问答:浮动近海风电场是可行的?

本周早些时候,广泛报道,世界上第一个浮动风电场目前正在安装彼得黑德在苏格兰海岸。

挪威国家石油公司,这是发展中飞行员Hywind风电场,称该项目旨在展示未来商业的可行性,可使用浮动的风电场。

浮动风电场可能优于传统的海上风电场。他们可以被放置在更深的水域,风更强和更少的变量。涡轮机可以完全组装接近岸边拖出海之前,他们可能会对野生动物的影响比其他类型的风力涡轮机。

但随着技术仍处于起步阶段,成本相对较高,问题依然存在,或者,如果他们能够与固定海上风力涡轮机或其他能源。必威体育在线注册

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(更新18/10/2017:海风”苏格兰今天开始交付电力网格,挪威国家石油公司宣布。这使得世界上第一个浮动风电场连接到网格中。)

(昨天更新16/2/2018:挪威国家石油公司宣布海风”苏格兰表现得比预期要好生产在最初的整整三个月。试点项目取得了这冬季平均利用率为65%。相比之下,典型的一个典型的海上风电场的容量因素在冬季是45 - 60%,根据挪威国家石油公司。挪威国家石油公司和其合作伙伴马斯达尔现在有一个目标,以减少能源的成本从农场未来保持€/兆瓦时(£36-53 / MWh)到2030年)。必威体育在线注册

浮动涡轮机如何工作?

就像石油和天然气开始更容易获取陆上发展,之前近海附近,最后,到更深的位置,浮动涡轮机代表风力涡轮机的位置的下一个阶段。

一个浮动的风力涡轮机安装一个标准的离岸模型浮动结构,而不是fixed-bottom塔通常用于传统离岸计划。这允许浮动风电场位于深度远远大于50 m传统海上风力的极限。

有三个主要设计浮动风结构:石膏,张力腿平台(TLP),和半潜式,在下图从左到右显示。

每一个涡轮机以不同的方式获得稳定。

Spar-buoys依靠重心低的水比浮力的中心。这是通过添加一个重量级的下部结构。

张力腿平台——目前最先进的设计,和稳定利用张拉系泊缆绳固定在海床上。

半潜式平台同时受到浮力的稳定。他们有3 - 5个圆柱形平台连接管和漂浮在海面上的半淹没而与系泊缆绳固定在海底。

罗德尼·詹姆斯,一个经理碳信托基金的政策和创新小组说,这些设计都改编自石油和天然气技术。他告诉碳简要:必威手机官网

“关键的区别是,而石油和天然气由少量的非常大的平台,浮动海上风电需要大量的小型平台。”

(值得注意的是这个词的相对使用“小”。浮动涡轮机使用的结构仍然高达约3000吨钢铁设计和大约12000吨混凝土设计。)

用于浮动风电场的风力涡轮机fixed-bottom结构几乎是一样的。

浮动风电场的优势是什么?

浮动海上风力涡轮机的承诺是在他们的能力被拴在50 - 1000米的深海。这些不适合传统fixed-turbine离岸风结构,限制水的深度小于50或60米的,因为需要嵌入在海底基础。

因此,他们开放地区的海不是以前适合海上风力发电,包括大陆架地区下降太快,固定的涡轮机是可行的,如美国西海岸,日本,在这种情况下,阿伯丁。

根据2015年的一项审查碳信托,浮动涡轮机可能变得越来越重要,成为世界耗尽浅近岸站点的“低挂水果”,从海岸向外移动。

更深的水域,漂浮的风力涡轮机可以位于也更高的平均风速比接近海岸。这可能导致浮动风电场每瓦生产更多的电力装机容量(GW),增加收入。高容量因素也可能受益在岸传输网络通过减少可变性。

它们也可以几乎完全放在一起接近海岸被简单的拖曳到目的地之前,低成本的船只。这样就避免了需要使用昂贵的,沉重的船舶建造海上的风力涡轮机的永久的根基。

五个涡轮机苏格兰海风”项目,例如,已经在挪威和组装的过程中被拖到苏格兰海岸彼得黑德。这种流动性也可以重维护操作的优势,在涡轮机可能被拖回港口。

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信贷:挪威国家石油公司

最后,他们的位置进一步出海可以治疗一些公众反对风电场。视觉上他们会更加突出,同时,根据皇家鸟类保护协会有害的鸟类,他们也可以低于农场放置接近海岸,因此,海鸟筑巢地点。

此外,他们避免需要pile-drive大型基金会进入海底,以及漫长的海上建筑活动,这两个可以暂时破坏海洋生物,包括鲸鱼和鸟类。

有什么缺点吗?

除了成本由于新兴技术(见下文),有几个浮动风电场面临的技术挑战。

漂浮的发电机本身的性质可能会带来一些问题。摆动的涡轮在水面上减少其捕获风能必威体育在线注册和风险损害风车组件。然而,这并不被认为是一个重大的挑战,因为工具设计来减轻它通过改变汽轮机控制系统。

然而,一些定制元素需要开发在大规模使用。这些包括动力电缆、系泊锚定系统,漂浮的变电站。

据詹姆斯,虽然这些并不一定要“很大”,他们仍需要进一步的研究和开发可以实现大规模部署。

他们会花多少钱?

作为一个年轻的技术没有商业部署,浮风目前居高不下的成本。早期项目需要补贴,这就意味着发展的速度在很大程度上取决于政治支持。(值得注意的是,“海风”飞行员目前严重依赖于苏格兰政府补贴)。

如果这种支持,成本由几个专家预计下降符合传统的离岸风,设计优化和技术部署规模。

2015年能源必威体育在线注册技术研究所(ETI)报告发现大型浮动风电场可以提供电力的除去成本约£85每兆瓦时(由2020年代中期MWh)。

碳信托研究类似的结论主要浮风力可能达到除去成本概念£85 - 95 /千瓦时的电力大型商业项目在2020年代,随着进一步的创新可能看到成本进一步下降。

相比之下,欣克利点价集2012年在£92.50兆瓦时的价格,指数相关的图与通胀将上升35年合同。

与此同时,在英国的2015合同的区别(CfD)拍卖,海上风力作为“不成立”的技术的地位意味着它被授予执行价格高于平均水平的£117 /兆瓦时在2012年的价格,也指数有关。

值得注意的是,传统的海上风电的成本也迅速下降,然而。2017越南盾的能量必威体育在线注册报告发现海上风电项目在英国平均下降到£97 /兆瓦时2015 - 16。即将拍卖的结果为额外的英国海上风电装机容量普遍预期交付成本低于£85 /兆瓦时,超过政府设定的2026年目标成本由九年。

詹姆斯认为浮动的风可能是竞争与其他能源技术在未来十年内如果是部署在规模,尤其是在市场高能源需求在沿海地区深大陆架。必威体育在线注册

比较传统和浮动风电场,而浮动的涡轮机的子结构的成本——晶石浮标,例如,可能会保持高于固定基础,这可能是否定的优势在一定程度上浮动风电场上面列出。

的国际能源机构有今天说的成本浮动涡轮机fixed-bottom一样十年前的。

任何试图估计未来商业项目的成本必然会包含大量的不确定性,由于这项技术还处于起步阶段,一些示威活动实际上是在水里。彼得Stansby曼彻斯特大学的流体动力学教授,告诉碳简要:必威手机官网

“这些数字总是援引改进。很难,我不认为没有人预测[费用]固定结构,monopile海上风力平台会降低他们的方式。这就像把你的手指放在风。”

根据研究人员上个月发表的一篇文章海洋可再生能源弹射器必威体育在线注册在WindTECH国际一旦浮动风能技术的成熟,子结构的成本是唯一领域成本或风险将大幅落后于monopiles。

海风”是如何工作的呢?

挪威国家石油公司,开发人员的“海风”试点项目正在安装海岸的彼得黑德,声称这是世界上第一个商业浮动风电场。

30兆瓦(MW)的农场将采用五个巨型涡轮机由西门子盖姆,分布在约4平方公里。这些将被放置在一个25公里的海域海上从彼得黑德95至120米的深度。

现在,仅仅一个涡轮机已经搬到苏格兰,剩下的将在8月底。一代预计今年晚些时候开始。

高253米的巨型涡轮机杆浮标的设计(见上图),拥有175以上的水和在海平面下78米。根据一项英国广播公司(BBC)的文章挪威国家石油公司声称,叶片利用突破软件——拥有塔扭叶片直立,抑制运动从风能、波浪和洋流。

£190 m飞行员风电场的挪威国家石油公司遵循六年的测试安装了2.3 mw海风”原型的岛Karmøy于2009年在挪威。在这段时间里,挪威国家石油公司的设计优化允许涡轮输出功率的三倍。

挪威国家石油公司表示,该项目旨在展示多个浮动风力涡轮机的成本效率和可行性与最优区域风条件下,其最终目标是大规模浮动500 - 1000兆瓦海上风力公园。詹姆斯说:

“海风”苏格兰是工业的重要一步,因为它将展示该技术首次在数组布局(而不是单个原型示威活动日期)。这将提供重要经验的施工和安装多个单位和涡轮机在单个风电场之间的相互作用。”

Hywind是资助英国可再生能源义务证书(中华民国)方案,通过它将获得£160 /千瓦时的电力批发价格(目前£40 /兆瓦时)。挪威国家石油公司声称海风”等项目的成本在2030年可以减少40 - 50%。这可能降低成本约£100 /兆瓦时,类似于今天传统离岸。鉴于传统的海上风电的成本也将下降,挪威国家石油公司的浮动涡轮机将因此更昂贵。

值得注意的是,尽管他们通常有利展望浮动的风电场,皇家鸟类保护协会反对“海风”项目,因为它担心太多的海上涡轮机在该地区已经被批准。

有多少浮动近海工程?

研究和开发成浮动海上风力涡轮机已经持续了十年左右,一个范围在英国的研究,原型和飞行员测试和更远的地方。

根据碳信托基金,30岁以上的概念目前处于开发阶段,虽然只有五个在全面展示在一个近海的环境。

美国公司权力的原则安装一个原型的WindFloat半潜式设计2011年在葡萄牙和计划在2019年葡萄牙和法国飞行员山的2020/21。座离岸同时,目标是安装一个飞行员农场的张力腿平台设计在法国2020/21。

我们会看到风力涡轮机在海上漂吗?

而新兴的技术,海洋深处漂浮在海上风电场可以开放的领域而不是以前适合风能和展示一些优势传统海上风力的承诺。必威体育在线注册

2013年,EWEA说从涡轮机必威体育在线注册产生的能量在北海深水仅能满足欧盟的用电量超过四倍。(风的变量输出意味着这只会是真的在一整年,与其他来源需要填写当风不吹)。

与此同时,苏格兰的相当大的自然风力资源,连同其成熟的供应链和基础设施开发近海石油和天然气行业,提供潜在的市场浮动的风技术。

这也可以进一步开放市场的英国碳信托纸,于2014年出版,表示欧洲更发达的海上风力发电产业可能会利用加速部署在日本,强调浮动风力作为一个关键领域。

詹姆斯表示,当前市场信号表明第一次大规模浮动风电场可以安装到2025年。这可能为可观的增长在未来的几十年,他说。

浮动的风可以看到风力发电的发展扩展到北海的北部地区,地中海和大西洋海岸线的西欧,以及欧洲以外的位置与深大陆架,如日本,台湾,韩国和美国。