国内外海上风电发展现状及海域使用中有关问题分析概要doc

发布日期：2023-12-09342    已浏览 作者: 行业动态

 

	  免费在线 年 第 7 期 国内外海上风电发显现状及 海疆使用中的有关问题剖析 周艳荣 1,2,张 巍 3,宋 强 4 (1 国家海洋局海洋溢油鉴识与伤害评估技术要点实验室 青岛 266033;2 国家海 洋局北海环境监测中心 青岛 266033; 3 青岛理工大学琴岛学院土木匠程系 青岛 266106; 4 青岛酒店管理职业技术学院 青岛 266100 摘 要:文章介绍了国内外海上风电发显现状 ,商讨了海上风电场建设中应当注意的有关问题。提出了海上风电场选址应当从切合海洋功能区划、具备优秀的外面依靠条件和与水文动力等自然条件相适应等角度考虑 ,给出了海上风电场风机平面部署的原则 ; 并指出了海上风电场运转后保护工作的难度和重要性。 关 键 词 :海上风电 ;风电机组 ;风电场平面部署 海上风电因为其资源丰富、风速稳固、对环境的负面影响较少 ;风电机组距离海岸较远 ,噪声、视觉扰乱很小 ;单机容量大 ,年利用小时数高 ;不占用土地资源等优势 ,近几年发展快速。截止 2009 年 ,全世界建成的海上风电场有 30 余座 ,装机容量达到了 100 万 kW[1] 。海上风电技术正在完美 ,海上风电场开始步入规模化发展阶段 , 潜力巨大。笔者主要介绍国内外海上风电发展的现状 ,商讨海上风电场建设中应当注意的有关问题。 外国海上风电发显现状 对于海上风电家产来说 ,欧美发达国家已经相当作熟 ,而我国对海上风电发展则刚才起步 ,各方面都还很不可熟 ,正因为这样 ,特别有必需认识和汲取外国海上风电家产发展的经验 ,从中获取启迪 ,以加速我国海上风电家产发展的步伐。 1 欧洲海上风电发显现状 欧洲是全世界海上风电发展最快的地域。当前 ,全世界海上风电场主要散布在丹 麦、英国、荷兰、瑞典和爱尔兰等欧洲国家。依据 2010 年 1 月,欧洲风能协会 (EWEA 公布的 2009 欧洲海上风电家产的主要趋向和统计资料 ,至 2009 年末 ,欧洲 水域安装、并网的风力涡轮机达到 828 台,遍及 9 个欧洲国家的 38 个风电场 ,总 计安装容量为 2056M W( 表 1。 表 1 至 2009 年末欧洲各国海上风机安装状况国家 涡轮机 数目 /台 容量 /M W 风电场 数目 /个英国 287882 8012 丹麦 305639 159 瑞典 75163 655 荷兰 130246 804 德国 942 004 比利时 630 001 爱尔兰 725 201 芬兰 824 001 挪威 12 301 共计 8282056 0038 丹麦的风能资源特别丰富 ,也是世界上最早大规模开始风力发电的国家 ,在风电 技术上也位居世界当先地位。丹麦主要的风机装备制造商维斯塔斯早在 20 世纪 90 年月初就开始研究海上风电技术 ,是最早掌握海上风电技术开发的公司。 1990 年,丹麦安装了全世界第一台示范近海风电机组 ,单机容量 220kW。自此 ,世界风电发展跨入了另一个时代。 1997年 ,丹麦政府制定了海上风电发展计划 ,估计 2010 年,丹麦的海上风电将达到 100 万 kW 。当前 ,丹麦建成了 9 个海上风电 第 7 期周艳荣 ,等:国内外海上风电发显现状及海疆使用中的有关问题剖析 7 场,总装机容量 60 万 kW 余,占世界海上风电的 1/3、欧盟海上风电的 1/2。 英国海上风电项目稳步增添 ,因为英国海疆内风力资源占欧洲总资源相当大的比率 ,所以发展远景比较乐观。有关研究报告估计 ,英国海上风能凑近 1000TW h,相当于全国年总用电量的数倍。综合英国优胜的海上风能资源 ,强盛的海上政权以及 2015 年 15%新能源比率的强迫性政策成立 ,英国被认定是全世界海上风电最正确市场。 自 2000 年 12 月英国第一座海上风电场 诺森伯兰郡布莱斯海港风电场同意成立以来 ,已有 13 座海上风电场陆续成立起来 ,总装机容量超出 1155MW 。此中 12 座海上风电场已达成并网发电 ,总装机容量达到 882 8MW 。 德国海上风力发电起步比较晚 ,国内首座海上风能电站 阿尔法文图斯 始建于 2008 年 7 月,2010 年 4 月 27 日在北海正式并网发电 ,这标记着德国海上风电进入大 发展期间。阿尔法文图斯电站位于离德国北部岛屿波尔库姆以北 45km 的北海海疆 , 造价达 2 5 亿欧元 ,现装有 12 台风能装置 (俗称 风车 ,每台装置的装机容量均为 5000kW,一年共发电起码 2 2 亿 kW h,从理论上可知足 5 万家庭的用电需求。这样 级其余装机容量在世界海上风电站的建设史上仍是初次 ,阿尔法文图斯被称为 示范 项目 ,主假如为此后的海上风电站建设累积经验。 2 北美海上风电家产的发显现状 北美的风电家产近些年来发展特别快速 ,特别是美国和加拿大。跟着最近几年来全 球洁净能源和可重生能源发展势头的日趋强烈 ,美国加速了风电发展步伐 ,特别是 2006 年此后发展速度较快 ,到 2009 年,风电总装机容量达到 35159MW,风力发电量占到总发电量的 2 4%。可是 ,美国的海上风电发展较晚 ,作为美国首座海上风电场 ,美国东北部的鳕鱼岬海上风电场 (cape wind 经过 9 年之久 ,于 2010 年 4 月获取美国政府的同意 ,该风电场总装机容量为 454MW 。最近几年来 ,美国也开始重视海上风电的发展 ,美国海上风电的发展目标第一锁定浅滩 ,而后发展至深水 ;主要采纳单机容量为 5MW 或更大的风机。当前 ,皇后区西北面的长岛电力局 (long island pow er authority,LIPA 计划在长岛市南海岸开发 140MW 的风电场。 加拿大的风能积蓄丰富 ,最近几年来风电家产迅猛发展。风力机组安装总量从 1994 年的 19MW 发展至 2006 年 1 月的 682M W 。当前 ,在 British Columbia 省的 Queen Charlotte 岛 ,正在兴建一个 Nai Kum 海上风电项目 ,该项目是北美海上风电项目中最 大的一项 ,总容量达 700M W, 与德国 ABB New Ventures 工程开发公司合作达成。先期阶段的 10 个风电机已经在 2005 年达成安装。快要 680M W 的主体工程在 2008 年投入运转。 3 亚洲海上风电家产的发显现状 亚洲的风电家产最近几年发展强烈 ,特别是印度、中国和日本 ,在整个世界风电市场上都据有重要的一席。可是亚洲拥有海上风电场的国家当前只有中国和日本。 日本风电家产的发展起步晚 ,发展相当迟缓。当前 ,日本国内仅在北海道濑棚町等地安装了 14 套海上风力发电设备 ,发电量 1 1 万 kW 左右 ,远远低于欧洲 200 万 kW 以上的海上风力发电规模。 2010 年 6 月日本政府综合海洋政策本部研究制定的 有关发展海上风力发电的 海洋可重生能源战略 方案出台。该方案提出 ,到 2020 年 前 ,日本将安装 2000 套以上直径为 120m 的大型海洋风力发电设备 ,其发电能力相当于 10 座 1000 万 kW 以上的核电站。 国内海上风电发显现状 我国海上风电起步较晚 ,2006 年开始海上测风 ,2008 年投资 236 亿元建设了我国第一座大型海上风电项目 上海东海大桥海上风电项目 ,该项目安装了 34 台国产单机容量 3M W 的离岸型风电机组 ,总装机容量 102MW, 该项目拉开了中国海上风电开发的帷幕。 我国拥有十分丰富的近海风资源 ,有多个方面数据显示 ,我国近海 10m 水深的风能资源约 1 亿 kW,近海 20m 水深的风能资源约 3 亿 kW,近海 30m 水深的风能资源约 4 9 亿 kW[2] 。其余 ,因为我 8 海洋开发与管理 2011 年 国东部沿海地域经济发达 ,能源紧缺 ,开发丰富 的海上风能资源将有效改良能源供给状况。开发 海上风电慢慢的变成了我国能源战略的一个重要内容。 我国已建及正在规划建设中的海上风电场 主要有上海东海大桥近海风电场、山东威海风 电场、浙江岱山近海风电场、浙江杭州湾近海 风电场、江苏如东和江苏东台风电场等 (表 2。 表 2 中国部分海上风电项目规划 项目名称地理地点装机容量 /万 kW 长岛近海风电场山东省长岛县 150 中海油威海山东威海 100 滨海风电场 (滩涂山东潍坊 180 华能荣成海上风电项目威海北部滩涂 10 2 东大桥海上风电项目上海市东大桥 10 奉贤大型海上风电场上海市奉贤区 30 南汇大型海上风电场上海市南汇区 40 横沙大型海上风电场上海市崇明区 20 普陀六横近海风电场项目岱山县拷门海塘 20 慈溪海上风电场杭州湾 4 95 赣榆海上风电场江苏连云港 45 连云港海上风电场江苏连云港 20 响水海上风电场江苏盐城 20 滨海海上风电场江苏盐城 20 射阳海上风电场江苏盐城 20 大丰海上风电场江苏盐城 20 东台海上风电场江苏盐城 20 如东海上风电场江苏南通 20 启东海上风电场江苏南通 20 汉沽海上风电场天津滨海新区 20 引自 :中国风力发电网 -中国证券报 2010 年是我国海上风电事业发展的元年。国家能源局局长张国宝在 2010 年能 源工作整体要乞降任务 中指出我国要持续推动大型风电基地建设 ,特别是海上风电要展开起来。随后 ,国家能源局和国家海洋局结合出台了 海上风电开发建设管理暂行方法 ,使得政府和公司在展开海上风电规划和投资时开始有章可循。 3 海上风电场用海中应当注意的有关问题 1 海上风电场选址的可行性 1 1 海上风电场的选址应切合海洋功能区划的要求 因为海上风电行业在我国属于新兴行业 ,发展较晚。依据各省功能区划图 ,适于建设海上风电场的海疆大多数都区划为浅海养殖区和捕捞区等。因为海上风机的单 个基座面积较小 ,一般约占用海疆面积 400m2,海上风电场建设除了在建设和维修时对养殖或渔业活动产生一定的影响外 ,其余期间与工程地区的养殖或渔业生产功能相兼容。所以 ,在海上风电场选址时 ,应本着与海洋功能区划相兼容的原则。 1 2 海上风电场选址区应有优秀的外面依靠条件 海上风电场选址区周边交通运输应当便利 ,能知足风机及其配套设备的运输要 求 ;陆上配套设备要完美 ,为降低能量消耗 ,要求风电场陆上涨压站距离已建的陆上电网接入变电站距离较近。 其余 ,因为国内风机安装大多数采纳整体吊装 ,要求风电场周边有凑近码头并有足够承载力和工作面的陆上拼装场所 ,为海上风电场施工供给优秀的协助作用。 1 3 选址地区的水文动力条件应当适合风电 场建设 海上风机比陆地风机运转荷载大好多。海上风机基础拥有重心高、蒙受水平力和弯矩较大等受力特色 ,且与海床的地质构造状况、波涛、海流、泥沙及冰荷载等 诸多要素有关 ,所以在海上风电场选址时应展开随机荷载模型和荷载有关性研究 ,确立风机的随机荷载组合方法 ,计算风机的受力 ,为风机安装后的稳固性做好技术支撑。 其余 ,应依据海上风电场区的水动力条件 ,展望剖析风机建成后海底的泥沙冲淤状况 ,并采纳必需的冲洗保护举措。如 ,英国的 Scr oby Sands风力发电场位于受大型潮汐影响而成的多沙地带 ,潮差有 3m,潮汐速度可达 1 5m/s。30 年来 ,海床深度改变 了 8m。巨海洋床积淀 第 7 期周艳荣 ,等:国内外海上风电发显现状及海疆使用中的有关问题剖析9 和可达 6~8m 深的冲洗坑使得冲洗保护显得特别必需 ,特别是它对电缆的保护 。 2 风机基础选择的合理性 因为海洋中状况复杂、风机基础选摘要综合考虑离岸距离、水深条件、风波等级、海流状况和海床地质构造等的影响。当前 ,海上风机基础构造主要有重力固定式、桩基固定式和筒式基础构造等 [4-5], 不一样的构造形式合适不一样的自然条件。 2 1重力式 重力式基础构造为钢筋混凝土构造 ,靠自己重量和压载物的重量稳固坐落在海床上。重力式基础构造简单 ,造价低 ,抗风暴微风波侵袭性能好 ,其稳固性和靠谱性是全部基础中最好的。可是只合用不超出 10m 的水域 ,因为所需基础重量跟着水深的增添而增添 ,其经济性会降落 ,造价反而比其余种类基础要高。 2 2桩基式 桩基式构造包含单立柱、单立柱三桩和四腿导管架构造等 ,一般合用于 50m 之内水深。此中 ,单立柱基础在已建成的大多数海上风电场应用最为宽泛。单立柱基 础桩体能够与塔架直接相连 ,也能够依据需要加装过渡段。可是 ,这类构造对震动和不直度较为敏感 ,对设计和施工要求比较高。单立柱三桩构造近似于海上油田常用的简略平台 ,三根桩经过一个三角形钢架与中心立柱连结 ,风电机组塔架连结到立柱上形成一个构造整体 ,增添了基础的稳固性。四角导管架基础采纳的是海上油田常用的固定式平台构造 ,刚度更大 ,稳固性更好 ,但成线筒式 筒式基础构造由一此中心立柱与钢质圆筒构成 ,钢质筒由竖直的钢裙围成。立 柱与圆筒经过带有增强筋的剪切板相连。圆筒基础经过负压安装 ,因为筒内泥沙的 重力作用 ,其承载原理与重力式基础相像 ,中心立柱载荷经过剪切板分派到筒壁再传 人海床。这类构造的长处在于节俭钢材用量和海上施工时间。一般合用于 20m 以 内水深。 2 浮置式 为了使海上风能利用战胜海床底部安装基础受水深限制的弊端 ,向几百米的深水域发展 ,国出门现了浮置式基础构造的设计。主要有两种方式 :一种为飘荡式 ,由塔架、浮体和锚泊装置构成 ,承载风电机组的浮置构造飘浮在水面上 ;另一种为半潜式 , 浮体构造位于海面以下 ,由锚泊系统固定 ,其上可安装多台风电机组。当前这类基础构造仍处于研究阶段。 3 海上风电场风机平面部署的合理性 风电场经过每台风电机组把风能转变为电能 ,风经过风电机组转轮后速度降落 并产生紊流 ,沿着下风向必定距离后才能除去前一台风电机组对风速的影响。在布 置风电机组时 ,充足考虑到风电机组之间互相的尾流影响 ,确立各风电机组的间距 ,把 尾流影响控制在合理范围内。风电机组间距的变大会使风电机组间的尾流影响降低 , 但同时也会降低对风能资源的利用率 ,增添机组间电缆的长度 ,增大电量消耗。海上 风电场风电机组主要是根据风电场内风能资源条件和海底地形地质条件进行部署 ,主要按照以下原则。 (1 第一应充足考虑风电场所在海疆周边限制条件 ,如:航道、油气管道和保护区 等 ,在规划同意的范围内部署风电机组。 (2 依据场区内风资源散布特色 ,充足利用风电场流行风向进行部署 ,合理选择风 电机组间距。 (3 部署时 ,既要尽量防止风电机组之间的尾流影响 ,又要减小风电机组之间的海缆长度 ,以降低配套工程投资和场内输变电消耗。 (4 对不一样部署方案 ,要按整个风电场发电量最大 ,兼备各单机发电量的原则进行 优化。 (5 为便于施工、保护和减少实际工程投资 ,同一风电场内的同期工程 ,尽量采纳型 号与单机容量同样的风电机组。 4 海上风电场运转与保护问题 海上风电场建成运转后有必要进行保护工作 ,现有的海上风力机组运转与保护主要包含按期保护 (检察、洁净等、故障维修 (某一些程度的故障检修 ,如手动重启或改换主要零件和备件管理 3 部分。 对于风电机组的保护 ,在一个规模适中的 10 海洋开发与管理 2011 年 陆上风电场往常有自己的运转与保护中心 ,对风电机组实行保护特别便利。 据 GARRAD H ASSAN 风能咨询公司统计 ,往常机组的长久可利用率可达 97%左 右。每年每台机组的均匀运转和保护成本约为 3 万欧元 [6] 。但对于海上风电场 ,特别抵达深水地域的机组进行保护工作就特别不易 ,运转风险也特别大。海上风电场的可进入性差 ,特别是吊装船不够用 ,还缺少训练有素的专业技术人员 ,缺少现成的保护基础设备。相应的 ,机组的可利用率也低 ,电场的保护成本高于预期 ,相当于陆上风电场 修葺花费的两倍多。在海上风电场开发初期的项目成本计划中 ,应当将风电场的运转与保护成本归入此中的重要构成。 结束语 经过 10 多年的发展 ,外国海上风电技术日趋成熟 ,已确定进入大规模开发阶段。而我国尚缺少海上风电建设经验 ,海上风能资源丈量与评估以及海上风电机组国产化刚才起步。当前我国的海上风电建设的管理程序很复杂 ,没有一致的管理部门和可履行的管理规范来协调各部门之间的关系 ,海上风电建设技术规范系统也亟须成立。 海上风电的开发拥有高投入和高风险的特色 ,海上风电的大规模发展不可以急于求成 ,还需要一段探索和示范的过程。跟着海上风电规划的推动 ,我国海上风电的开发将迈入示范阶段 ,有关管理规范也将逐渐成立。 参照文件 刘琦 ,徐移庆 世界海上风电投资剖析 [J] 电器工业,2009(6:45-47 杨海霞 海上风电规划拉开序幕 [J] 中国投资 , 2009(3 [3] 张蓓文 ,陆斌 Scroby Sands海上风电场 :安装和运转 [EB/O L](2007-12-06[2010-08-19].肖运启 ,贾淑娟 我国海上风电发显现状与技术剖析[J] 华东电力 ,2010,38(2 仲颖 ,郑源 ,刘美琴 ,等 我国东南沿海海上风电场建设的研究 [J] 可重生能源 ,2010,28(3:140- 144 上海图书室上海科技情报研究所 海上风电场运转与保护成本商讨 [J] 第一情报 风力发电 ,2008 (43


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