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“海上风电+海洋牧场”在摸索中前行

2022-12-12 13:54来源:中国能源报作者:姚金楠关键词:海上风电风电技术海洋牧场收藏点赞

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在“光伏+”模式遍地开花的今天,“海上风电+”能否打开类似的突破口,实现“海上风电+海洋养殖”的融合发展呢?

近日,在山东省烟台莱州市土山镇北部芙蓉岛西侧国家级海洋牧场示范海域,全国首个海上风电与海洋牧场融合发展研究试验项目顺利并网发电。该试验项目规划装机304兆瓦,主要试点工作集中在“深水网箱+海上风电”“深远海养殖+休闲海钓”及海洋牧场、深远海养殖渔场与海上风电融合发展领域。

随着风电技术的日趋成熟,如何实现海域的综合利用正在成为海上风电发展过程中的新课题。在“光伏+”模式遍地开花的今天,“海上风电+”能否打开类似的突破口,实现“海上风电+海洋养殖”的融合发展呢?这又将给海工装备领域带来哪些挑战?

现阶段“空间融合”更易实现

虽然首个试验项目刚刚并网,但福建、广东、江苏等沿海省份却一直都在进行海上风电与海洋牧场结合的相关研究工作。在海上风电发展成熟的国家,相关实践也在陆续展开。欧盟的“多用途场景实现中的近海低营养水产养殖”项目在近4年内就有超过820万欧元的相关投入。在德国赫尔戈兰和丹麦东部卡特加特的海上风电项目内,已经建立起海带和贻贝养殖试点。

南方科技大学海洋科学与工程系博士后吴海涛不久前在第六届中国海上风电工程技术大会上表示,目前,海上风电与养殖的融合主要有结构融合和空间融合两种思路。结构融合是将风电的基础结构作为养殖网箱的框架,属于深度融合。而空间融合则是在海上风电场的空白区域布置养殖设施,实现空间充分利用。“就现阶段而言,结构融合的技术风险还比较高,空间融合分布松散、较为独立,技术风险低,相对更容易操作。海上风电与养殖的融合应该本着从易到难、先分后合的原则,逐步深化。”

在“空间融合”的思路下,吴海涛表示,在风电场的中心区域,可以布置鱼类养殖网箱,形成一定规模,采用自动化设施提高效率。在次中心区域,则设置贝类养殖区,提高饵料利用率的同时还可改善水质。外围区域则是藻类养殖区,可以减弱波浪、进一步净化水质,同时,藻类还可作为某些贝类的饵料。此外,在风电场外部,与波浪能的利用相结合,可以提高海域资源利用率,实现多种养殖共赢。

智能化装备需求增加

吴海涛强调,在融合发展的过程中,海洋养殖的品种要依据风电场的具体环境确定,具体装备设施要根据养殖品种进行选择。“养殖设施应具备抗台风等极端工况的能力,保证安全。同时,养殖设施要不断提升智能化水平,减少人类活动。”

据悉,目前丹麦技术大学已经成立了相关实验室,专门研发可用于海上风力发电和海水养殖的模块化的水下机器人。丹麦技术大学电气工程专业副教授Roberto Galeazzi介绍,该机器人将主要用于海上风机运转情况检查、海水养殖鱼类的健康状态监测,以及海上油气田环境特征调查等领域。与既有的海洋特种机器人不同,Roberto Galeazzi指出,这款模块化的机器人各个部件可单独进行工作且功能不一。“比如,当风机水下基座上的传感器出现故障时,机器人的某个部件可充当备用传感器。”

同样,国内相关企业、高校和科研机构也在智能海洋装备领域不断发力。在海上风电巡检、海上风机叶片维修、水下焊接检修等领域都有专用的机器人产品不断应用。吴海涛表示,智能化设备的应用一方面可以助力海上风电与海洋养殖成本不断下行,另一方面还能有效减少人工操作过程中给风电场带来的碰撞风险。

规模化建设尚需时日

此外,对于海上风电与海洋养殖的融合,吴海涛也表示,涉及海工和电气技术、网箱和养殖技术等交叉领域,要在规划、施工、运维等方方面面充分考虑融合设计。

“在规划过程中,需要在满足风电和养殖发展的需求同时,保障安全,提升生产运维效率。”吴海涛表示,在功能区域划分上,应根据海上风电场的机位和集电线路分布,明确划定海上风电场内部功能区域类别,包括机位海域以及海缆安全区、海洋养殖作业区和公共航道区。在空间拓扑规划上,要根据机组运维作业和海洋养殖作业的时间和空间特点,在海洋养殖作业区域内选择合适位置开展养殖。“在项目建成后,也要最大限度进行联合运维,其间包括运维船只共用、航次共用、监控和调度系统共用等诸多细节。”

从试点到开展规模化建设,海上风电与海洋养殖的融合模式未来将如何推进呢?其实,在去年的全国两会期间,已有代表提出了推动海上牧场和海上风电建设的建议。农业农村部也在回复中明确指出,虽然探索工作初见成效,但海上风电是否会对海洋牧场中渔业资源产生影响还需要长期监测评估,目前还不具备从国家层面出台相关政策和规划的基础条件。农业农村部同时也表示,将视海洋牧场与海上风电融合发展试点情况和专家研究成果,研究论证成立协调推进机制的可行性。


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