近海风力发电技术的现状及展望
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我国海上风力发电发展现状和趋势海上风力发电,作为可再生能源的重要组成部分,近年来在全球范围内经历了快速发展。
我国作为世界最大的能源消费国,对海上风力发电的发展非常重视。
下面将从现状和趋势两个方面进行分析。
一、现状目前,我国海上风力发电尚处于起步阶段,但取得了一定的进展。
截至2024年,我国已经建成并运行的海上风电装机容量达到10.9GW,位居世界第三、同时,还有一大批项目正在建设和规划之中,预计到2024年底,我国的海上风电装机容量将达到30GW左右。
我国海上风力发电主要集中在东海、南海和黄海等地区。
其中,浙江舟山群岛风电示范区、广东陈家、湛江、深圳等地和江苏南通、上海和辽宁的三沙项目等都具备一定的推广和示范作用。
同时,在福建、山东、天津、黑龙江和辽宁等地也有一些项目正在规划和建设之中。
二、趋势1.政策支持:国家对于海上风力发电的政策支持力度逐渐加大。
2024年,国家发改委发布了《关于加快推进风电发展的指导意见》,明确提出要大力发展海上风电。
此外,国家还加大了对海上风电技术研究和示范项目的支持力度。
2.技术进步:海上风力发电技术不断成熟和改进,风机容量逐渐增大,综合利用率也在提高。
同时,我国在自主研发和生产风机装备方面取得了巨大的成就,逐渐摆脱对进口设备的依赖。
4.国际合作:随着我国海上风力发电技术的不断成熟和发展,我国开始积极参与国际海洋能源合作,与德国、丹麦、英国等国家开展技术合作和项目合作,进一步推动我国海上风力发电的发展。
5.资金支持:近年来,我国海上风力发电项目的融资环境逐渐优化,各类融资渠道得到拓宽,海上风电项目的投资成本也在降低,吸引了更多的投资者的关注和参与。
总之,我国海上风力发电发展正处于快速发展期,未来仍然具有很大的潜力和空间。
然而,也需要注意到一些挑战和问题,比如技术成熟度、环境保护、海域规划等方面的挑战。
未来,随着技术的不断进步和政策的支持,我国的海上风力发电必将迎来更加广阔的发展前景。
风力发电技术的发展现状及未来趋势近年来,随着全球环保意识的不断提高以及化石燃料依赖的问题逐渐浮出水面,风力发电成为了备受重视的清洁能源。
风力发电作为一种可再生能源,具有非常优秀的环保性和可持续性。
因此,风力发电技术的发展已经成为国际能源领域的重要议题。
本文将探讨风力发电技术的发展现状及未来趋势。
一、风力发电技术的发展现状1. 国际风电市场趋势根据行业分析机构的数据,全球风电装机容量在过去十年间增长了15倍。
截至2019年,全球累计装机容量已经达到了651GW,其中,欧洲和中国是最大的市场。
据欧盟环保总署的数据,欧洲在2020年7月时已有220GW的风电装机量,实现了在欧盟总用电量中所占份额已经超过了20%的目标。
同时,欧洲在可再生能源领域的投资也在不断地增加。
在中国,自2014年以来,每年新增风电发电量始终保持在2000万kW以上。
同时,中国已经成为全球最大的风电市场,截至2019年,其年新增装机容量已达到了20609MW。
2. 风力发电技术的进步随着技术不断提升,风力发电的装机容量、效率和成本都有了显著的提高。
在风机的设计和制造方面,随着计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)技术的应用,风电叶片、轮毂等机械部件的制造精度不断提高,动力性能也得到了大幅优化。
同时,在风力发电控制和监控方面,智能化处理技术与人工智能技术的迅速发展也为风力发电带来了巨大的推动。
3. 风力发电技术的困局在风力发电技术的快速发展中也存在一些困局。
首先,由于风力发电的不稳定性,电网对其接纳能力有一定限制,这也制约了风电的进一步推广和应用。
其次,风能资源分布不均匀,且受地形、气候等自然因素影响,这也对风力发电的发展带来了一些难题。
二、风力发电技术的未来趋势1. 风力发电装机容量的进一步增长根据多家机构发布的报告,风力发电未来的市场前景非常乐观。
根据国际能源署(IEA)的预测,到2030年,全球风电装机容量将超过6000GW,年新增装机容量将会达到300GW。
浅谈海上风电发展趋势随着可再生能源的发展,海上风电成为了越来越受关注的能源形式。
在过去的几年中,海上风电发展取得了巨大的进步,成为了可再生能源领域的热点之一。
本文将就海上风电发展的趋势进行浅谈,探讨海上风电的发展现状以及未来的发展趋势。
一、海上风电的发展现状目前,全球范围内已经建成了大量的海上风电项目,主要集中在欧洲、北美和亚洲地区。
欧洲是全球海上风电的领头羊,拥有大规模的海上风电装机容量。
根据国际能源署的数据,截至2021年底,全球海上风电的装机容量已经超过了30GW,并且预计在未来几年内将会继续增长。
中国、美国、德国等国家也在积极推动海上风电项目的建设,预计未来几年内将会迎来更加快速的发展。
在技术方面,海上风电的技术水平也在不断提升。
从最早期的浅海固定式风机到现在的深水浮式风机,海上风电的技术已经取得了重大突破。
随着技术的不断进步,海上风电的成本也在逐渐降低,使得海上风电成为了更加具有竞争力的可再生能源形式。
1.技术创新将推动海上风电的发展随着海上风电技术的不断创新,越来越多的优质风能资源将会被开发利用。
目前,深水浮式风机已经成为了海上风电发展的新趋势,该技术能够在更深的海域中进行风电的开发,将大大扩大海上风电的可开发范围。
风机的大型化、智能化也将成为未来海上风电发展的重要方向,这将有效降低风电的成本,提升整体的竞争力。
2.全球范围内将会出现更多的海上风电示范项目3.海上风电的成本将继续下降随着技术的不断进步和规模的不断扩大,海上风电的成本将会继续下降。
根据国际能源署的估计,到2030年,海上风电的成本有望下降30%,这将使得海上风电在更多地区成为一种经济可行的可再生能源形式。
4.海上风电将成为未来能源转型的重要组成部分5.政策支持将会促进海上风电的发展在各国的政策支持下,海上风电的发展将会得到更多的推动。
各国政府将会加大海上风电项目的扶持力度,通过补贴、税收优惠等措施来降低海上风电的投资风险,为海上风电的发展创造更加良好的环境。
国内海上风电发展现状及趋势-概述说明以及解释1.引言1.1 概述海上风电是指在海洋上利用海风发电的一种可再生能源形式,近年来在全球范围内得到了快速发展。
作为绿色能源的一种,海上风电具有环保、高效、可持续的特点,被广泛认为是未来能源领域的重要发展方向。
在国内,海上风电发展也取得了显著的成就。
经过多年的发展和探索,我国已成为全球最大的海上风电市场之一。
截至目前,我国海上风电装机容量已经超过了XXGW,遥遥领先于其他国家。
海上风电项目的规模和数量也在不断增加,海上风电已经成为我国新能源领域的一颗新的璀璨明珠。
然而,我国海上风电发展仍面临一些挑战和问题。
一是技术和成本方面的挑战,包括风机设计、基础设施建设和维护等方面的问题;二是政策和市场环境的不完善,包括政策扶持力度不足、管理和监管机制不完善等问题;三是与海洋生态环境的冲突和影响问题,包括对渔业资源的影响、环境保护等问题。
针对这些问题,未来国内海上风电发展仍面临一些挑战和压力。
但同时也有一系列的发展趋势和机遇。
首先,我国政府加大了对海上风电产业的支持力度,出台了一系列的政策和措施,为海上风电的发展提供了更好的政策环境和市场机制。
其次,技术的创新和突破将进一步降低海上风电的成本,提升其竞争力。
此外,随着科技水平的不断提升,海上风电的装机容量将继续增加,海上风电将成为国内能源结构的重要组成部分。
综上所述,国内海上风电发展正处于快速增长的阶段,取得了一系列的成就和进展。
未来随着政策和技术的不断完善,以及市场的进一步开放,国内海上风电发展前景将更加广阔。
同时,我们也需要进一步关注环境保护和生态平衡问题,合理规划和管理海上风电项目,实现海上风电行业的可持续发展。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将主要围绕国内海上风电的发展现状和趋势展开讨论,并深入分析影响国内海上风电发展的重要因素。
文章分为引言、正文和结论三个部分,具体结构如下:1. 引言部分1.1 概述:介绍海上风电作为清洁能源的重要组成部分,具有的优势以及国内海上风电产业的重要性和发展态势。
海洋风电技术发展前景如何关键信息项:1、海洋风电技术的当前发展状况技术成熟度装机容量成本效益2、海洋环境对风电技术的影响风力资源特点海水腐蚀海洋生态影响3、海洋风电技术的未来发展趋势技术创新方向规模扩大预期与其他能源的融合4、政策支持与市场需求国家政策导向全球市场需求增长5、面临的挑战与解决方案技术难题投资风险应对策略11 海洋风电技术的当前发展状况111 技术成熟度海洋风电技术在过去几十年中取得了显著的进展。
从早期的实验性项目到如今大规模的商业化应用,其技术逐渐成熟。
直驱式和双馈式风力发电机在海洋环境中的运行稳定性不断提高,叶片设计和制造工艺也日益先进,能够更好地适应海洋的高风速和复杂气象条件。
112 装机容量全球海洋风电的装机容量呈现出快速增长的趋势。
一些国家和地区积极推进海洋风电项目的建设,大规模的风电场不断涌现。
随着技术的进步和成本的降低,未来海洋风电的装机容量有望进一步扩大。
113 成本效益虽然海洋风电的初始投资相对较高,但随着规模效应的显现和技术的不断改进,其成本逐渐降低。
同时,海洋风电的发电效率较高,长期运营成本相对较低,具有较好的经济效益和环境效益。
12 海洋环境对风电技术的影响121 风力资源特点海洋的风力资源通常比陆地更为丰富和稳定,但也存在着风速和风向的变化较大等特点。
这对风机的设计和运行控制提出了更高的要求,需要具备更强的适应性和可靠性。
122 海水腐蚀海水的腐蚀性对海洋风电设备的材料选择和防护措施提出了严峻的挑战。
需要采用耐腐蚀的材料,并采取有效的防腐涂层和防护结构,以确保设备的长期稳定运行。
123 海洋生态影响海洋风电项目的建设和运营可能会对海洋生态系统产生一定的影响,如对海洋生物的栖息地破坏、噪声干扰等。
因此,在项目规划和实施过程中,需要充分考虑生态保护措施,减少对海洋生态的不利影响。
13 海洋风电技术的未来发展趋势131 技术创新方向未来,海洋风电技术将朝着大型化、智能化和深海化的方向发展。
海洋风力发电的可行性与发展前景在全球能源需求不断增长和对环境保护日益重视的背景下,寻找可持续、清洁的能源来源成为了当务之急。
海洋风力发电作为一种新兴的可再生能源技术,正逐渐引起人们的关注。
那么,海洋风力发电究竟是否可行?它的未来发展前景又如何呢?海洋风力发电的可行性,首先体现在其丰富的资源优势上。
与陆地相比,海洋上的风力更为强劲、稳定且持续时间长。
据科学研究,海上的平均风速通常比陆地上高出 20%至 70%。
这意味着在相同的风力发电机装机容量下,海洋风力发电能够产生更多的电能。
此外,海洋面积广阔,可利用的风能资源几乎是无限的。
从技术角度来看,海洋风力发电技术在近年来取得了显著的进步。
风机的设计和制造技术不断提升,使得风机能够在恶劣的海洋环境中稳定运行。
叶片材料的改进、塔筒的加固以及智能控制系统的应用,都大大提高了风机的可靠性和发电效率。
同时,海上风电的安装和维护技术也在逐步成熟。
虽然海洋环境复杂,施工难度较大,但通过使用专业的安装船只和先进的施工方法,这些问题正在逐步得到解决。
在经济方面,虽然海洋风力发电的初始投资较高,但随着技术的进步和规模的扩大,成本正在逐渐降低。
而且,一旦风电场建成并投入运行,其运营成本相对较低,且风能是免费的,长期来看具有良好的经济效益。
此外,政府对可再生能源的支持政策,如补贴、税收优惠等,也为海洋风力发电的发展提供了有力的经济保障。
然而,海洋风力发电也面临一些挑战。
首先是海洋环境的复杂性,包括高盐度、强风浪、海底地质条件等,这对风机的设计、安装和维护都提出了更高的要求。
其次,海上风电的输电问题也是一个难点。
由于风电场通常位于远离陆地的海域,需要建设长距离的海底电缆进行输电,这不仅增加了成本,还存在一定的技术难题。
再者,海洋生态保护也是不容忽视的问题。
风电场的建设可能会对海洋生物的栖息地、迁徙路线等造成影响,需要采取有效的措施进行保护。
尽管存在挑战,但海洋风力发电的发展前景依然广阔。
海上风电发展现状及未来趋势分析和展望随着全球对可再生能源的需求不断增加,海上风电作为一种环保、可持续的能源解决方案,引起了广泛关注。
本文将就海上风电的发展现状进行分析,并展望未来的发展趋势。
首先,让我们来了解一下海上风电的发展现状。
海上风电是指在海洋上建设风力发电设施,利用海上的强风资源发电。
相比陆地上的风电项目,海上风电具有更高的风能资源和更稳定的风速,因此具备更大的发电潜力。
目前,世界各地的海上风电项目正在不断扩大。
根据国际能源署的数据,截至2021年底,全球共有37.5吉瓦(GW)的海上风电装机容量,占全球总风电装机容量的2.5%。
欧洲是全球海上风电的领先市场,占据了海上风电总装机容量的88%。
丹麦、英国、德国和荷兰等欧洲国家是海上风电的主要推动者。
此外,中国、韩国和美国等国家也在积极发展海上风电项目。
虽然海上风电发展进展迅速,但仍面临一些挑战。
首先,建设和维护海上风电设施需要巨大的投资和技术支持。
海上环境的复杂性和恶劣的天气条件增加了设备安装和维护的难度。
其次,海上风电设施与陆地之间的电网连接需要建设海底电缆,这增加了成本和技术难度。
此外,海上风电设施对海洋生态环境的影响也需要得到合理的评估和管理。
展望未来,海上风电有望继续快速发展。
首先,技术进步将推动海上风电设施的效能提高和成本降低。
风机的尺寸和功率将继续增加,同时材料和制造技术的进步将提高设备的可靠性和维护效率。
其次,政策支持将为海上风电的发展提供动力。
各国政府在可再生能源方面的政策引导和补贴措施将促进海上风电项目的推进。
第三,能源转型的趋势将进一步推动海上风电的发展。
替代化石燃料的需求增加和减少碳排放的目标将导致对风能资源的更大需求。
此外,海上风电在解决可再生能源波动性和间歇性挑战方面具有潜力。
通过将海上风电与其他可再生能源技术(如潮汐能、浪能)以及储能技术相结合,可以实现能源的平衡和稳定供应。
总的来说,海上风电作为可再生能源的重要组成部分,具有巨大的发展潜力。
全球海上风电发展现状及展望发展海上风电,不仅有助于能源低碳转型,还有利于提升能源安全保障能力。
过去10年,全球海上风电以年均21%的增速蓬勃发展。
据全球风能理事会分析,全球32个区域市场的海上风电装机容量预计将在未来10年内增加380吉瓦以上,除南极洲外,世界上各个大陆都有计划大规模发展利用海上风电。
而未来10年,新增海上风电装机将更多来自于亚太国家。
全球风能理事会近期发布《2023年全球海上风电报告》,对2022年全球海上风电发展情况进行了较为全面的梳理,本文摘取报告重点内容,以飨读者。
一、全球海上风电市场概况2022年,全球海上风电装机容量达64.3吉瓦,占全球风电总装机容量的7.1%,海上风电新增装机8.8吉瓦,同比增长16%o在亚太地区,受平价上网政策影响,中国海上风电新增装机从2021年的21吉瓦下降至2022年的5吉瓦,但仍继续引领全球海上风电的发展。
在欧洲,2022年有2.5吉瓦海上风电装机并网,尽管2022年欧洲风电装机率是2016年以来的最低水平,但欧洲的海上风电装机总量达到了30吉瓦,英国海上风电装机占欧洲的46%,进一步巩固了在欧洲海上风电市场的领先地位,法国和意大利各自启动了首批商业海上风电项目。
随着2022年亚太地区海上风电装机容量达到34吉瓦,欧洲不再是世界上最大的海上风电市场。
尽管如此,欧洲继续在浮式风电领域处于领先地位。
挪威2022年新增了60兆瓦的浮式风电,使欧洲地区的浮式风电总装机容量达到171兆瓦,占据全球浮式风电市场份额的91%o亚太地区浮式风电装机16.7兆瓦,占全球市场份额的9%。
除欧洲和亚太地区外,截至2022年底,北美地区有42兆瓦的海上风电装机并网,占全球海上风电装机总量的0.1%。
图1截至2022年底全球海上风电装机占比情况二、海上风电相关产业进展情况1、浮式风电当前,浮式风电正在全球范围内快速拓展商业规模。
全球风能理事会预测,到2030年,全球将建成10.9吉瓦浮式风电。
浅析海上风力发电的现状及展望一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保意识的日益增强,可再生能源的开发和利用已成为全球关注的焦点。
其中,海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,正逐渐展现出其巨大的潜力和价值。
本文旨在浅析海上风力发电的当前发展现状,探讨其面临的挑战与机遇,并展望未来的发展趋势。
我们将从海上风力发电的基本原理、全球范围内的建设情况、技术进步及经济效益等方面入手,进行全面而深入的分析。
通过本文的阐述,我们期望能为读者提供一个清晰、全面的海上风力发电领域发展现状的概览,并为未来的研究和应用提供参考和启示。
二、海上风力发电的现状随着全球能源需求的日益增长,以及对可再生能源的迫切需求,海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,正逐渐受到世界各国的重视和投入。
当前,海上风力发电在全球范围内的发展呈现出蓬勃的态势,技术不断创新,产业规模持续扩大。
从全球范围来看,欧洲是全球海上风力发电的领跑者,尤其是英国、德国和荷兰等国家,在海上风电的技术研发、项目建设和政策支持等方面均走在世界前列。
亚洲地区,尤其是中国,近年来在海上风力发电领域也取得了显著的进展,装机容量和项目数量均实现了快速增长。
在技术层面,海上风力发电的技术不断成熟和进步,风电机组的单机容量不断增大,基础结构设计更加合理,运维管理也更加智能化和高效化。
随着深远海风电技术的发展,海上风力发电的潜力将进一步释放,为未来的能源结构转型提供有力支撑。
然而,海上风力发电也面临着一些挑战和问题。
海上风电项目的建设成本相对较高,尤其是在深海区域,基础结构的设计和建造难度加大,增加了项目的投资风险。
海上风电的运维管理难度较大,需要克服海洋环境的复杂性和不确定性。
海上风电项目还需要考虑与海洋生态保护的协调问题,确保项目的可持续发展。
尽管如此,随着技术的进步和政策的支持,海上风力发电的未来发展前景仍然十分广阔。
随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力推广,海上风力发电将在未来的能源供应中发挥越来越重要的作用。
综述近海风力发电技术的现状及展望邢作霞1,郑琼林1,姚兴佳2(1.北京交通大学电气工程学院,北京100044;2.沈阳工业大学风能技术研究所,沈阳110023)中图分类号:TM614文献标识码:B文章编号:1001-8085(2005)09-0055-06So m e Prospecti ves of O ffshoreW ind Power T echnologyX I N G Zuo-x ia1,Z H E NG Qiong-lin1,Y AO X ing-jia2(1.Beiji n g Jaotong Univ.,Be iji n g100044,Chi n a;2.Shenyang Un i v.ofTechno logy,Shenyang110023,China)0引言风力发电在近几年发展很快,目前在某些国家或地区,如丹麦以及德国的Sch les w ig-H olste i n、瑞典的Go tland,风电已在电力结构中占到10%以上。
但随着陆上风力发电规模的扩大,因其占用土地资源、干扰公众视觉等问题,阻碍了它的发展。
在20世纪90年代,英国等地风电的发展就受到很大阻碍,人们开始考虑转向海上风电场的开发[1]。
本文主要围绕海上风力发电的现状、技术特点、发展趋势、研究方向等进行阐述。
1海上风力发电的发展现状目前海上风电场的开发大部分在丹麦、德国、荷兰、英国、瑞典、爱尔兰等欧洲国家。
1990年瑞典安装了第一台示范海上风电机组,单机容量为220k W;1991年建成V i n deby风电场,由11台Bonus450k W的风电机组组成。
1995年建成由10台Vestas500k W风电机组组成的Tuno Knob 海上风电场,2000年建成M iddelgr unden风电场,装机容量40MW,都位于丹麦且运行比较成功,取得了大量实际运行经验。
2002年,丹麦西部海岸建成一个大型海上风电场)))H orns Rev海上风电场,80台机组,每台2MW,共160MW装机容量。
2003年,在丹麦建成Nysted海上风电场,由72台2.3MW风电机组组成,每排9台,共165.6MW装机容量。
到2003底,全球整个海上风电场装机容量规模达到529MW[2][3]。
现有海上风电场概况如表1所示。
表1现有海上风电场概况[5]位置建立年装机容量/MW水深/m距海岸距离/k m Nogers und(瑞典)1991a1@0.22;W i ndW orl d70.25V i ndeby(丹麦)199111@0.45=4.95;Bonus3~5 1.5M ede m b li k(荷兰)19944@0.5=2;Ned W i nd5~100.75Tuno Knob(丹麦)199510@0.5=5;V estas3~56Dronten(荷兰)199628@0.6=16.8;Nord t ank50.02 Bock tigen-Va l or(瑞典)19985@0.5=2.5;W i nd W orl d63M i ddel grunden(丹麦)200020@2=40;B onus3~63U t grunden(瑞典)20007@1.5=10.5;E nron7~108B lyt h(英国)20005@2=4;V estas80.8Y ttre S tengrund(瑞典)20015@2=10;NEG M i con6~105H orns Rev(丹麦)200280@2=160;V estas6~1414~20Sa m so(丹麦)200210@2.5=25;B onus18-205 Ark l ow Bank(爱尔兰)20037@3.6=25.2;GERodsand/Nysted(丹麦)200372@2.3=165.6;BonusNort h Hoyle(英国)200330@2=60;V estas注:上角a为1998年解除运行。
)55)美国目前之所以没有进行海上风电的开发,一是因为陆上风电开发的电力比较丰富,二是因为美国海域较深,不能采用欧洲的近海域风力发电技术。
但随着陆上风电电力传输线距离越来越远,反而使用海上风电距离较近,同时海上风电在欧洲的成功,使得美国也开始转向海上风电场的开发[4]。
目前国际上海上风电的发展正日益加快。
2海上风电场技术开发特点海上风电场开发的优点有:①节约土地资源,减少噪声及公众视觉冲击;②海上有大片连续的区域可用,发展空间不受限制;③风速高,风能资源比陆上大,离岸10km的海上风速通常比沿岸陆上高约25%[6],距离海岸线越远,风速越大,发电量可明显增加;④湍流强度低,海平面摩擦力小,作用在风电机组上的疲劳载荷减少,延长使用寿命,基础可重复利用,设计寿命可达50年[7];⑤风切度小,即风速随高度的变化小,不需要很高的塔架,降低风电机组成本[8]。
海上风电场开发的缺点有:①基础昂贵;②电网接入集成成本高;③安装成本高,安装过程受天气环境的制约;④运行、维护实施困难,直接导致机组可利用率下降,影响发电量。
3海上风能资源的测量及海上风电场选址由于海上测风困难,至今还没有海上风资源测量的详尽数据。
从丹麦示范海上风电场的经验看,实际发电量要比传统方法预测的大20%~ 30%。
风资源预测的误差主要由低粗糙度、低湍流强度、低风切变、热效应等几方面因素引起。
海上风资源的评估应基于数据监测和建模技术[9]。
丹麦R iso国家实验室正在根据示范海上风电场和丹麦E lkraft电力公司1996年竖立的4个海上测风塔数据,研究如何对风力资源的计算机模型进行修正。
但是,即便当前建模技术可以完好地表述风资源的预测值,现场测量仍是必要的[10]。
海上风电场的选址除了需要考虑风能资源、水深和海底地质条件以外,在总体规划时对海上油田、军事设施、轮船航道、渔业生产和海生动物的生态环境等因素也应考虑。
4海上风电机组技术发展趋势适用于海上风电场的风力发电机组的设计有两个主要的发展趋势:一是对原有陆上风电机组的设计、分析进行修正,例如采用较大容量的发电机、增大参数、提高部件冗余度等,尤其是电气系统不容忽视;二是开发新的风电机组结构形式,但需要理论和工程上的突破。
技术发展趋势如下:(1)风轮直径和机组功率大小持上升趋势。
目前,最大的商业化运行风电机组为1.5~2.5 MW,直径范围为65~80m;在研样机为5MW,直径可达120m,为目前容量最大的机组,且叶尖速度比陆上机组高得多,大约增加10%~35%,最大达到80m/s(见表2)。
增大叶尖速导致转矩降低、重量减少,随之机舱集成成本减少。
(2)由于噪声限制小,转速有增加趋势。
(3)海上风电机组要求高强度低实度叶片,采用碳环氧材料叶片成为发展趋势。
随着碳材料的价格下降,采用大批量、高质量的碳纤维叶片,可以进一步降低成本。
(4)目前普遍采用的齿轮箱概念(3级,一级行星轴输入,2级平行轴斜齿高速输出)在大型海上风电机组上也有采用,但如果机组容量大于3MW,则需增加齿轮箱级数,这将导致复杂程度增加,故障率增加。
而采用直驱结构,优势就比较显著。
(5)同等叶轮直径下,可比陆上风电机组采用较大容量的发电机,增加发电量。
(6)变速运行是目前海上风力发电机组的主要形式。
宽范围的运行转速可以避免破坏性谐振,这对海上风电机组结构很重要。
此外,由于海上风力发电机组谐振频率很难精确预测,并且可能在机组结构寿命期内不断变化,因此更需采用变速运行技术。
(7)海上风电场比陆上风电场运行维护困难,代价高。
加强预防措施和增加自动维护机构,降低运行和维护成本,是海上风电经济性开发的主要考虑因素;(8)采用提高可接近性和机组可靠性的方法来提高机组的可利用率。
为了提高机组可靠性,采用不同于陆上风电机组的设计方案,如2叶片结构、直驱技术等已日趋热门。
)56 )(9)电气系统中,采用高压发电机和高压输电,由直流取代交流也已成为发展趋势。
(10)电网集成和电能管理中,大型海上风电场对电力系统的冲击很大,尤其对海岸处电力系统较薄弱的地区,电网闪变、谐波和间次谐波、静态稳定性、动态电网稳定性等因素都会受到影响。
针对海上风电场容量较小、距离较长的特点,采用HVDC技术和机组无功功率输出可控技术,已成为海上风力发电的发展趋势。
(11)单位扫掠面积的海上风电机组有较低成本曲线。
若采用相同的设计风格,应用目前先进技术,优化设计参数,则机组成本与叶轮直径成3次方比例。
尽管陆上风电机组设计海上化要增加10%的成本,但与单位扫掠面积表示的陆上风电机组的成本(每平方米扫掠面积)比较,海上风电机组还是有较低的成本曲线[1]。
表2海上风电机组与陆上风电机组的叶尖速度比较风机额定功率/k W控制概念叶尖速度/(m/s)叶尖速比率(海上/陆上)V estas V66(陆上)1650变距变滑差66V estas V80(海上)2000变距变速801.12N ord ex N60(陆上)1300失速调节60N ord ex N80(海上)2000变距变速801.33 Bonu s1300(陆上)1300主动失速62Bonu s2000(海上)2000主动失速681.10 NEG M icon1000/60(陆上)1000失速调节57NEG M icon2000/72(海上)2000主动失速681.195海上风力发电机组基础结构海上风电机组的基础平台由油气工业中的深海采油平台形式发展而来。
国外建造平台处的海域最大水深已达到2000多米,我国未来5~10年海洋石油开采海域水深可能达到500~1500 m。
海上风力发电机组基础有套管式基础(Jac k-et)、三脚架(Tnipod)、单桩(M ono-pile)、重力基础(Gravity based)、负压桶基(Suction Bucket)、浮动平台结构(F l o ating type)等几种[11]。
挪威船级社(DNV)标准中定义了不同风机结构概念的设计要求,并根据海水深度和经济性,选择不同的海上风力发电机基础(如表3)。
表3海上风力发电机基础的选择海水深度/m基础结构类型0~10重力基础0~30单桩基础>20三脚架/套管式基础>50浮动平台结构6挪威船级社海上风电设计标准挪威船级社(DNV)海上风力发电机结构设计准则是在原有DNV规则上结合风力发电机I E C标准制定的,它提供了一套完整的、先进的海上风力机结构设计标准、设计指导和相关方法[12][13]。
该准则包含的主要内容有:(1)设计规则,包括设计考虑因素,状态限制,安全水平等;(2)安全水平,包括安全水平、负载和材料安全因子的确定方法;(3)选址条件,包括风、波、海流、冰、水位、土壤及其它条件;(4)负载,包括固定、可变、外界、组合负载等;(5)结构设计,包括结构类型、支撑结构和基础建模、设计要求、故障模式、限制状态等;(6)材料,包括材料的类型、特性、要求、分类等;(7)防腐,包括防腐系统、防腐要求等;(8)制造,包括焊接、喷涂、认证等;(9)运输,包括运输系统、固定设备、要求等;(10)其它,包括安装、维护、拆除等规则。