持续发展的重要方向之一,也是我国未来保持海上风电产业竞争优势的重要抓手。
本文综述了海上漂浮式风机基本形式,关键技术研究现状,相关工程挑战,工程样机案例和未来展望分析。对我国现阶段的漂浮式技术研究和相关工程项目开展提供了较为全面的技术参考。
参考文献略,详见《南方能源建设》2020年第7卷第1期。
▶ 第一作者、通讯作者:
陈嘉豪,1991-,男,广东惠州人,中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司博士后,上海交通大学工学博士。SCI期刊《Ocean Engineering》、《Journal of Renewable and Sustainable Energy》、《International Journal of Mechanical Sciences》等长期审稿人。第一作者累计发表SCI论文6篇、EI论文4篇。我国自主开发海上漂浮式风机一体化数值仿真软件DARwind主要开发者之一。主要研究领域包括:海上漂浮式风机耦合动力学理论研究、相关设计、模型试验技术以及数值软件开发。
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2023年的中国风电技术创新,基本延续了前一年发展态势与路径,仍以通过机组大型化进一步降低海上风电与陆上风电开发成本为主,研发面向未来新市场需求的产品技术为辅。其中,大型化的主要着力点包括“高、大、长”三个方面,也就是塔架高度进一步提升,单机容量稳步增大,叶片长度持续增加。在高塔架技
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1月21日,三一重能131米陆上风电叶片在巴彦淖尔零碳数智产业园成功下线,刷新全球最长陆上风电叶片纪录。先进技术创新应用叶片长度增加,对刚度、强度等要求也就更高,否则会造成失速和经典颤振等气弹问题,导致叶片振动增大,严重时会发生断裂。为了避免“大长柔”叶片气弹问题,本次下线的三一重能SY
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