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2025-01-18 來源:龍源設計院 瀏覽數:474
在全球能源轉型的浪潮中,海上風電以其豐富的資源、廣闊的空間和清潔高效的特性,正逐步成為推動綠色低碳發展的重要引擎。隨著技
在全球能源轉型的浪潮中,海上風電以其豐富的資源、廣闊的空間和清潔高效的特性,正逐步成為推動綠色低碳發展的重要引擎。隨著技術進步、成本下降及政策支持力度的加大,海上風電正以前所未有的速度駛入發展的快車道,開啟了一場波瀾壯闊的藍海新篇章。本文將結合風電機組大型化、深海漂浮式風電以及產業融合三大維度,對海上風電的未來發展趨勢進行剖析,并提出針對龍源電力海上風電的發展建議。
一、風電機組大型化:效能躍升的新篇章
風電機組的大型化是近年來海上風電領域最顯著的趨勢之一。隨著制造工藝的進步和研發能力的增強,風電機組的單機容量不斷攀升,從表1中可以看出,風電機組的單機容量在過去十年中實現了快速增長,從早期的幾兆瓦級躍升至當前的十兆瓦級,甚至已有二十二兆瓦乃至更高容量的機組出現。大型化不僅意味著單臺風電機組能夠捕獲更多的風能,提高發電效率,還減少了單位千瓦裝機所需的設備數量和占地面積,從而降低了基礎設施建設和運維成本。
風電機組大型化的背后,是一系列技術創新的支撐。葉片長度的增加、塔筒高度的提升、支撐系統的增強、傳動系統的優化以及高效發電機的應用,都是實現大型化的關鍵。同時,先進的控制系統和智能算法的應用,使得風電機組能夠更精準地捕捉風向變化,優化發電策略,進一步提升發電效率。這些技術創新不僅推動了風電機組大型化的進程,也為海上風電的可持續發展奠定了堅實基礎。
然而,這一進程也伴隨著一系列挑戰。特別是在臺風等極端天氣條件下,大型風電機組對可靠性的需求更為迫切,機組及其基礎的抗風浪能力成為確保風電場安全運行的關鍵因素。此外,大型機組的運輸與安裝流程變得更為復雜且艱巨,往往需要依賴特定的運輸船舶與吊裝設備。為應對這些難題,亟需政府、企業及高校等科研機構攜手并進,通過綜合規劃產業發展,共同探尋海上風電發展的最佳平衡點。
二、深海漂浮式風電:探索未知的藍海
2024年12月23日,自然資源部印發《自然資源要素支撐產業高質量發展指導目錄(2024年本)》的通知,明確新增海上風電項目應在離岸30千米以外或水深大于30米的海域布局。隨著近海風電資源的逐步開發和新政落地,對海上風電提出了更高的挑戰,預計深海漂浮式風電將成為未來海上風電發展新的增長點。相比固定式海上風電,漂浮式風電能夠突破水深和海底地質條件的限制,將風電場建設在更深、更廣的海域,從而解鎖更多優質的風能資源。然而,深海漂浮式風電也面臨著諸多技術挑戰,如浮式基礎的穩定性、電纜鋪設的復雜性、運維難度的增加等。因此,技術突破成為推動深海漂浮式風電發展的關鍵。
近年來,各國在深海漂浮式風電技術方面取得了顯著進展。各類浮式基礎設計,包括半潛式、單柱式和張力腿式等,已被廣泛應用于示范項目之中。半潛式基礎適用水深通常大于40米,其結構穩定、安裝方便、部署靈活,適用水深范圍較廣,技術較為成熟,缺點是結構重量大,在極端環境條件下波頻運動較大。單柱式基礎適用水深通常要求大于100米,結構通過壓載使平臺的重心遠低于浮心,具有良好的穩定性,柱式結構垂蕩小,但需要吃水較深,對于組裝、運輸和安裝挑戰較大。張力腿式基礎適用水深通常大于60米,平臺通過張緊的筋鍵在水中保持穩定,系泊占用海域面積小,但對重量比較敏感,水平面內運動(縱蕩,橫蕩)較大,平臺需要大剛度張力筋鍵固定,系泊成本較高,安裝過程復雜。隨著持續的設計優化與樣機試驗,浮式基礎的穩定性和經濟性在不斷提升。同時,智能化運維技術的應用也為深海漂浮式風電的運維管理提供了有力支持。通過遠程監控、故障預警和智能決策等手段,運維人員能夠及時發現并處理潛在問題,確保風電場的安全穩定運行。
三種浮式風電基礎型式
深海漂浮式風電市場潛力巨大。隨著技術的不斷成熟和成本的逐步降低,深海漂浮式風電將成為未來海上風電發展的重要方向之一。特別是在一些風能資源豐富但近海資源有限的國家和地區,深海漂浮式風電將成為實現能源轉型和碳中和目標的重要途徑。
三、產業融合:構建多元化發展的新模式
1、海上風能、光能、海洋能同場開發
海上風能、光能、海洋能同場開發是一種創新的能源發展模式,它將海上風電、海上光伏、波浪能、潮流能等多種海上新能源在同一場址進行綜合開發與利用。這種模式的出現,不僅是對傳統能源開發方式的一次革新,更是對可再生能源領域的一次重要探索。江蘇省已于2024年開展了海上光伏和海上風電的同場示范項目申報工作,據悉,“十五五”期間海洋能的綜合應用開發也將成為能源領域的發展重點。
首先,從資源互補的角度來看,海上風能、光能、海洋能各自具有不同的特點和優勢。海上風電具有穩定、可預測性強的特點,而海上光伏則可以利用太陽能進行發電,波浪能和潮流能則能夠捕捉海洋中的動能進行轉換。這些能源在時間上和空間上存在一定的互補性,通過同場開發,可以更加高效地利用這些資源,提高能源的綜合利用率。
其次,同場開發模式通過共享基礎設施和優化運營策略,顯著降低了成本并提高了經濟效益。例如,海上風電場和海上光伏電站可以共享升壓站、海底電纜等基礎設施,減少了重復建設的成本。同時,通過優化運營策略,如協同調度、智能運維等,可以進一步提高能源的生產效率和可靠性,降低運維成本。
最后,海上風能、光能、海洋能同場開發模式促進了技術創新與產業升級。這一模式的實施需要先進的技術支持和創新的解決方案,如高效的光伏組件、先進的儲能技術、智能的運維系統等。這些技術的研發和應用不僅推動了可再生能源領域的技術進步,還促進了相關產業的升級和發展。
2、海上風漁融合
海上風漁融合是另一種值得關注的產業融合模式。通過在海上風電場發展漁業養殖等產業活動,可以實現風能與海洋資源的綜合利用。一方面,風電場的建設和運行對海洋生態環境的影響有限,且可以為漁業養殖提供電力、減流等有利條件;另一方面,漁業養殖等活動也可以為風電場提供一定的經濟收益和生態服務價值。這種融合發展的模式不僅促進了海洋資源的多元化利用和可持續發展,還推動了風電產業與海洋經濟的深度融合。
在政策支持方面,自然資源部發布的《關于進一步加強海上風電項目用海管理的通知》明確提出了多項政策措施,包括強化規劃管控、厲行節約集約利用海域資源、優化用海審批流程以及堅持生態用海原則等。該通知特別鼓勵立體復合利用海域資源,支持在已確權的海洋油氣開發區、深遠海養殖區等已開發的海域內建設海上風電項目,并倡導采用“風電+”綜合開發利用模式,實現“一海多用”。廣東省和福建省也積極響應,出臺了相應的政策措施。值得一提的是,全球首個漂浮式“風漁融合”項目“國能共享號”已成功收獲首批融合養殖大黃魚,并成功應對了超強臺風等極端天氣挑戰。此外,“明漁一號”等實踐項目也取得了顯著成效。這些成功案例不僅為風漁融合發展提供了寶貴的經驗,也為我國海洋經濟的持續健康發展注入了新的活力和動力。
全球首個漂浮式風漁融合項目“國能共享號”
3、海上風電制氫
海上風電制氫是海上風電產業融合發展的又一重要方向。通過利用海上風電產生的電力進行電解水制氫,可以將風電這種間歇性的可再生能源轉化為氫能這種可儲存、可運輸的能源形式。氫能具有清潔高效、應用廣泛等優點,是未來能源體系的重要組成部分,為實現能源轉型和碳中和目標提供了新的路徑和選擇。目前,海上制氫面臨著成本較高和消納難等問題的挑戰,相信通過技術創新降低制氫成本,擴大氫能應用領域并加強基礎設施建設以提升消納能力,同時整合可再生能源資源,加強政策引導與國際合作,能夠推動海上制氫產業經濟、高效、可持續地發展。
四、發展建議
一是建議公司深化與風機廠家的合作,推進海上風機一體化設計工作,同時在確保技術可靠的基礎上,積極采用新型技術以提升海上風電發電效率并優化成本結構,同時強化運維管理體系,保障機組持續穩定高效運行。
二是建議龍源電力積極探索深海漂浮式風電技術的發展路徑,加強與國內外相關企業和科研機構的合作,共同推動技術的進步和成本的降低。同時,還應關注新政對深海漂浮式風電的影響,及時調整戰略方向,確保項目的順利推進。
三是建議積極探索海上新能源同場開發的模式,加強與相關企業和科研機構的合作,共同推動技術的創新和應用的推廣。同時,還應注重項目的經濟效益和可持續性,確保項目的順利實施和長期運營。
四是建議積極探索海上風漁融合的發展模式,加強海上風電場場址海域的綜合利用,注重項目的生態環境影響和社會效益,堅持生態優先的發展理念,降低環境影響,建立長期的環境監測機制,做好生態補償和修復預案,確保項目的可持續發展。
五是建議積極探索海上風電制氫的技術路徑和商業模式,加強與氫能企業和科研機構的合作,共同推動技術的進步和成本的降低。同時,還應關注氫能市場的需求和政策變化,及時調整戰略方向,確保項目的順利實施和長期運營。
海上風電作為未來綠色能源供給的重要組成部分,其技術發展趨勢正在趨于多元化。風電機組的大型化、深海漂浮式風電的探索以及產業融合發展共同繪制了一幅波瀾壯闊的藍圖。風電機組的大型化不僅提升了發電效率,降低了成本,還為實現更高層次的能源利用奠定了技術基礎。深海漂浮式風電的興起,則標志著海上風電正逐步向更廣闊的深海領域邁進,解鎖了更多優質資源,展現了巨大的市場潛力。而產業融合的發展模式,則通過風電與光伏、波浪能、潮流能、漁業、氫能等產業的深度融合,實現了資源的最大化利用和經濟的多元化發展,為可再生能源的廣泛應用和可持續發展開辟了新的篇章。未來,隨著技術的不斷進步和政策的持續支持,海上風電必將以更加穩健的步伐,繼續引領全球能源轉型的浪潮,為構建綠色低碳、可持續發展的未來貢獻力量。
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