漂浮式風(fēng)機資料

1、并全力以赴接受漂浮面測試?！科≡诿利惗鴲毫觿?chuàng)造了歷史，成為首世界首臺2.3MW大型飄浮式風(fēng)力發(fā)電機Hywind被運往北海海 域220m海深處，并開始運行。在接下來的兩年里，Hywind風(fēng)力發(fā) 電機將在惡劣的海洋環(huán)境中接受狂風(fēng)巨浪洗禮 發(fā)電這一創(chuàng)新技術(shù)的全的挪威海岸線外的Hywind漂浮式風(fēng)力發(fā)電機，臺由海下漂浮構(gòu)架支撐的大型風(fēng)力發(fā)電機。海下支撐設(shè)備與用于支撐 近海石油鉆塔的設(shè)備類似。這臺風(fēng)力發(fā)電機高出海平面65m或213 英尺，發(fā)電機葉片直徑為82m。設(shè)備安裝在距離Karm?y島東南海域 12km（7.5英里）處，在大約公元1000年，Karm?y島曾是斯堪的納維亞地區(qū)的一個重要酋長總部所在

2、地。正如那些征服了很多邊疆的著名北歐探險家先輩一樣，挪威能源公司，如StatoilHydro,也 向著擁有突破性技術(shù)的新領(lǐng)域發(fā)展。從長遠來看，我們正在進行的 試點工程，有利于漂浮式風(fēng)力發(fā)電機為世界巨大的能源需求量做出重 要的貢獻。StatoilHydro公司技術(shù)&新能源（TNE）部執(zhí)行副總裁 Margareth ?vrum在去年6月發(fā)布的講話中講到。漂浮式風(fēng)力 發(fā)電機組依然是一項不成熟的技術(shù)，商業(yè)化進程及在風(fēng)電場大規(guī)模建 設(shè)仍需要很長的路要走。Margareth ?vrum說。我們對Hywind試 點的期望，是測試出風(fēng)浪是如何影響整個裝置，以此了解如何優(yōu)化操 作概念和識別技術(shù)差距。 Stato

3、ilHydro公司資產(chǎn)管理經(jīng)理Sjur巳 Bratland，在去年10月份與POWER雜志談到了 Hywind項目。項 日的總成本大約為4億挪威克朗（NOK）大約0.71億美元。 Bratland說。然而，Hywind示范項日是一次性樣機，樣機的成本不會影響Hywind漂浮式風(fēng)機的商業(yè)化生產(chǎn)成本，而商業(yè)化生產(chǎn)的 成本會較低。 StatoilHydro在Hywind項日上的花費為3.41億 克朗，而Enova公司提供了大約0.59億克朗。Enova公司是一家國 有公司，支持挪威能源生產(chǎn)和使用過程中的環(huán)保變革技術(shù)。漂浮式風(fēng)力發(fā)電機是首臺由海上漂浮式構(gòu)架支撐的大型風(fēng)力發(fā)電機，圖 1 Hywind漂浮

4、式支架與海上石油鉆井所用的支架類似西門子在丹麥的風(fēng)力能源部負責(zé)生產(chǎn)風(fēng)機，法國德克尼普公司負責(zé)搭建漂浮系統(tǒng)，而耐 克森公司負責(zé)生產(chǎn)和布置連接到陸地的電纜線。后續(xù)的組裝在斯塔萬 格港附近的?m?y Fjord地區(qū)進行，Hywind測試設(shè)備去年6月份被拖 運到Karm?y島附近海面的安裝點，將進行為期兩年的測試。8月， Hywind接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并開始發(fā)電。Hywind項目是StatoilHydro公司將其在近海石油和天然氣業(yè)務(wù)中獲得的豐富經(jīng)驗應(yīng)用于解決可再生能源項日的典范。Hywind漂浮式風(fēng)力發(fā)電機在不超預(yù)算的情況 下按期交付。同時令人欣喜的是，在整個項日開發(fā)過程中沒有任何嚴(yán) 重的有關(guān)健康、安全或

5、環(huán)保的事件發(fā)生。 挪威的電力工業(yè) 挪 威是世界最富有及人均資本儲備最多的國家之一。據(jù)美國中央情報局 2009年估計，其人口總數(shù)約為4?660?539。全國總體電力生產(chǎn)量約為1427億kWh，總用電量約為1288億kWh。美國中央情報局同時 估計，挪威出口電量大約是173億kWh，而進口電量約是34.5億 kWh。日前，挪威主要依靠可再生能源發(fā)電，水力發(fā)電超過99%。干旱時節(jié)，挪威主要從火力和核能發(fā)電廠進口電能。從對水力的利用 率可以看出，挪威的水力發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施幾乎已經(jīng)沒有可開發(fā)的空間。 挪威也擁有大量的化石能源，是世界第二大石油出口國。而石油和天 然氣的生產(chǎn)已經(jīng)不斷趨于平穩(wěn)。另外，挪威仍占有歐

6、洲剩余石油和天 然氣大約一半的存貯量。日前，挪威幾乎可以通過水力發(fā)電自給自足。Bratland說。然而，官方聲明在水力發(fā)電開發(fā)領(lǐng)域，挪威 已經(jīng)沒有大的開發(fā)空間。考慮電力供應(yīng)及預(yù)期增長的用電量，將存在 區(qū)域性挑戰(zhàn)。我相信，風(fēng)力發(fā)電將有可能成為挪威的一種重要的電力 能源，承擔(dān)預(yù)期增長的用電量和改善風(fēng)電、水電相結(jié)合發(fā)電的規(guī)律性， 從而有助于解決地區(qū)供電問題。然而，挪威風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其是海 上風(fēng)力發(fā)電所面臨的主要機遇是成為歐洲其他國家的電力出口國。挪威日前為止還不是歐盟成員國。但是，斯堪的納維亞國家與歐盟有 著非常緊密的關(guān)系。挪威可以與歐盟成員國保持高度經(jīng)濟一體化和政 治合作。挪威是歐洲經(jīng)濟區(qū)和歐洲

7、自由貿(mào)易協(xié)會簽署國，該組織規(guī)定 歐洲市場可面向所有簽署協(xié)議的國家。 鏈接：項目概況 整個 Hywind風(fēng)力渦輪樣機重約5300公噸，適合水深范圍為 120m700m。 安裝地點是經(jīng)過兩年審核最終選定的。Bratland說。離岸距離短可以減少纜線成本，同時可以縮短到達發(fā)電機的行 程時間。該安裝地點為進行實驗提供了極佳的條件。漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機的長期日標(biāo)是最終可以安裝在更深的海域。與船錨不同 的是，風(fēng)機上的錨索不僅僅躺在海底，而是需要拉至并固定到海底 10 m以下，每根系錨繩與一個重物連接。在安裝地點，項日組修建了一個特定點基座。注圖2大型風(fēng)力發(fā)電 iywind項日涉及的 &本更加受限于離海 有

8、點類似于柱形浮機安裝于挪威Karm?y 海島附 費用之一是電纜線成本，比 距離。Hywind項目依賴一個細長的圓柱形物體， 標(biāo)概念，這個設(shè)計概念是一種獲得專利技術(shù)的水下漂浮式鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)、混凝土壓載水艙，這種方式已經(jīng)用于海上油、氣鉆機業(yè)務(wù)多年，漂浮 結(jié)構(gòu)是一個約為117m長的細長鋼質(zhì)管，一端是底座，另一端為風(fēng)機 法蘭。用壓載水艙填滿的鋼管被運送至安裝地點并立于海面。浮標(biāo)的整個結(jié)構(gòu)被拉至海水中，浮標(biāo)可牽引至100m水深處，與海底三 點系錨相連。重力中心點在海底表面以下，避免風(fēng)機在惡劣的海面上來回擺動?！癏ywind風(fēng)力發(fā)電機后續(xù)服務(wù)由當(dāng)?shù)匚鏖T子技術(shù)服務(wù)人員提供。Bratland說。服務(wù)技師們被分派到

9、這項工作，但是 他們的主要任務(wù)是海上風(fēng)機的維護工作。 Hywind通過GPS進 行實時定位，系泊系統(tǒng)將根據(jù)已經(jīng)設(shè)立的維修程序進行檢驗。此外， Hywind漂浮裝置、所有的系泊載荷、主風(fēng)塔上的構(gòu)架負荷和壓載水 艙的位置都將被實時監(jiān)測。這樣，任何通過計算數(shù)據(jù)獲得的偏差都將 按StatoilHydro的要求被深入調(diào)查和檢驗。當(dāng)?shù)孛癖姡ㄊ虚L在內(nèi)，都為該項日提供了積極的支持，Bratland認為。項日在當(dāng)?shù)氐挠绊懘蠖嗍欠e極的。此次，StatoilHydro沒有嚴(yán)格關(guān)注此項日對海鳥及野生動物所處環(huán)境的影響Hywind僅僅是一個需要進行兩年 測試用的風(fēng)力發(fā)電樣機。Bratland說。因此，當(dāng)局沒有對指定

10、的安 裝地點，要求從環(huán)保角度進行細致的調(diào)查。當(dāng)然，如果我們擴大區(qū)域， 環(huán)境問題就需要考慮在內(nèi)。 創(chuàng)新技術(shù) 西門子風(fēng)力發(fā)電部主 技師Henrik Stiesdal在去年10月份對POWER雜志談到Hywind漂 浮式風(fēng)力發(fā)電機項日是如何從當(dāng)前的創(chuàng)新設(shè)計中獲利的。 “Hywind這種有吸引力的簡單的細長圓柱設(shè)計概念也有不足的地 方。 Stiesdal說。風(fēng)機被系泊并放置在漂浮的平臺上，海水的起伏 導(dǎo)致塔座顛簸搖晃。這些搖晃帶給支架裝置額外的負荷。 為漂 浮支架創(chuàng)建解決方案已經(jīng)成為Hywind設(shè)計方案的核心部分Stiesdal 認為。因此，已開發(fā)了一種先進的適用方案，使用轉(zhuǎn)子葉片偏航系統(tǒng) 來平衡移動

11、。這在開發(fā)并提高了生產(chǎn)功率的同時，最大程度降低了葉 片和塔架的負荷?？刂七@一過程的軟件能夠?qū)⑸洗无D(zhuǎn)子角度成功改變 的信息記錄下來，用于將來減輕波激移動的微調(diào)嘗試。許可問題挪威有關(guān)海上風(fēng)力發(fā)電項日的規(guī)章制度日前還沒有落實到位。有關(guān)海 上可再生能源生產(chǎn)的立法參考文件工作在2009年2月進行了公開聽 證，但是日前仍然沒有展開?！叭鄙俸Ｉ巷L(fēng)電立法已經(jīng)成為Hywind項日的一項挑戰(zhàn)。Bratland說。與挪威海岸管理局和挪威 水資源和能源理事會緊密合做，來解決與安裝Hywind示范項日有關(guān) 的眾多挑戰(zhàn)。其中包括纜線安裝點選擇及漂浮式風(fēng)力發(fā)電機的安裝和 突顯工作。因為這是一個為期兩年的研發(fā)項日，僅需要滿足

12、少量用于陸地風(fēng)力發(fā)電機的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。Bratland表示。如果這項創(chuàng)新的項日獲得成功，挪威將不再只因維京海盜而出名，同時也將因這 一可使國家繁榮富強的新型海上活動而聞名于世。其他漂浮式風(fēng)力發(fā)電機StatoilHydro公司資產(chǎn)管理經(jīng)理Sjur巳Bratland著重提到其他公司也在進行漂浮式風(fēng)力發(fā)電機項日。他說，“例如Sway概 念設(shè)計，而StatoilHydro也參與其中。Sway是挪威一個可再生能源技術(shù)公司，在深海漂浮式風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域具有領(lǐng)先能力。該 公司已經(jīng)向挪威水資源能源理事會申請了一項測試許可。就是在挪威 西海岸?ygarden海域Naturgassparken安裝一臺測試風(fēng)機。樣機

13、的安裝將依賴Enova公司的財政支持，Enova公司是挪威皇家石油 能源部下屬的公共事業(yè)單位。10MW風(fēng)力發(fā)電機的葉片直徑為145m, 這一型號風(fēng)機將使其成為世界上最大的測試風(fēng)機。盡管這座風(fēng)機將用 于海上發(fā)電，但是，Sway公司想要先將這座風(fēng)機在陸地上進行25 年的測試。在陸地測試結(jié)束后移至海上運行。技術(shù)簡介：這是一種全新的海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)一一“漂浮式水上 風(fēng)力發(fā)電船”。這種風(fēng)力發(fā)電船與現(xiàn)在廣泛使用的三漿葉式水平軸風(fēng) 力發(fā)電機差別非常大，幾乎沒有共同之處，它看起來更像是一種特殊 的海洋工程船，它內(nèi)部沒有復(fù)雜的齒輪箱和電控系統(tǒng)，也不使用科技 含量很高的變頻器和逆變器等設(shè)備，是一種技術(shù)門檻不高的海

14、上風(fēng)電 設(shè)備。這種風(fēng)力發(fā)電船的外形結(jié)構(gòu)如效果圖所示，它由漂浮在水上的船 體和固定在船體上表面的塔架組成，在塔架后側(cè)安裝有大量結(jié)構(gòu)相同 的垂直軸風(fēng)輪。發(fā)電船輸出總功率的大小主要取決于風(fēng)輪的數(shù)量，而 風(fēng)輪的數(shù)量取決于塔架的高度和寬度，塔架的高度越高，寬度越寬， 能容納的風(fēng)輪數(shù)量就越多，發(fā)電船輸出功率就越大。因此塔架的建造 高度和寬度對風(fēng)力發(fā)電船的輸出功率大小起決定性的作用。塔架本身 是由鋼結(jié)構(gòu)支架組成的框架式穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可以像建造鋼結(jié)構(gòu)高樓那樣 建的很高很寬，發(fā)展余地非常大。這項風(fēng)力發(fā)電船技術(shù)與現(xiàn)在廣泛使用的水平軸渦輪風(fēng)力發(fā)電機 技術(shù)相比有以下幾個突出的特點：一、這種風(fēng)力發(fā)電船的捕風(fēng)面積大，風(fēng)輪的實

15、度達到100%，并 且利用塔架的特殊構(gòu)造提高了吹到風(fēng)輪葉片上的風(fēng)速，大幅度提高了 風(fēng)能利用率，二、這種風(fēng)力發(fā)電船的整體結(jié)構(gòu)簡單，制造難度低，而 且沒有復(fù)雜的偏航控制裝置和變漿距控制裝置以及電子變流逆變設(shè) 備，技術(shù)門檻低。三、這種風(fēng)力發(fā)電船的主要運轉(zhuǎn)部件都位于密封 的船體內(nèi)部，不容易受到海水和鹽霧的腐蝕，而且沒有復(fù)雜昂貴的電 控系統(tǒng)，因此在使用過程中維修和保養(yǎng)都比較簡單，費用低廉。四、 這種風(fēng)力發(fā)電船自身帶有一個巨大的緩沖蓄能器，它能夠把間歇性和 隨機性變化不定的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成的機械能收集起來暫時儲存在蓄能器 里，然后再平穩(wěn)地釋放出能量，轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的電能，輸送給用戶使用。 所以這種發(fā)電船輸出電能的穩(wěn)

16、定性，調(diào)控性能和并網(wǎng)性能都遠遠高于 水平軸渦輪風(fēng)力發(fā)電機，在很大程度上克服了現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng) 難的技術(shù)瓶頸。五、這種風(fēng)力發(fā)電船在運行過程中可利用的風(fēng)速范 圍很大，從3米/秒到50米/秒風(fēng)速的風(fēng)能都可以有效地轉(zhuǎn)化為電能， 在大風(fēng)浪中能照常發(fā)電。六、這種風(fēng)力發(fā)電船的整體外形結(jié)構(gòu)與大 型海洋工程船舶相似，所以更適合于向超大型化方向發(fā)展，使它能夠 輕易實現(xiàn)單機幾十兆瓦甚至一百兆瓦以上的巨大功率輸出，因此能夠 降低單位千瓦造價，易于大規(guī)模普及應(yīng)用。七、這種風(fēng)力發(fā)電船上使用的風(fēng)輪都是垂直軸風(fēng)輪，因此噪聲要遠低于水平軸風(fēng)力發(fā)電機， 噪聲污染小。這種風(fēng)力發(fā)電船可分為海上型和陸上型兩種形式。海上型就是在 海

17、中安裝一個固定樁，把發(fā)電船栓在固定樁上，在風(fēng)的作用下發(fā)電船 圍繞著固定樁作360度漂浮移動，使發(fā)電船上塔架始終正面迎著風(fēng)， 塔架后側(cè)的風(fēng)輪能夠以最大效率接收風(fēng)能。陸上型就是在陸地上修建 一個圓形水池，在水池中央安裝一個固定樁，然后在這個圓形水池里 把發(fā)電船建造出來，最后向水池內(nèi)注水，使發(fā)電船漂浮起來，其后的 工作過程與海上型一樣。跟海上型風(fēng)力發(fā)電船比起來，由于沒有海浪 的影響，陸上型風(fēng)力發(fā)電船可以建造得更高更大，因此單機輸出功率 就能夠做得更大。要開發(fā)這種風(fēng)力發(fā)電船可以先從陸上型的開發(fā)做 起，從建造成本和建造難度來看，陸上型的建造成本和建造難度都要 低于海上型。等陸上型的開發(fā)出了樣機，經(jīng)過試運

18、行，獲取了大量的 技術(shù)參數(shù)和運行經(jīng)驗后，再進一步開發(fā)海上型風(fēng)力發(fā)電船，會降低開 發(fā)風(fēng)險。要驗證這項風(fēng)力發(fā)電船技術(shù)是否可行，有沒有開發(fā)價值，需要付 出的代價并不高。這種風(fēng)力發(fā)電船上使用的風(fēng)輪是由大量構(gòu)造相同的 垂直軸風(fēng)輪單元組合在一起形成的，只要模擬出其中一個風(fēng)輪單元的 工作狀態(tài)，得到相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)（通過作一個簡單的風(fēng)洞試驗即可實 現(xiàn)），就可以近似推算出整個風(fēng)力發(fā)電船的輸出總功率和單位千瓦造 價等重要數(shù)據(jù)，作為決策的依據(jù)。與將來可能獲得的巨大收益相比， 付出這么一點代價是微不足道的。這是一項完全原創(chuàng)的專利新技術(shù)，如果把這項技術(shù)開發(fā)出來，就 會擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，不會受制于人。等這個產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大

19、起來 之后，還可以大力開拓國際市場，領(lǐng)導(dǎo)世界海上風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的新潮 流。這種風(fēng)力發(fā)電船的制造過程主要依賴于造船技術(shù)和鋼結(jié)構(gòu)技術(shù) 等重工行業(yè)技術(shù)，中國的造船產(chǎn)業(yè)和鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)無論是技術(shù)水平還是 產(chǎn)業(yè)規(guī)模在世界上都是名列前茅的，所以在國內(nèi)開發(fā)這種風(fēng)力發(fā)電船 技術(shù)有著先天的優(yōu)勢。對于想要進入海上風(fēng)電領(lǐng)域?qū)で蟀l(fā)展的風(fēng)電企 業(yè)和投資機構(gòu)來說，這是一個極為難得的發(fā)展和投資機會，如果這項 新技術(shù)開發(fā)出來了，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，就會給投資者帶來極高的回報， 并且使中國的海上風(fēng)電技術(shù)一步跨入世界領(lǐng)先水平！建設(shè)中的“海風(fēng)”發(fā)電機設(shè)想中的海上風(fēng)力發(fā)電站當(dāng)我們在沙灘上感受到海風(fēng)吹拂的時候，有沒有想過這些海風(fēng)也是可以充分 利用

20、的能源？最近，挪威科學(xué)家利用新的技術(shù)開發(fā)出一臺建在海上的風(fēng)力發(fā)電 機，而且是世界上首臺可以漂浮在大海上的風(fēng)力發(fā)電機。與陸地相比，海上的風(fēng)更強更持續(xù)，而且空間也廣闊。大海上沒有密密麻麻 的建筑，也沒有連綿不絕的山巒，風(fēng)在大海上就沒有了阻擋。此前，不少國家已 經(jīng)在海邊建造了一些風(fēng)力發(fā)電站。但是，更多的風(fēng)力資源不是在海邊，而是在茫 茫的大海上，風(fēng)吹到海邊的時候力量已經(jīng)減弱不少了。然而，要利用大海上的這 些風(fēng)力資源也很不容易，因為沒有建造風(fēng)力發(fā)電機的地基。挪威石油公司委托挪威離岸風(fēng)能技術(shù)研究中心的科學(xué)家進行海上風(fēng)能的利 用研究，項目總投資約4億克朗。該項目的技術(shù)總負責(zé)人約翰奧拉夫帶領(lǐng)數(shù)十 名研究人員經(jīng)

21、過數(shù)年的奮斗，開發(fā)出可以在漂浮在海中的發(fā)電機支柱，并于近期 建成一臺。這臺風(fēng)力發(fā)電機有個形象的名字叫“海風(fēng)”，是世界上首臺懸浮式風(fēng) 力發(fā)電機?！昂ｏL(fēng)”發(fā)電機建造在挪威的斯塔萬格地區(qū)的附近海域，每天都有不少游客 到這里觀光，就是為了欣賞漂浮式風(fēng)力發(fā)電機的建設(shè)過程。該發(fā)電機與陸地上的 風(fēng)力發(fā)電機用的材質(zhì)大致相同。不同的是，其在海水下的部分被安裝在一個100 多米的浮標(biāo)上，并通過3根錨索固定在海下120米到700米深處，以便它隨風(fēng)浪 移動，迎風(fēng)發(fā)電。“海風(fēng)”發(fā)電機的功率為2.3兆瓦，其葉片直徑為80米，相當(dāng)于一個標(biāo)準(zhǔn) 足球場的長度。發(fā)電機機艙高出海平面約65米，浮置式的發(fā)電設(shè)備安裝在浮標(biāo) 上。建造它的時候，不是在陸地上組裝完再安裝到海上的，而是通過輪船上的吊 車在海上一點點搭建組裝而成，并根據(jù)實際情況及時調(diào)整。設(shè)計“海風(fēng)”發(fā)電機的關(guān)鍵技術(shù)是讓葉片部分盡量輕一些，以便在海上保持