如何攻克漂浮式海上风电关键技术研发与工程示范难题?

How to Research and development of key technologies and engineering demonstration of floating offshore wind power

问题年度:2021 问题类型:产业与技术问题 学科领域:海洋装备 学科细分归类:

推荐机构:中国能源研究会

海上风电 半潜式基础 漂浮式风电机组 动态海缆 水池实验

问题描述

(1)发展深海漂浮式海上风电技术符合国家产业发展要求。国家发改委、国家能源局、国家海洋局、工信部等在深海漂浮式海上风电技术研发方面一直以来积极倡导并提供各种支持。

(2)深海风能资源丰富,且深远海浮式风电对于近海养殖、旅游、航运等的影响远远小于近海风电,发展深海漂浮式海上风电已成为行业共识。

(3)我国近海风电资源已被瓜分殆尽,尽快开展深海漂浮式海上风电技术研发与样机示范,有利于在深远海海上风电资源竞争中占据优势。

问题背景

我国海上风电已进入大规模发展阶段,然而目前其开发能力还仅局限于近海浅水海域,随着开发进程的加快及技术革新,海上风电走向深海是行业发展的必然。深海风能储量丰富,深远海漂浮式海上风电技术研发与应用市场广阔,以中国为例,中国深远海海上风能储量大约是近海风能储量的1.7倍,中国水深超过50米的海域蕴藏的风能储量超过了1268GW,在整个海上风能储量的占比超过60%,若放到全球来看这个比例将更大,欧洲和日本更是达到了80%。并且深远海漂浮式海上风电对于近海养殖、旅游、航运等的影响将远远小于近海风电,后期风电场退役时,漂浮式海上风电的拆除成本也更低。总之,海上风电走向深海已成为行业共识,目前,欧洲、美国、日本、韩国等都在纷纷规划深远海海上风电场,漂浮式海上风电技术在国内国际市场中前景广阔。

最新进展(截止问题发布年度)

在海上浮式风机的开发上,英国、挪威、丹麦、德国、日本等国家走在前列。据不完全统计,国外已有10余种海上浮式风机概念进行了样机测试,包括 Statoil Hywind Demo(2.3MW,SPAR 型风机)、Principle Power WindFloat(2MW,半潜)、IdeolFloatgen(2MW,半潜)、Fukushima FORWARD(7MW,半潜)、Fukushima HAMAKAZE(5MW,SPAR)等。其中 Hywind 概念已经成功商业化。2017年10月,位于英国苏格兰北海岸的全球首座漂浮式海上风电场正式投产运营。该风电场采 Hywind SPAR 型浮式风机概念,总装机容量30MW,共5台,场址水深范围 96-110m。

国内在海上浮式风机的开发进展上落后于国外。2013 年国家 863 计划启动了两个漂浮式风电项目研发,湘电风能承担了“基于钢筯混凝土结构的海上风电机组局部浮力基础研制”,金风科技承担了“浮筒或半潜平台式海上风电机组浮动基础关键技术研究及应用示范”,但两个项目均未得到工程示范应用,未通过科技部验收。2016 年,上海市启动了在东海海域安装浮式风机项目的可行性研究工作,最新计划于 2021 年底前完成两台在水深 40 余 m 海域的漂浮式风电机组基础的建设工作,与 300MW 常规固定式基础海上风电工程同步并网。2018年,中国船舶重工集团海装风电股份有限公司获批了国家工业和信息化部高技术船舶科研项目“海上浮式风电装备研制”。2018 年,三峡集团获得了广东省支持的《浮式海上风电平台全耦合动态分析及其装置研发》项目,依托三峡广东阳江项目,采用明阳智能提供的风电机组,预计 2021 年完成样机的研制与安装。截至目前国内还未有自主成熟的浮式风机方案。

综上所述,无论是国内国外,漂浮式海上风电已引起了各大企业和研究机构的强烈关注,并且在漂浮式海上风电基础、海上风电样机示范方面国内外都已取得了一定的研究成果,虽然漂浮式海上风电技术目前仍主要掌握在欧美国家手中,但漂浮式海上风电技术研发和示范研究已成为行业发展的趋势和必然。

重要意义

开展深海漂浮式海上风电技术研发与样机示范项目探索,有利于我国掌握技术制高点,在深远海海上风能资源竞争中占据优势,有利于储备研发力量,为将来大规模开发深远海资源奠定基础,同时,也为“一带一路”和“走出去”战略打下基础的良好契机。