让风机浮起来,“巨无霸”Haliade-X也将驶向深海

风力发电早已不再是“新鲜事”,它是各国倾力发展可再生能源的有力组成,在“大风车”成为平原风景线的同时,海上风场也开始遍布在世界各个角落。

近几年,中国在海风资源丰富的重点地区如广东、福建、浙江、江苏、山东等地都积极地进行着海上风电基地建设。

中国海域辽阔,海风资源储量充沛,开发海上风电,势必成为能源转型中的必然选择。但随着风机单机装机容量的逐步增大,浅海面积的进一步受限,迈向深水远海成为未来海上风电发展的一大方向。

然而建设海上风电场并不能一概而论。在深水海域和浅水海域建设海上风场的要求完全不同,尽管深水海域风能资源更为丰富,但从浅海走向深海,仍有诸多技术上的挑战

【点击阅读详情】,开拓了在我国东南沿海等台风活跃地区的应用前景。但这远远不够,为了捕获更多风能,Haliade-X也要驶向深水远海。携手合作伙伴海洋工程咨询公司Glosten,GE的工程师们正在探索Haliade-X的浮式平台解决方案及其商用前景。

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Haliade-X是GE目前功率最强的海上风电机组,能承受70m/s的极限风速。该平台采用碳钎维与玻璃纤维复合材料以及具有防腐特性的ProBlade前缘保护系统,能延长维修和使用周期;与此同时,数字化运维技术也能让机组满足智能化运行需求。

工程师们为GE最大功率海上风机Haliade-X设计了一款12兆瓦漂浮版。在这个设计下,该浮式基础需要承载一个高约260米(853英尺),叶轮直径约220米(720英尺)的风机,其每台每年能够产生67千兆瓦小时的电力——可满足约16,000个美国家庭用电。此外,该浮式方案同时配备有先进的控制系统,使其可以被安装在深海水域。

然而,让这些“巨无霸”漂浮在海上实属不易。首先需要将风机放置在浮式平台上,承载着巨大重量的平台要在变幻莫测的洋流和风力下保持稳定漂浮,这就需要考虑到浮式平台和风机之间动态载荷的耦合问题。整体难度之高,就如同把一辆公交车装在一根高高的电线杆上,还要保持垂直稳定。

GE浮式海上风电平台设计图

GE工程师提出的方案则是将Haliade-X 12MW放置在一个由“三条腿”支撑的“张力腿”浮式平台上。其“动态肌腱”能确保平台安全地固定在海底,同时能让它骑乘风浪,降低总体机械负荷。

其实,海上浮式平台在石油天然气行业实践已久,但油气行业常规做法是分别设计平台和放置在平台上的设备,这样会导致沉重的平台设计,提高浮式风电的成本。

区别于油气行业的常规操作,GE采取控制系统协同设计,包括风机、浮式平台和控制算法在内的整个系统同时进行设计,避免了为抵御强劲风浪而增加不必要的负重,从而降低平准化度电成本(LCOE)。

浮式风电向我们展现了诸多优势不仅让我们突破以往技术限制,从而可以去开拓深远海的丰富风能;而且其安装和维护都可在港口进行,不需要面对大海中各种不可控因素,从而降低了海上风电场的安装维护难度,避免了因坏天气造成的计划外成本。

GE的工程师们将不断推动海上浮式风电的发展,发掘深海风能潜力,也将继续作为创新技术的领航员,劈浪前行,为当前全球性能源转型提供切实可行的行业解决方案。

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