深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景研究

李秋博

【摘? 要】海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是近年來(lái)應(yīng)用比較廣泛的一種技術(shù)手段，該技術(shù)在當(dāng)前的發(fā)展過(guò)程中，必然要從近海逐漸朝著深海的趨勢(shì)發(fā)展。本文針對(duì)深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并且結(jié)合實(shí)際情況，提出有針對(duì)性的解決措施，為該技術(shù)在后期的應(yīng)用效果提供有效保障。

【關(guān)鍵詞】深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;應(yīng)用前景

海上風(fēng)力發(fā)電與陸地風(fēng)力發(fā)電相比，在很多方面都可以體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。在與海上風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)利用這種方式來(lái)進(jìn)行發(fā)電時(shí)，其不僅不會(huì)占用土地資源，而且其整個(gè)風(fēng)速比較高，同時(shí)還具有一定的穩(wěn)定性，在視覺(jué)以及噪聲污染方面都比較小。所以近年來(lái)，海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的整體范圍不斷擴(kuò)大，受到了很多國(guó)家的重視和利用。在與測(cè)算距離進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)如果與海岸線的距離比較遠(yuǎn)，那么其整個(gè)風(fēng)速也比較大，這樣發(fā)電量在其中的增加就會(huì)相對(duì)比較明顯。在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)給予更多的關(guān)注和重視，這樣才能夠保證該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的作用和價(jià)值可以得到有效發(fā)揮。

1深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

眾所周知，在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)深海與近海相比，無(wú)論是在環(huán)境方面或者是在該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，都具有一定的難度。深海環(huán)境非常惡劣，同時(shí)還會(huì)存在著海流、潮汐等各種不同類(lèi)型的水文現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)受到長(zhǎng)期以來(lái)的腐蝕、沖刷等各種不同問(wèn)題的影響。由于受到這些因素的影響，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、海底電纜等這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)這些技術(shù)提出的要求越來(lái)越高。但是在與一些近海的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中深海風(fēng)電場(chǎng)在規(guī)劃和建設(shè)過(guò)程中，其重點(diǎn)和難點(diǎn)就是機(jī)組的基礎(chǔ)型式和機(jī)組的安裝方式這兩個(gè)方面。

1.1基礎(chǔ)型式

在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)對(duì)于風(fēng)電機(jī)組而言，在日常運(yùn)作和發(fā)展過(guò)程中在，基礎(chǔ)一直以來(lái)都是其中非常重要的一部分，同時(shí)也是保證可以維持穩(wěn)定工作的重要平臺(tái)之一，更是海上風(fēng)電場(chǎng)在運(yùn)行過(guò)程中非常重要的組成部分之一。在具體應(yīng)用過(guò)程中，其對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目的整個(gè)運(yùn)行質(zhì)量具有非常重要的影響和作用，同時(shí)對(duì)其整個(gè)投資效益的影響也比較大?，F(xiàn)階段，在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)施工以及日常的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用占到海上風(fēng)電總投資的15至25%左右。

在對(duì)其進(jìn)行具體分析的時(shí)候，要結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)基礎(chǔ)是否與海床直接接觸的方式，可以直接將現(xiàn)有的海上風(fēng)電基礎(chǔ)劃分為床式以及漂浮式這兩種不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)形式，又或者可以直接將其劃分成為固基和浮基。其中，在對(duì)其進(jìn)行深入分析和研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中著床式的基礎(chǔ)與陸上風(fēng)電之間具有一定的相似之處。在具體操作過(guò)程中，要通過(guò)鋼樁、沉箱等各種不同類(lèi)型的結(jié)構(gòu)方式，直接將塔筒固定在海床上，該基礎(chǔ)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其一般可以被應(yīng)用在一些近海的領(lǐng)域當(dāng)中，同時(shí)還可以被應(yīng)用在一些已經(jīng)建成的海上風(fēng)電場(chǎng)。該技術(shù)相對(duì)比較成熟，同時(shí)還具有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)。漂浮式基礎(chǔ)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，這一概念的提出最初是來(lái)自于深海油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其主要是指塔筒不會(huì)直接與海床產(chǎn)生直接性的接觸，而是直接通過(guò)錨索或者是直接將纜繩與海底進(jìn)行有效的連接，這樣做的根本目的是為了促使復(fù)電機(jī)組可以直接在某一個(gè)相對(duì)比較固定的區(qū)域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自由移動(dòng)。這種類(lèi)型的基礎(chǔ)在構(gòu)建以及具體應(yīng)用過(guò)程中，雖然仍然處于剛剛研發(fā)和示范階段，但是對(duì)于海洋環(huán)境具有非常強(qiáng)烈的適應(yīng)性特征，所以其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的整體施工難度比較小，同時(shí)運(yùn)維成本也比較低。由此可以看出，深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景相對(duì)比較良好。

漂浮式基礎(chǔ)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其主要會(huì)涉及到四種類(lèi)型，分別是單柱式的平臺(tái)、張力腿平臺(tái)以及半潛式平臺(tái)以及駁船型平臺(tái)。在與這些類(lèi)型進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)單柱式平臺(tái)又可以將其直接稱之為Spar平臺(tái)，如圖1所示。該平臺(tái)在構(gòu)建和具體應(yīng)用過(guò)程中，主要是直接利用固定在浮力罐中心底部的配重來(lái)促使塔筒平臺(tái)在構(gòu)建和具體應(yīng)用過(guò)程中可以具有非常良好的穩(wěn)定性特征。在這種背景下，可以直接在主體浮力的控制和影響下，其自身在其中的良好動(dòng)力穩(wěn)定性能充分發(fā)揮出來(lái)。

1.2機(jī)組安裝

眾所周知，海上的氣候條件非常惡劣，與此同時(shí)，在整個(gè)作業(yè)和施工過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)有效作業(yè)的時(shí)間非常短。所以在整個(gè)機(jī)組安裝過(guò)程中，對(duì)其自身提出的要求雖然比較高，但是同時(shí)這也是最具有風(fēng)險(xiǎn)性的一項(xiàng)施工環(huán)節(jié)。在機(jī)組安裝施工過(guò)程中，如果沒(méi)有得到有效的安裝和落實(shí)，那么將會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)項(xiàng)目的失敗。機(jī)組安裝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其通常情況下會(huì)涉及到安裝平臺(tái)和方式這兩個(gè)環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)作當(dāng)前很多海上的風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)輸、吊裝等方面，主要是直接依托現(xiàn)有的各種不同類(lèi)型船舶來(lái)進(jìn)行操作。與海岸之間的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，在這種背景下其自身的機(jī)組功率也就會(huì)越來(lái)越大。近年來(lái)，在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中已經(jīng)相對(duì)建設(shè)成或者是改裝成了很多具有專(zhuān)業(yè)化特征的海上風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)。該平臺(tái)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其主要會(huì)涉及到一些傳統(tǒng)的起重船或者是安裝平臺(tái)等。其中，自航自升船在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，其不僅可以實(shí)現(xiàn)在海上的自由航行，而且還可以在目標(biāo)區(qū)域范圍之內(nèi)實(shí)現(xiàn)自由的升降。由此可以看出，該船型在某種程度上可以被看作是運(yùn)輸或者是安裝海上風(fēng)電機(jī)組時(shí)非常理想的船型之一。

2深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展前景

根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果可以得出，在現(xiàn)階段全球很多地方的海域單位面積的風(fēng)能儲(chǔ)量是在2×10（kW·h）/m，其本身可以被看作是風(fēng)能資源非常富集的地區(qū)。在與估算結(jié)果進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)階段全球的深海60至900m區(qū)域范圍之內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量在經(jīng)過(guò)測(cè)算之后，確定其大概在17.4×10kW，由此可以看出，深海風(fēng)力發(fā)電的自身潛力非常巨大。除此之外，在與全球區(qū)域范圍之內(nèi)的海域風(fēng)能資源相關(guān)信息和數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)階段而言，南北半球的西風(fēng)帶資源非常豐富，雖然在該區(qū)域范圍之內(nèi)的破壞性天氣發(fā)生頻率比較高，同時(shí)赤道附近以及兩極的海域風(fēng)能資源一直以來(lái)都處于比較匱乏的狀態(tài)。所以在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)南北半球中緯度附近的海域是現(xiàn)階段以及未來(lái)比較適合實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電有效開(kāi)發(fā)的重要區(qū)域。

在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中要結(jié)合實(shí)際情況，意識(shí)到深海風(fēng)力發(fā)電研發(fā)和利用的重要性和必要性。對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段的形勢(shì)而言，在具體操作過(guò)程中，要提前做好一系列的準(zhǔn)備工作，同時(shí)還要落實(shí)相對(duì)應(yīng)的措施，這樣才能夠促使深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)可以在未來(lái)逐漸朝著規(guī)?；内厔?shì)發(fā)展。在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，要結(jié)合實(shí)際要求，對(duì)深海區(qū)域風(fēng)能資源探測(cè)、海床的地質(zhì)條件勘測(cè)工作進(jìn)行起動(dòng)地和落實(shí)。同時(shí)還要做好提前規(guī)劃，這樣有利于對(duì)輸電線路的走向進(jìn)行最終確定。

3結(jié)束語(yǔ)

在當(dāng)前能源需求量一直不斷增加的背景下，近海風(fēng)能資源的減少，深海區(qū)域已經(jīng)逐漸成為風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中的主要領(lǐng)域。我國(guó)應(yīng)當(dāng)提前做好一系列的規(guī)劃，這樣不僅可以滿足當(dāng)代社會(huì)在發(fā)展過(guò)程中的個(gè)性化要求，而且還可以推動(dòng)深海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

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