一、前言

在深水建設海上風(fēng)電場(chǎng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)力更大更穩定，因為陸地上的山脈有可能破壞氣流。此外，噪聲對陸地上的居民鮮有影響，因為渦輪機距離居民區并不非常遠。陸上或近海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，對生物也有影響，據說(shuō)會(huì )引起動(dòng)物遷移，容易發(fā)生鳥(niǎo)類(lèi)死亡事故，而遠海處的鳥(niǎo)類(lèi)比較少，對魚(yú)類(lèi)的影響尚有待研討。

人類(lèi)為了開(kāi)發(fā)更多的清潔電能，認為海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)具有很大的可挖掘潛力。由支柱(一般為三根)固定的淺海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，目前認為只能安裝在約30米至50米深的水域，更保守的看法，認為當水深小于20 m時(shí)為淺水域，風(fēng)電設備的基礎底座支柱，直接插入海底以下10 m固定比較可靠，這些條件，大部分風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)智能在近海地區建造。世界上也有不少近海水域，實(shí)際上深度也常大于50米，所以發(fā)展海上浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，引起一些國家的注意，并擬定了發(fā)展計劃。

當水深在20 m～300 m之間的深水域，就可以采用浮體結構，它是矩形或三角形箱體，漂浮在海面上。風(fēng)電設備的支撐塔柱固定在盒式箱體上，浮體則由纜索牽引，纜索錨固于海底，這種漂浮箱體結構型式要注意強風(fēng)時(shí)的搖動(dòng)和傾斜。建造海上浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，是在半潛式海上石油平臺的技術(shù)基礎上發(fā)展起來(lái)的，半潛式海上石油平臺的建造，雖比海上浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)難度大一些，但海上浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的遠程控制是一項很先進(jìn)技術(shù)。

此外，海上浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的發(fā)電機的容量大，安裝總容量也較大，采用高壓交流(HVAC)或是高壓直流(HVDC)輸電方案，?？紤]最終經(jīng)濟效益來(lái)選擇。

二、挪威重視浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)

挪威是世界上第一個(gè)擬建造首座海上浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電站的國家。據《挪威郵報》報道，挪威國家石油海德魯公司(StatoilHydro)決定在挪威Karmoy海域建造世界首座浮動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機，稱(chēng)為“Hywind”，計劃于2009年秋季動(dòng)工，計劃投資4億克朗(約8000萬(wàn)美元)。
StatoilHydro公司新能源部Alexandra Gjoerv主任表示，公司將利用海上油氣開(kāi)采技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)海上風(fēng)力資源。擬建的海上風(fēng)力發(fā)電站安裝在水下100多米的浮標上，通過(guò)三根錨索固定在海下120-170米深的海底。發(fā)電機葉片直徑為80米，高出海平面約65米。

StatoilHydro公司將與其他公司密切合作，共同開(kāi)發(fā)海上風(fēng)力資源。Siemens公司負責生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機組，Technip公司負責生產(chǎn)浮標系統并安裝，電線(xiàn)電纜產(chǎn)品由Nexans公司負責生產(chǎn)，這說(shuō)明Siemens和Nexans總是搶跑在技術(shù)前沿。

挪威國家石油公司已建造了一臺2.3兆瓦的浮動(dòng)式Hywind渦輪機原型，安裝在挪威卡姆島離岸10公里的水里。該原型采用了由Siemens公司提供的渦輪機和法國德希尼布公司(TechnipS.A.)的浮動(dòng)技術(shù)。這臺渦輪機的建造和部署成本約為4億挪威克郎(6,490萬(wàn)美元)，預計每年將產(chǎn)生約9,000千兆瓦小時(shí)的電力。挪威國家石油公司聲稱(chēng)，該渦輪機可以在700米深的水域使用，這說(shuō)明浮動(dòng)技術(shù)能滿(mǎn)足很多海域深的度要求。

自2009年9月測試成功后，挪威國家石油公司目前正在評估全球各地的風(fēng)電站點(diǎn)，以便大規模部署浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。當然這類(lèi)工程還在逐步深化試驗階段，一時(shí)還不能作為大規模商業(yè)運作。挪威國家石油公司發(fā)現，路易斯和阿伯丁郡的沿岸水域適宜建設浮動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)。這些地點(diǎn)能容納3至5臺Hywind渦輪機裝置，也可以進(jìn)行測試以確定這項技術(shù)的商業(yè)潛力。

三、蘇格蘭積極準備漂浮式風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)

蘇格蘭可能會(huì )建設世界上第一座漂浮式風(fēng)電場(chǎng)，該國第一部長(cháng)AlexSalmond開(kāi)始與挪威能源巨頭挪威國家石油公司進(jìn)行談判，爭取這一海上風(fēng)能項目。蘇格蘭國際發(fā)展(Scottish DevelopmentInternational)和MarineScotland一直在與挪威國家石油公司合作，進(jìn)行可行性研究。挪威國家石油公司將于下月再次造訪(fǎng)蘇格蘭，深入研究各個(gè)施工地點(diǎn)的潛力。

Salmond先生說(shuō)，“Hywind第二期風(fēng)電場(chǎng)項目會(huì )見(jiàn)證蘇格蘭與挪威合作。該項目將降低深水海上風(fēng)能的限制，打破100米的記錄，首次開(kāi)拓遠海區域用于風(fēng)能開(kāi)發(fā)。”。

薩爾蒙德先生指出，蘇格蘭海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)的潛力巨大，而蘇格蘭政府的目標正是發(fā)展風(fēng)力發(fā)電。這一產(chǎn)業(yè)可以帶來(lái)300億英鎊(466.4億美元)的投資，創(chuàng )造2萬(wàn)個(gè)工作崗位。
蘇格蘭政府認為，海上風(fēng)能可以在該國能源結構中占更大的份額。最近的一項研究表明，到2050年，只要利用蘇格蘭海上風(fēng)能儲量的三分之一，產(chǎn)生的電力就可達到全國供電的7倍以上。

蘇格蘭定下目標，到2020年，可再生能源的供電占到總用電量的50%。蘇格蘭打算在2011年達到31%。2008年，蘇格蘭已經(jīng)有22%的電力來(lái)自可再生能源。

三、美國院士在中國的吹風(fēng)

這還是2007年的事情，美國工程院院士鮑亦和向海大捐款5萬(wàn)元設立“鮑亦和院士創(chuàng )新獎”，計劃在海南建世界首座浮海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。對國際風(fēng)電先驅鮑亦和來(lái)說(shuō)，海洋是他的藍色試驗田，擁有中國最廣闊海域的海南自然魅力無(wú)限。為了實(shí)現海風(fēng)代油，海風(fēng)代煤的夢(mèng)想，這位73歲的學(xué)者近日特地從美國來(lái)到海南考察，并計劃在我省遠海建立世界第一座試點(diǎn)性浮海發(fā)電場(chǎng)。他認為“海南所轄海域面積200多萬(wàn)平方公里，占全國海域面積的2/3，是全國最大的海洋省，發(fā)展海風(fēng)發(fā)電潛力很大。”這種立軸式浮海風(fēng)力發(fā)電機高100米左右，由一根長(cháng)柱和兩片弓形的頁(yè)片組成，它底端固定在浮箱上，并用錨將浮箱拉在水下一定位置，比較重的蓄電設備都集中在長(cháng)柱下端。“下面重，上面輕，就像不倒翁的原理一樣，發(fā)電機即使沒(méi)有海底樁，也不會(huì )倒。省了很多材料成本，也節省了安裝、維修費用。據悉，島嶼能源缺乏一直是全世界島國和省份最心憂(yōu)的問(wèn)題。沒(méi)有大河，沒(méi)有豐富煤礦，水電和火電都難有效開(kāi)展。對于美麗的熱帶海島來(lái)說(shuō)，燒煤發(fā)電所產(chǎn)生的粉塵污染更讓人心痛。“這么美的島，游客這么多，海南應該盡量用清潔的可再生能源，為后代留住這一方水土和空氣。” 雖然目前海風(fēng)發(fā)電的成本比火電高，但鮑亦和對它的前景很樂(lè )觀(guān)。他說(shuō)，除在蓄電等方面希望進(jìn)一步改進(jìn)外，浮海風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)比較成熟，沒(méi)有突破性的技術(shù)難題。只要在投資、稅收等軟環(huán)境上多鼓勵、支持，再大批量生產(chǎn)、運用，就能很快降低成本。目前，鮑亦和計劃在海南海域建首座浮海發(fā)電場(chǎng)，逐年安裝40臺浮海發(fā)電機，希望能在三年內開(kāi)始發(fā)電。他說(shuō)，要是海南海域都利用起來(lái)，一年生產(chǎn)的綠色風(fēng)力電，是目前全國發(fā)電量的6倍！“1萬(wàn)度的海風(fēng)綠電，可以減少火電11噸左右的二氧化碳排放量，這對海南環(huán)境保護很有利。”南海地理位置非常敏感，對于這一項建議，還需要詳細論證。

四、某些公司對風(fēng)電技術(shù)的分析

1、風(fēng)電機組

海洋風(fēng)電機組應是大型的，其功率通常在2 MW～5 MW或更大，據說(shuō)要發(fā)展7 MW，而目前2 MW以下基本上適用于陸地。

2、風(fēng)電工程造價(jià)包括

陸上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，風(fēng)力發(fā)電機組(占78%)、電氣裝置(占12%)、土建工程(占6%)、電力消費(占2%)、工程管理(占2%)。其中風(fēng)輪機和發(fā)電機所占比重最大，應采用新技術(shù)新材料來(lái)降低造價(jià)，例如采用高強度玻璃纖維加上環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)取代鋁合金制造葉片，取消齒輪增速箱等。美國開(kāi)發(fā)的新型葉片可使捕捉風(fēng)的能力提高 20 %。采用變頻調速后使風(fēng)能利用率提高 15 %。

3、風(fēng)輪葉片數目

風(fēng)輪葉片數目為2片或3片，2片適于較高的周速比(葉片尖端周速與風(fēng)速之比)，3片則適用于較低的周速比。要注意2葉片轉輪相對于旋轉平面各軸線(xiàn)的螺槳慣性矩并不相同，由此會(huì )引起附加動(dòng)態(tài)負荷、必須采取相應輔助結構措施。德國大型機造用1個(gè)葉片是為了降低成本，葉片造價(jià)為風(fēng)輪機的1/5～1/3, 3片改為1片可降低成本20%，但主流還是采用3葉片。

4、輸電線(xiàn)纜

海洋風(fēng)電設備通常距沿岸為10 km～30 km。由于高壓交流輸電(HVAC)線(xiàn)路越長(cháng)；損耗也越大，這是設計人員最不能接受的問(wèn)題。HVAC雖然是一門(mén)成熟的技術(shù)，但較多地認為適用于輸電距離在70～80 km；有功功率小于500 MW以下的海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。

當輸電距離較長(cháng)，如在100 km以上；容量較大，如在300 MW以上時(shí), 但較多地認為選擇高壓直流輸電(HVDC)更合適。HVDC-VSC是一門(mén)可選的技術(shù)，適用于輸電距離大于80km的海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，商業(yè)上可實(shí)現額定功率達1200 MW，可以控制有功和無(wú)功功率，可使用高壓直流XLPE電纜，并且大?？煽醋饕粋€(gè)平面，各風(fēng)力發(fā)電機接受的風(fēng)力基本上均勻和穩定。相反陸上地勢高低變化，各風(fēng)力發(fā)電機接受的風(fēng)力不一定很均勻，這也可在陸上常觀(guān)察到的現象。（摘自《中國電線(xiàn)電纜網(wǎng)》）