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摘要:近年来,海上风电的开发和利用越来越受全球重视。本文主要针对海上风电技术的发展与现状进行简要分析,仅供参考。
关键词:海上;风电技术;发展;现状
对于风力发电来说,风电场选址永远都是建设风电场的首要步骤。通过新能源行业的不断发展和不断摸索,发现在海上建设风电场比在陆地建设风电场更具优势,其优势直接表现在能量效益上。海上风电具有风能资源的能量效益比陆地风电场高,平均空气密度较高,发电效率好。并且,海上风受地形和气候的影响要小,湍流强度小。将风电场建设在海上,避免了对居民带来的不必要的麻烦,减少了受噪音等限制。而且减少了对陆地的使用,在沿海地区的供电量十分巨大,可缓解沿海地区的用电压力。目前我国出台了很多有关海上风力发展的政策,鼓励海上风力的建设,大大促进了海上风力的发展。
1海上风力发电的优点及缺点
1.1优点
第一,海上风能资源很丰富,能够为海上发电提供源源不断的能源,据调查显示同一高度条件下,海上的风力比陆地上的风力要大20%,其发电量要比陆地高70%,并且海上的静风期非常少,这决定用于海上风力发电的风电机组利用效率高;第二,海上风电机组单机容量大,最大可高达6兆瓦,其年利用小时数量不低于3000小时;第三,发电成本低,海水平面多数都是比较平缓的,表面粗糙度低和摩擦力小,所以海上风力变化小,不需要构建高的塔架,这无疑在很大程度上降低了风电机组的发电成本;第四,海上风力发电机组寿命长,海上风的湍流强度通常情况下较低,导致海面与海上的空气难以形成较大温差,且不受复杂地形气流影响,故在极大程度上降低了风电机组的疲劳负荷,从而延长机组使用寿命,海上风电机组的寿命至少为25年;第五,海上风能开发利用受到的限制较少,例如进行风能开发时不会受到噪声、景观、鸟类、电磁波等的限制;第六,海上风电场的占地面积小且人口密度小,故不会涉及到土地征用、人流疏通等问题;第七,污染程度较低,进行海上风力发电时主要应用到能源是风能,很少使用到其他能源,因此不会释放出污染性物质,减少了环境污染,具有很高的环境保护价值。
1.2缺点
第一,尽管海上风力发电受外部环境的影响较小,到用于发电的设备其成本还是很高,加之还要考虑到风、浪、冰、海流等因素,这无疑增加了海上发电难度,所以其故障维修难度要远高于陆上,这在一定程度上增加了海上发电的成本;第二,用于发电的设备以及发电场地周边的环境容易被腐蚀,因为海水中含义大量的盐分,当海上上涨或冲击时其盐分便腐蚀设备结构和部件。
2海上风电技术的国内外发展现状分析
2.1国外发展现状
对于海上风电技术发展欧洲一直都处于世界领先地位,其中丹麦的海上风力发电领域在世界上占有领导地位,建设了世界上最大的海上风电场,据丹麦政府能源计划法案指出,2030年以前丹麦的海上风电装机将达到4GW,其发电量将高达全国总发电量的50%。德国作为欧洲最具有代表性的国家之一,其海上风电机数量是世界上最多的国家,早在2010年4月德国就建设并启动了第一个海上风能电站,海上风电厂总计划要建设40个,装机容量计划不低于1200万千瓦。英国的海上风能资源最为丰富,所以在海上风能发电设计技术、安装技术和运作技术等方面都比较成熟。相关资料显示,美国有20%的电力都是由风电提供,所有风电中有1/6来自海上风电,所以一直以来美国都非常重视海上风电技术发展,但与欧洲相比其技术发展还比较落后。
2.2国内发展现状
我国地缘辽阔,土地面积及海域面积非常广大,所以相应的土地资源及海洋资源也非常丰富,其中最为丰富的海洋资源便是海上风力资源,据数据显示我国可以开发的海上风能资源约为7.5亿千瓦,远大于陆上。在海上风能资源开发过程中要尽可能减少能源消耗,故我国向世界做出承诺“要在2020年将单位GDP温室气体排放量降到2005年的40%-45%”。自2008年以来我国海上风电技术就得到了快速性发展,并在2015年的海上风电建成了500万千瓦,现计划2020年海上风电发展目标建成3000万千瓦,逐渐将海上风电转换成中国风电产业发展的主动力。
3海上风电技术发展存在的问题及前景
3.1海上风电发展面临的问题及解决措施
3.1.1海上风场选址不尽完善
由于海上风电对海域地理条件有极高的要求,在海洋规划、海域管理、气象条件以及环境保护等方面有这严格的要求,涉及诸如海洋局、环保局、气象局等多个部门。我国海上风电有着较为超前的风场规划,然而随着社会的发展,之前的规划理念与现今的发展需要有了很大的差异,之前的考虑事项不尽完善,因此,我国需要建立高效的与海上风电有关的管理协调机制,加强海洋局、环保局、气象局等多个部门之间的沟通联系,就海域面积、环境状况以及使用功能进行及时协调,合理规划海上风电选址,合力推动海上风电建设。
3.1.2海上风电装备技术研发相对滞后
由于我国海上风电建设及运营经验的不足,对海上风电装备的设计、运营管理经验不足,加之前期使用的海上风电装备多为国外设备,因此在海上风电装备研发过程中仍存在一些不足,需要不断加大技术研发投入。我国应加快海上风电装备相关技术及设备的系统研发,将设计、施工、并网技术等都纳入系统研发进程之内,进而推动海上风电产业整体的快速发展。同时国家应当加大对海上风电发展的重视程度,从政策、资金、技术等各方面为海上风电的发展保驾护航。
3.1.3海上风电电价确定的滞后性
海上风电上网定价一直以来是人们较为关注的热点问题。由于风场建设的开发周期长、投资大、企业之间的竞争激烈,加之并网区域电价的限制,上网电价低于成本价,这造成了海上风电场中标企业中标后不能立即进行海上风电场的建设。因此,在海上风电发展的过程中,需要国家借鉴国际相关先例,通过财政补贴、政策扶持等方式鼓励海上风电发展,顺应海上风电大规模发展的要求。
3.2前景
近年来,海上风电不断发展,其发展趋势主要有两方面。一方面,发展海域逐渐由浅海向深海发展。以美国为例,其浅海海域风能资源相对匮乏,其浅海风电场的建设早已不能满足风能发电的要求,因而逐步转向了深海海域。这一发展趋势是由较为匮乏的浅海海域资源造成的。另一方面,海上风电发电机的单机容量也在不断扩大。目前新型大功率电力发电机正逐步取代小型发电机,容量的不断扩大更有利于海上风电建设。现在世界上的许多国家越来越重视海上风电建设,例如德国已经在距离陆地海岸线193千米开外的深水地区建造了海上风电场。可见,海上风力发电将会是未来风力发电甚至电力产业的主要发展趋势。
结语
总而言之,海上风电已经成为电力行业发展的必然趋势,更是中国风电产业发展的主要方向,因此我国社会各方人士尤其是海上风电场工作人员都非常重视海上风电技术,对此很多专家及相关工作者都在不断熟练掌握各种海上风电技术,并根据国内外相关经验不断完善和研发新的海上风电技术,以提高海上风力发电效率,进而增加海上风力发电量,以为人们提供充足电力的同时,促进电力行业、风电产业发展的同时,推动人类社会进步,进一步证实了解海上风电技术发展与现状的重要性及意义。
参考文献:
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[2]钟宏宇,齐全,高阳,等.中国海上风电技术的挑战与应对策略分析[J].东北电力技术,2016,37(1).