7月3日,全球单体容量最大的漂浮式风电平台“明阳天成号”在广州南沙正式完成安装,这也是全球首个在一个漂浮式基础上安装两座风机的海上风电平台,总容量达到16.6兆瓦。
据测算,“明阳天成号” 正式投运后,平均每年可发电约5400万度,能满足3万户三口之家一年的日常用电。
创新性双风机设计,展现中国制造实力
“明阳天成号”由一个漂浮在海面上的“Y”字形漂浮式基础以及安装矗立在“Y”字形中心连接点上的一个“V”字形塔架构成。
完工效果图
在“Y”字形漂浮式基础的三个端点上各有一个橄榄球形浮筒,而在“V”字形塔架的两端则是2台风机,再加上黄白相间的涂装,使整座平台看上去像一座“海上摩天轮”,美丽又科幻,与传统的“风车”造型的海上风电平台有着鲜明的不同。
“随着浅海的海上风电发展逐渐饱和,深远海就成为全球海上风电发展的趋势。”明阳集团漂浮式风机设计平台总设计师王超介绍,要走向深远海就会面临两大挑战:第一,深远海会有更加恶劣、极端的海洋环境,比如台风,极端的海况海浪等;第二,更高的成本造价。抗风浪、降成本,成为漂浮式风电平台必须解决好的两个问题。
“明阳天成号”的漂浮式基础长117米,宽105米,高39.5米,总重8000多吨,是整座平台在深远海“安身立命”的关键。据介绍,为提升产品市场竞争力,该平台并未采用海洋工程中常见的纯钢结构形式,而是选用钢混结构,这一改变不但可以提高建造效率,还可以降低成本达50%以上。
“整个漂浮基础由34个混凝土管节组成。因为混凝土结构分成一个个管节,可以在陆地上进行批量化制造,建造效率更高。而且高强度水泥的成本要比钢的成本低,可以有效地把风机的造价给降下来。”中国船舶黄埔文冲漂浮式风电平台项目经理蒋巍说。
漂浮式风电平台浮于海面之上,必须依靠系泊链固定,就像船的锚链一样。传统的漂浮式风电平台采用多点系泊,多个链条从多个方向固定平台,而“明阳天成号”创造性地采用单点系泊,只固定“Y”字形漂浮式基础上的一个点。
“采用单点系泊,台风来的时候,风电平台就能自适应地绕着那个点跟着台风的方向360度地转去对风,有效应对抗台风的挑战。” 王超介绍,多点系泊是把浮体约束在那里,台风来了浮体传递下来的载荷都要靠三个点或多个点的系泊链来承受。而单点系泊可以在台风来时自动调整角度,传递到系泊链的载荷也就没有那么大。这大大提高了平台在台风天气中安全性和稳定性。
据测算,“明阳天成号”在海上可经受72米/秒的风速和30米波高的极端考验。
与传统的海上漂浮式风电平台不同的是,“明阳天成号”拥有两个风机,一个平台搭载两个风机是全球首创,每个风机的容量都为8.3兆瓦,总容量达到16.6兆瓦,也成为全球单体容量最大漂浮式风电平台。
双风机设计可以有效减少单位千瓦造价、用海面积和运维成本,将为我国海上风电由近海向深远海发展提供开创性方案。“与同一个浮式基础上立一个风机相比,立两个风机就相当于把浮体的利用率提高了。”王超表示,常规的单风机的浮式风机,两台风机需要配备两个浮体,其成本造价是翻倍的。但用一个浮体来搭配两个风机,对浮体只需进行微小改造。双风轮的方案可能会成为未来海上风电发展的一个主流。此外,用高强混凝土材料应用于浮式基础的建造,也会成为未来主流。
建设海洋绿电,为新兴产业提供绿色能源
与陆上风电相比,海上风电具有风力资源更加丰富、不占用土地、输电成本低损耗少等诸多优势。我国海上风能资源非常丰富,拥有1.8万公里的海岸线,近海水深5至50米范围内,风能资源技术开发量为5亿千瓦,我国深远海风能可开发量则是近海的3到4倍以上。
根据中国可再生能源学会统计,截至2023年底,我国沿海12个省市区已建成160多个海上风电场,共安装了7000多台海上风电机组,装机规模总计超过3900万千瓦,相当于1.7个三峡水电站。这些海上风电在辽阔的海洋上产生了丰富的绿色电力。
据介绍,目前我国海上风电正由省管海域向深远海开拓,沿海各省份规划的专属经济区海上风电项目已达1.5亿千瓦。在专属经济区,不仅风力更强劲,对交通、军事、渔业、环境等影响也更小。因此,以“明阳天成号”为代表的漂浮式风电平台有望成为主流,推动海上风电产业发展实现二次跨越。
我国建立了全球最完善、成本最优的新能源产业链,有力支持着全球向新能源转型和应对气候变化。据介绍,随着规模效应的不断增强,以及智能电网、储能、自发自用等技术的发展,海上风电的成本有望进一步降低、应用会更加广泛,可为电解制氢、绿色化工、算力中心等战略新兴产业提供廉价、可控的绿色能源。