——“长星风电”海上组合式漂浮风力发电专用技术的研发及应用
2011年3月日本福岛核电站核泄漏所造成的辐射危机,极大地暴露了核电发展的弊端,使风能、太阳能等绿色可再生能源呈现出越来越大的资源优势和发展潜力。在众多可再生能源中,风能以其资源无尽,成本低廉,技术最成熟,最具规模开发条件和发展前景,成为当前最具商业开发价值的能源。据统计,全球风能可利用资源量为72万亿千瓦。即使只成功利用了其中的20%,依然相当于世界能源消费量的总和或电力需求的7倍。
作为中国风电产业发展的领军企业,山东长星风电科技有限公司专业致力于风能利用技术的自主创新和研发。2010年,长星风电继首创“高速同步无刷励磁全功率变流风力发电技术”之后,凭借自身领先世界的技术实力和国际化视野,又率先在世界上发明了“海上组合式漂浮风力发电专用技术”,开启了海上风电向深海发展的新的时代,成为引领世界海上风电产业发展的先锋力量。
1. 风电产业的发展看海上
近几年来,随着陆地风能资源开发殆尽,土地资源日趋紧张,以及海上风电技术的日益成熟,风电产业向海上发展已成为必然趋势。可以预见,在未来几年甚至更长时间内,海上风电将成为世界风电产业发展的主要方向和制高点。
1.1 海上风能储量丰富,但开发利用仍处于起步阶段
在全球,海洋占了地球表面积的70%以上,在海上建设风电场不仅具有广阔的空间,而且风力和风能密度大,有着巨大的发展潜力,但是一直以来,由于海上风电技术复杂,安装、运行、维护成本高,开发利用程度很低,仍处于起步阶段。截至2010年底,世界海上风电装机容量累计实现 3117.6MW,仅占全球风电装机总量的1.6%。
在中国,据中国气象科学研究院初步探明,可开发和利用的风能总储量约为10亿千瓦,近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦,是陆地风能资源的三倍以上,水深30米以上风能资源更为丰富,而2010年中国海上风电累计装机容量仅为106MW,开发利用率不足1%。丰富的储量和尚未开发的状况无不预示着海上风电巨大的发展潜力。
1.2与陆上风电相比,发展海上风电具有显著优势
风能资源更为丰富。海上风力资源丰富,比陆地风力发电量大。通常,离岸10km的海上风速要比沿岸陆上高出25%;
年利用小时长。陆上风电机组年平均利用小时数一般在2000-2300小时之间。但根据国外经验,海上风电机组的年平均利用小时数一般在3000小时以上,有的高达4000小时左;
风能质量好,风机寿命较长。由于海上风力资源更为稳定,风速较陆上更高,风切变更小,湍流强度小,有稳定的主导方向,因此机组运行稳定、寿命长,不需要很高的塔架,单机能量产出较大;
易于大型化、规模化发展。由于海上风电机组距离海岸较远,对噪音要求较低,同时受噪声、景观、鸟类、电磁干扰等问题限制较小,且运输便利,因此更易于向大型化、规模化发展,在一定程度上降低单位发电成本;
海上风电不占用土地资源,不涉及土地征用等问题,且接近沿海用电负荷中心;
海上风能的开发利用不会造成大气污染和产生任何有害物质,可减少温室气体排放,环保价值可观。
1.3 各国政府的大力扶植
作为一个新兴朝阳产业,海上风电的发展离不开政府的大力扶持。自2005年以来,海上风电发展提速,世界各国纷纷出台风电配额、补贴、规定上网电价等优惠政策及发展规划鼓励海上风电的发展。
根据欧盟提出的海上风电发展规划,到2020年海上风电装机容量将达到4000万千瓦、到2030年达到1.5亿千瓦,2011年4月,美国提出,到2020年海上风电装机将达1000万千瓦,到2030年实现5400万千瓦。2010年,中国国家能源局出台《海上风电开发建设管理暂行办法》并制定了海上风电发展规划。国家计划2020年前在江苏南通、盐城、上海、山东鲁北等海域重点建设几个百万千瓦级大型风电基地,并初步形成江苏和山东沿海千万千瓦级风电基地。在其他海域,发挥经济优势和市场优势,因海制宜,重点建设数十个10万千瓦级的海上风电场。到2015年,我国海上风电累计装机有望达到500万千瓦;到2020年,海上风电累计装机有望达到3000万千瓦。
2. 海上风电的未来在深海
“风电产业的发展看海上,海上风电的未来在深海”。目前,在风电资源评估、装备技术及勘探、施工综合技术不断进步的支撑下,海上风电正呈现出由近海向离岸几十公里的深海方面发展的趋势。
深海区域意味着更丰富的资源和更广阔的发展空间。通常,深海区域的风力资源比近海区域更为丰富,据统计,美国海域在水深60~900m处的海上风力资源达到1533 GW,30~60m处的海上风力资源为541GW, 而近海0~30 m的水域只有430GW(见图1)。根据中国国家发展和改革委员会能源研究所等机构的研究,中国近海10m、20m、30m水深以内的海域风能资源分别约为1 ×108 k W、3 ×108 k W和4.9 ×108 k W,如果按照美国海域的数值比例计算,中国深海60~900m处的海上风能资源将占约17.4 ×108 k W,这就意味着随着水深和离岸距离的增加,风能储量将成比例增长。此外,深海风电场不会对海岸景观、航道和环境等造成不利影响,更有利于科学规划。
2011年7月,中国国家能源局和国家海洋局联合制定的《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》明确提出,海上风电场原则上应在离岸距离不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时海域水深不得少于10米的海域布局。随着浅海域风力发电场日渐难以满足风能产业发展的要求,海上风电向深海发展已成必然。
3. 海上风电发展现状及趋势
3.1 发展现状
欧洲是世界上海上风电技术发展最早的地区,也是风电技术最成熟的地区。目前全球90%以上的海上风电装机容量都分布在欧洲。近年来,在欧洲海上风电成功经验的鼓励下,近年来, 北美、 亚洲各国也加入到海上风电的开发行列中。2010年中国实现零的突破,建成第一个海上风电项目,同时美国也批准投建100万千瓦海上风电项目。据全球风能理事会(GWEC)统计,2010年全球风电装机容量累计达194.4吉瓦,占全球电力需求的2%,按照现在的发展速度,到2020年风能将满足全球12%的电力需求,到2030年更可达到22%,而在当前陆上风电发展已经触顶的情况下,海上风电将成为未来风电产业发展的主要增长点。
3.2 发展趋势
作为中国风电产业发展的领军企业,山东长星风电科技有限公司专业致力于风能利用技术的自主创新和研发。2010年,长星风电继首创“高速同步无刷励磁全功率变流风力发电技术”之后,凭借自身领先世界的技术实力和国际化视野,又率先在世界上发明了“海上组合式漂浮风力发电专用技术”,开启了海上风电向深海发展的新的时代,成为引领世界海上风电产业发展的先锋力量。
1. 风电产业的发展看海上
近几年来,随着陆地风能资源开发殆尽,土地资源日趋紧张,以及海上风电技术的日益成熟,风电产业向海上发展已成为必然趋势。可以预见,在未来几年甚至更长时间内,海上风电将成为世界风电产业发展的主要方向和制高点。
1.1 海上风能储量丰富,但开发利用仍处于起步阶段
在全球,海洋占了地球表面积的70%以上,在海上建设风电场不仅具有广阔的空间,而且风力和风能密度大,有着巨大的发展潜力,但是一直以来,由于海上风电技术复杂,安装、运行、维护成本高,开发利用程度很低,仍处于起步阶段。截至2010年底,世界海上风电装机容量累计实现 3117.6MW,仅占全球风电装机总量的1.6%。
在中国,据中国气象科学研究院初步探明,可开发和利用的风能总储量约为10亿千瓦,近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦,是陆地风能资源的三倍以上,水深30米以上风能资源更为丰富,而2010年中国海上风电累计装机容量仅为106MW,开发利用率不足1%。丰富的储量和尚未开发的状况无不预示着海上风电巨大的发展潜力。
1.2与陆上风电相比,发展海上风电具有显著优势
风能资源更为丰富。海上风力资源丰富,比陆地风力发电量大。通常,离岸10km的海上风速要比沿岸陆上高出25%;
年利用小时长。陆上风电机组年平均利用小时数一般在2000-2300小时之间。但根据国外经验,海上风电机组的年平均利用小时数一般在3000小时以上,有的高达4000小时左;
风能质量好,风机寿命较长。由于海上风力资源更为稳定,风速较陆上更高,风切变更小,湍流强度小,有稳定的主导方向,因此机组运行稳定、寿命长,不需要很高的塔架,单机能量产出较大;
易于大型化、规模化发展。由于海上风电机组距离海岸较远,对噪音要求较低,同时受噪声、景观、鸟类、电磁干扰等问题限制较小,且运输便利,因此更易于向大型化、规模化发展,在一定程度上降低单位发电成本;
海上风电不占用土地资源,不涉及土地征用等问题,且接近沿海用电负荷中心;
海上风能的开发利用不会造成大气污染和产生任何有害物质,可减少温室气体排放,环保价值可观。
1.3 各国政府的大力扶植
作为一个新兴朝阳产业,海上风电的发展离不开政府的大力扶持。自2005年以来,海上风电发展提速,世界各国纷纷出台风电配额、补贴、规定上网电价等优惠政策及发展规划鼓励海上风电的发展。
根据欧盟提出的海上风电发展规划,到2020年海上风电装机容量将达到4000万千瓦、到2030年达到1.5亿千瓦,2011年4月,美国提出,到2020年海上风电装机将达1000万千瓦,到2030年实现5400万千瓦。2010年,中国国家能源局出台《海上风电开发建设管理暂行办法》并制定了海上风电发展规划。国家计划2020年前在江苏南通、盐城、上海、山东鲁北等海域重点建设几个百万千瓦级大型风电基地,并初步形成江苏和山东沿海千万千瓦级风电基地。在其他海域,发挥经济优势和市场优势,因海制宜,重点建设数十个10万千瓦级的海上风电场。到2015年,我国海上风电累计装机有望达到500万千瓦;到2020年,海上风电累计装机有望达到3000万千瓦。
2. 海上风电的未来在深海
“风电产业的发展看海上,海上风电的未来在深海”。目前,在风电资源评估、装备技术及勘探、施工综合技术不断进步的支撑下,海上风电正呈现出由近海向离岸几十公里的深海方面发展的趋势。
深海区域意味着更丰富的资源和更广阔的发展空间。通常,深海区域的风力资源比近海区域更为丰富,据统计,美国海域在水深60~900m处的海上风力资源达到1533 GW,30~60m处的海上风力资源为541GW, 而近海0~30 m的水域只有430GW(见图1)。根据中国国家发展和改革委员会能源研究所等机构的研究,中国近海10m、20m、30m水深以内的海域风能资源分别约为1 ×108 k W、3 ×108 k W和4.9 ×108 k W,如果按照美国海域的数值比例计算,中国深海60~900m处的海上风能资源将占约17.4 ×108 k W,这就意味着随着水深和离岸距离的增加,风能储量将成比例增长。此外,深海风电场不会对海岸景观、航道和环境等造成不利影响,更有利于科学规划。
2011年7月,中国国家能源局和国家海洋局联合制定的《海上风电开发建设管理暂行办法实施细则》明确提出,海上风电场原则上应在离岸距离不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时海域水深不得少于10米的海域布局。随着浅海域风力发电场日渐难以满足风能产业发展的要求,海上风电向深海发展已成必然。
3. 海上风电发展现状及趋势
3.1 发展现状
欧洲是世界上海上风电技术发展最早的地区,也是风电技术最成熟的地区。目前全球90%以上的海上风电装机容量都分布在欧洲。近年来,在欧洲海上风电成功经验的鼓励下,近年来, 北美、 亚洲各国也加入到海上风电的开发行列中。2010年中国实现零的突破,建成第一个海上风电项目,同时美国也批准投建100万千瓦海上风电项目。据全球风能理事会(GWEC)统计,2010年全球风电装机容量累计达194.4吉瓦,占全球电力需求的2%,按照现在的发展速度,到2020年风能将满足全球12%的电力需求,到2030年更可达到22%,而在当前陆上风电发展已经触顶的情况下,海上风电将成为未来风电产业发展的主要增长点。
3.2 发展趋势