新浮動(dòng)風(fēng)力平臺(tái)安裝問題存在的挑戰(zhàn)

由于沒有任何東西可以減緩它們的速度，海洋上空的風(fēng)可以持續(xù)以比陸地上更高的速度吹過，這使得它們對(duì)電氣線束很有吸引力。但是，深水所需的漂浮式風(fēng)力渦輪機(jī)面臨著咸味陣風(fēng)和大浪的影響，更別提還有首先需要解決的安裝問題存在的巨大挑戰(zhàn)了。

總部位于都柏林的Gazelle Wind Power公司表示，他們有一個(gè)新穎的解決方案。該公司最近推出了新浮動(dòng)風(fēng)力平臺(tái)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)是模塊化的，比競爭對(duì)手用鋼更少，使其更便宜、更輕、更容易安裝。這意味著可以穩(wěn)定容量高達(dá)20兆瓦的大型海上渦輪機(jī)，同時(shí)從根本上減少重量、成本和海底電纜張力。

Gazelle首席技術(shù)官Jason Wormald表示：“使用Gazelle的解決方案，一個(gè)1千兆瓦的海上風(fēng)電場可以節(jié)省超過14.2萬公噸的鋼鐵，并減少超過26萬噸的二氧化碳排放?！?/p>

海上風(fēng)電在世界各地的發(fā)展勢頭越來越強(qiáng)勁。該行業(yè)主要依靠固定在海床上的渦輪機(jī)，這些渦輪機(jī)不能在60米深度以上的水域使用。但根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（Global Wind Energy Council）的數(shù)據(jù)，全球約80%的海上風(fēng)能資源位于更深的水域。

“Deploying the largest， most powerful turbines is the only way to reach decarbonization targets.”

—Jason Wormald， Gazelle Wind Power

因此，風(fēng)電行業(yè)正在慢慢遠(yuǎn)離海岸。2021年，三個(gè)浮動(dòng)風(fēng)電項(xiàng)目投產(chǎn)，總發(fā)電量為57.1兆瓦。挪威能源公司Equinor旗下的世界上最大的浮動(dòng)風(fēng)電場Hywind Tampen于去年年底生產(chǎn)了第一批電力。2022年9月，拜登政府公布了其浮動(dòng)海上風(fēng)電項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在“到2035年將浮動(dòng)技術(shù)的成本降低70%以上，達(dá)到每兆瓦時(shí)45美元”，并在2035年將容量提高到15吉瓦，足以為500萬戶家庭供電。根據(jù)BloombergNEF提供的數(shù)據(jù)顯示，浮動(dòng)風(fēng)電裝置將從2027年開始真正爆發(fā)，并主要集中在歐洲和美國。

由于遠(yuǎn)離海岸，漂浮的風(fēng)電場帶來了巨大的工程挑戰(zhàn)。Wormald說，這些平臺(tái)通常需要支持15兆瓦或更大的大型渦輪機(jī)。他說，與安裝幾個(gè)較小的渦輪機(jī)相比，更大的渦輪機(jī)使安裝更具成本效益。但目前正在使用或評(píng)估的許多平臺(tái)“需要大量鋼材，系泊系統(tǒng)效率低下，對(duì)海床和海洋環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，并且需要專門的船只、起重機(jī)和基礎(chǔ)設(shè)施來組裝和運(yùn)輸。

據(jù)悉，幾家公司正在開發(fā)用于深水的創(chuàng)新浮式風(fēng)力平臺(tái)。其中許多借鑒了海上鉆井的石油鉆機(jī)設(shè)計(jì)。大約80%的項(xiàng)目計(jì)劃使用半潛式平臺(tái)，這種結(jié)構(gòu)部分漂浮在水下，并通過鏈條系泊在海床上。另一種流行的設(shè)計(jì)是張力腿平臺(tái)，它通過剛性系繩垂直系泊在每個(gè)角落。

Wormald說：“Gazelle的大多數(shù)競爭對(duì)手都使用石油和天然氣行業(yè)的傳統(tǒng)解決方案。而Gazelle的解決方案完全是考慮到海上漂浮風(fēng)電行業(yè)而設(shè)計(jì)的?！?/p>

該公司獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)合了半潛式和張力腿式平臺(tái)的最佳功能。關(guān)鍵特征是樞轉(zhuǎn)臂和動(dòng)態(tài)系泊系統(tǒng)。平臺(tái)通過垂直系泊纜錨定在海底，但它們通過樞轉(zhuǎn)臂連接到平臺(tái)中心正下方懸掛在水中的配重上。平臺(tái)隨風(fēng)和波浪移動(dòng)，但配重系統(tǒng)平衡運(yùn)動(dòng)和力，保持渦輪機(jī)的低槳距，使其保持穩(wěn)定，并幫助其在面對(duì)強(qiáng)風(fēng)和巨浪時(shí)高效工作。

Gazelle表示，該平臺(tái)比傳統(tǒng)的半潛式設(shè)計(jì)更小、更輕。它使用的鋼材要少得多，這使成本降低了30%。此外，該系統(tǒng)是模塊化的，因此無需專業(yè)設(shè)備即可輕松、快速地安裝。它還可以擴(kuò)大到20兆瓦的渦輪機(jī)。

到目前為止，該公司已經(jīng)在西班牙坎塔布里亞大學(xué)環(huán)境水力學(xué)研究所的一個(gè)1:60比例的10兆瓦渦輪機(jī)平臺(tái)模型上測試了其設(shè)計(jì)。測試的成功使該公司獲得了挪威DNV的海上風(fēng)電平臺(tái)技術(shù)可行性批準(zhǔn)，挪威DNV是一家專門從事海洋和海上系統(tǒng)的認(rèn)證提供商。

Gazelle目前正與可再生能源開發(fā)商WAM Horizon一起在葡萄牙海岸開展一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目。該公司尚未透露工廠的規(guī)?；驎r(shí)間表。但Wormald表示，Gazelle的設(shè)計(jì)“可以在任何運(yùn)行環(huán)境中為任何尺寸的渦輪機(jī)量身定制。部署最大、最強(qiáng)大的渦輪機(jī)是實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)的唯一途徑。像Gazelle這樣的創(chuàng)新解決方案將使這些大型渦輪機(jī)能夠在風(fēng)力更強(qiáng)、間歇性更小的深海中高效運(yùn)行”。