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讓風機浮起來,“巨無霸”Haliade-X也將駛向深海

來源:GE中國

近幾年,中國在海風資源豐富的重點地區如廣東、福建、浙江、江蘇、山東等地都積極地進行著海上風電基地建設。


中國海域遼闊,海風資源儲量充沛,開發海上風電,勢必成為能源轉型中的必然選擇。但隨著風機單機裝機容量的逐步增大,淺海面積的進一步受限,邁向深水遠海成為未來海上風電發展的一大方向。


然而建設海上風電場并不能一概而論。在深水海域和淺水海域建設海上風場的要求完全不同,盡管深水海域風能資源更為豐富,但從淺海走向深海,仍有諸多技術上的挑戰。


不久前,備受關注的Haliade-X海上風力發電機組獲得臺風級認證,開拓了在我國東南沿海等臺風活躍地區的應用前景。但這遠遠不夠,為了捕獲更多風能,Haliade-X也要駛向深水遠海。攜手合作伙伴海洋工程咨詢公司Glosten,GE的工程師們正在探索Haliade-X的浮式平臺解決方案及其商用前景。


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Haliade-X是GE目前功率最強的海上風電機組,能承受70m/s的極限風速。該平臺采用碳釬維與玻璃纖維復合材料以及具有防腐特性的ProBlade前緣保護系統,能延長維修和使用周期;與此同時,數字化運維技術也能讓機組滿足智能化運行需求。


工程師們為GE**功率海上風機Haliade-X設計了一款12兆瓦漂浮版。在這個設計下,該浮式基礎需要承載一個高約260米(853英尺),葉輪直徑約220米(720英尺)的風機,其每臺每年能夠產生67千兆瓦小時的電力——可滿足約16,000個美國家庭用電。此外,該浮式方案同時配備有先進的控制系統,使其可以被安裝在深海水域。


然而,讓這些“巨無霸”漂浮在海上實屬不易。首先需要將風機放置在浮式平臺上,承載著巨大重量的平臺要在變幻莫測的洋流和風力下保持穩定漂浮,這就需要考慮到浮式平臺和風機之間動態載荷的耦合問題。整體難度之高,就如同把一輛公交車裝在一根高高的電線桿上,還要保持垂直穩定。


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GE浮式海上風電平臺設計圖


GE工程師提出的方案則是將Haliade-X 12MW放置在一個由“三條腿”支撐的“張力腿”浮式平臺上。其“動態肌腱”能確保平臺安全地固定在海底,同時能讓它騎乘風浪,降低總體機械負荷。


其實,海上浮式平臺在石油天然氣行業實踐已久,但油氣行業常規做法是分別設計平臺和放置在平臺上的設備,這樣會導致沉重的平臺設計,提高浮式風電的成本。


區別于油氣行業的常規操作,GE采取控制系統協同設計,包括風機、浮式平臺和控制算法在內的整個系統同時進行設計,避免了為抵御強勁風浪而增加不必要的負重,從而降低平準化度電成本(LCOE)。


浮式風電向我們展現了諸多優勢。不僅讓我們突破以往技術限制,從而可以去開拓深遠海的豐富風能;而且其安裝和維護都可在港口進行,不需要面對大海中各種不可控因素,從而降低了海上風電場的安裝維護難度,避免了因壞天氣造成的計劃外成本。


GE的工程師們將不斷推動海上浮式風電的發展,發掘深海風能潛力,也將繼續作為創新技術的領航員,劈浪前行,為當前全球性能源轉型提供切實可行的行業解決方案。