王磊　王娜

自2009年以來，我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展的階段，技術(shù)上迅速走向成熟，大型兆瓦級機組開始逐漸成為市場的主打產(chǎn)品，隨著國家能源局政策上的大力支持，現(xiàn)階段海上風(fēng)電的發(fā)展也勢在必行，本文從市場化的角度深入剖析了海上風(fēng)力發(fā)電機組漂浮式基礎(chǔ)平臺的市場化可行性，為實現(xiàn)此項創(chuàng)新工程做了前期準(zhǔn)備。

隨著陸地風(fēng)電資源的開發(fā)，現(xiàn)在國內(nèi)可開發(fā)的優(yōu)質(zhì)風(fēng)電資源逐漸減少，海上風(fēng)電潛在開發(fā)量巨大，并且沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，能源需求大需要，所以需要積極開展海上風(fēng)力發(fā)電項目。

海上風(fēng)電具有優(yōu)勢：一是海上風(fēng)速較大，年利用率高。二是海上區(qū)域廣闊，允許風(fēng)機大型化，單機發(fā)電量高。三是減少電力運輸成本，沿海城市經(jīng)濟發(fā)達，用電量較高，有效減少西部電力產(chǎn)能，可以緩解產(chǎn)能過剩。

行業(yè)現(xiàn)狀

現(xiàn)有的海上風(fēng)力發(fā)電裝置基本上是在海底打樁后架起來，與陸地上的差別不大。這樣的風(fēng)力發(fā)電機大多架設(shè)在淺海水域，水深一般不超過30米。很可惜，這種技術(shù)運用于中國漫長的沿岸淺水水域?qū)⑦_不到應(yīng)有的經(jīng)濟效果。眾所周知，在冬季，中國海面上的風(fēng)向是沿岸南下，在夏季則北上。風(fēng)力強度則是離岸越近越弱。一般來說，海上風(fēng)力發(fā)電裝置的造價是陸地上的兩倍。所以要達到理想的經(jīng)濟效益，海上風(fēng)力發(fā)電裝置的發(fā)電也必須是陸地上的兩倍。這在中國沿岸淺水區(qū)域由于風(fēng)弱而不可能，只能在離岸30公里外的水域才能達到。但是，那里的水深都在40米以上，深至千米。

約二十年前，歐美開始開發(fā)用于海上承載風(fēng)電機的浮動平臺結(jié)構(gòu)。實際上，當(dāng)時的海洋工程設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成熟，設(shè)計建造的海洋工作平臺主要運用于海底石油開發(fā)，可以深至數(shù)千米。承載風(fēng)電機的浮動平臺結(jié)構(gòu)只不過是此類技術(shù)的一種簡單運用。所以，近十多年來，出現(xiàn)十多種浮動平臺應(yīng)用于承載風(fēng)力發(fā)電機。

技術(shù)解決方案

海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)利用半潛式平臺作為發(fā)電系統(tǒng)的安裝平臺，平臺本身需要具有錨泊定位系統(tǒng)使整個平臺具有較高的穩(wěn)定性，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電通過海底預(yù)埋電纜并網(wǎng)。整個系統(tǒng)分為四大部分，半潛式漂浮平臺、平臺定位穩(wěn)定系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、海底輸電線路。

漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機可以把海上豐富的風(fēng)力資源轉(zhuǎn)化為“綠色的”低成本的電能。這種電能的成本比火電廠的電能成本更低。通過把低成本的漂浮式風(fēng)力發(fā)電機安置在海邊的強風(fēng)區(qū)域，利用低成本、無方向性的漂浮式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機來發(fā)電。

一旦在全世界的強風(fēng)區(qū)域都充分發(fā)展和建立這種漂浮式海上風(fēng)電場，那么海上風(fēng)能將可替代火力發(fā)電成為主要的電力來源。同時，由于風(fēng)能取之不盡及對環(huán)境不造成污染，大量的交通工具可利用風(fēng)電而放棄汽油，這將是能源界的巨大進步。隨著石油用量的降低，大氣污染、氣候變化等問題也將隨之緩解，地球環(huán)境將更加清潔、安全、適宜居住。

半潛式漂浮平臺上部為風(fēng)機安裝平臺，下部為箱式下船體，用支撐立柱連接海上鉆井平臺。此外，在下體與下體、立柱與立柱、立柱與平臺本體之間還有一些支撐與斜撐連接。下浮體潛入海下一定的深度，只留部分立柱和上部平臺，以躲開海上強烈的風(fēng)浪作用，提高穩(wěn)定性。

平臺穩(wěn)定系統(tǒng)即為錨泊定位系統(tǒng)，常規(guī)的錨泊定位系統(tǒng)通常由輻射狀布置的八個錨組成，用鏈條或鋼繩與平臺連接。水深超過300～500米時，需要采用動力定位系統(tǒng)或深水錨泊定位系統(tǒng)。動力定位系統(tǒng)是船舶聲納系統(tǒng)的發(fā)展，在這種系統(tǒng)中，信號由平臺發(fā)給或收自裝在海底的傳感器。深水錨泊系統(tǒng)，需用大量鏈條，靠供應(yīng)船運載。半潛式鉆井平臺由于下體都浸沒在水中，其橫搖與縱搖的幅值都很小，有較大影響的是垂蕩運動。由于風(fēng)浪較大并且風(fēng)機運行存在推力和扭矩，所以平臺加裝一個重錘鐘擺裝置，增加設(shè)備的穩(wěn)定性。

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)分為水平軸風(fēng)機和垂直軸風(fēng)機兩種。水平軸風(fēng)機運行過程中，會承受較大的推力和左右方向的扭矩，所以裝備水平軸風(fēng)機的發(fā)電平臺主要考慮需要抵抗風(fēng)機傾覆力。垂直軸風(fēng)機主要承受水平面方向的扭矩和一定的推力。

海底輸電線路建設(shè)是復(fù)雜工程，需要專業(yè)人員根據(jù)地形勘探線路，遵循安全可靠、經(jīng)濟合理、利于施工及維護等選擇一條可行性高的線路。電纜選擇必須考慮防水耐壓，如果地形特殊還需要考慮電纜是否需要鎧裝?？傊５纂娎|敷設(shè)需要專業(yè)人員進行考察勘探后由專業(yè)人員進行敷設(shè)。

可行性

海上漂浮式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)無論從市場化成本方向考慮還是技術(shù)上可實現(xiàn)性方向考慮都是開發(fā)風(fēng)電系統(tǒng)的一個新的方向，為海上平臺、風(fēng)力發(fā)電、海底電纜敷設(shè)等集合的綜合性工程。海上風(fēng)電資源豐富，而且可以為沿海城市提供高質(zhì)量的清潔能源，具有良好的開發(fā)前景。希望政府和合作商可以提供資金支持，使此項目可以進行生產(chǎn)。對中國的清潔能源事業(yè)穩(wěn)定向前推動。