【科技日报】漂浮在海面上,随风浪移动 “三峡引领号”助风电产业走向深远海

  1650 万度

  按照建设规划,到2021年底投产时,“三峡引领号”将每年向粤港澳大湾区输送出1650万度清洁电能,同时减少标准煤消耗5100吨、二氧化碳排放13800吨。

  ◎李晓雨 范 可 陈鹏飞

  本报记者 何 亮

  风从海上来,点亮千万家。

  如何捕“风”抢“机”,把海风转换为清洁能源?近日,粤西海岸传来令人激动的消息:随着带着三叶片的轮毂与机舱在高空稳稳对接,“中国三峡”的风电机组塔筒高高矗立在南海之滨,中国首台漂浮式海上风电试验样机——“三峡引领号”正式完成风电机组吊装。

  这一刻,人与海的交响,宣告我国漂浮式海上风电史有了浓墨重彩的第一笔,拥有完全自主知识产权的中国漂浮式风电机组及基础平台——“三峡引领号”迈出了深远海风能资源获取的探索步伐。

  勇当原创技术“策源地”

  随着近岸资源的开发趋于饱和,海上风电产业逐步走向深远海,水深也随之增加——传统的固定式基础已到了升级换代的重要关头,将风力机安装在漂浮式平台的漂浮式基础是解决这一问题的最佳选择。“由陆向海、由浅到深、由固定基础向漂浮式平台”成为未来风电场建设的必然趋势。

  漂浮在海面上,随风浪移动,听起来不可思议,实际上原理很简单,就是将风电机组安置在水下的漂浮平台(或称浮式基础)上,并通过几根锚索固定在海底的海床上。通常情况下,漂浮平台位于水深30米至200米处。

  要知道,我国有1.8万千米大陆海岸线,海上能源储量大,5—50米水深、70米高度的海上风电,预计可开发资源达到5亿千瓦,漂浮式海上风电技术在我国具有广阔的市场前景。

  2016年开始,相关国家部委陆续出台了《海洋可再生能源发展“十三五”规划》等多个政策性文件,明确要求开展海上漂浮式风电机组以及基础的技术攻关。

  其实,自2015年起,三峡集团就将触角探向了漂浮式海上风电研究,成为我国首个开展以工程为背景的漂浮式海上风电研究的机构,也成为该项原创技术“策源地”。

  2018年5月,三峡集团以《浮式海上风电平台全耦合动态分析及其装置研发》为题,在广东省获批立项省级促进海洋经济发展专项资金科研项目,依托三峡能源集团阳江沙扒百万千瓦级海上风电场开展工程技术攻关,计划在2021年下半年完成一台5.5兆瓦漂浮式海上风电试验样机,目标是开发符合我国南海海洋环境条件、经济适用的新型浮式风机与基础,最终需形成从设计到施工以及装备的成套技术。

  驯服“漂浮式基础”

  听起来简简单单,做起来绝非易事。在接到项目任务时,三峡集团项目团队的很多人心中并没有完全成功的把握。

  原因无他,与国际上已投产的相关项目相比,漂浮式海上风电试验样机具有五个方面的挑战:项目水深浅(水深越浅,漂浮式设计越难);工程海域海洋环境恶劣、台风频发;漂浮式风电机组起步晚,须抗台,载荷大;空气动力、水动力多场耦合作用下漂浮式风机分析计算难度大;相关国际规范对项目适用性不足……国内并无成熟先例,即使是漂浮式技术相对成熟的欧美,经验也不适用于我国浮式海上基础平台设计。

  针对“疑难杂症”,在没有成熟经验可供借鉴的情况下,项目团队开展多次调研,与国内外相关设计、施工、软件开发单位进行大量沟通,有针对性地对漂浮式海上风电平台关键技术展开研究。

  历经三年鏖战,项目团队终于克服研发设计及施工条件限制的诸多难题,在国内首次应用漂浮式风电机组—基础平台—系泊系统及动态电缆一体化分析技术,突破浅水效应下的漂浮式风机机组系泊系统及动态电缆设计研究关键技术,完成了漂浮式风电机组平台及系泊系统的相关研发及勘测设计,开发出了符合我国南海海洋环境条件的新型抗台风型浮式基础。

  此时,轮毂中心高度距海平面约107米、叶轮直径158米、风轮扫风面积相当于3个标准化足球场的“三峡引领号”平稳漂浮在中国南海的粤西海岸。

  

  按照建设规划,到2021年底投产时,“三峡引领号”将每年向粤港澳大湾区输送出1650万度清洁电能,同时减少标准煤消耗5100吨、二氧化碳排放13800吨,并为后期漂浮式风机大规模、商业化应用提供宝贵的实验资料和优化空间。

发布日期:2021年08月18日