漂浮式海上风电
安装在锚泊于海床的浮式平台上的风机,使风电场能建在水深超过约 60 m、固定式基础已不经济的海域。
全球约 80% 的海上风能资源位于水深超过 60 m 的海域(IEA Offshore Wind Outlook 2019),包括日本、韩国、加州、挪威、地中海以及大西洋沿岸大部分地区。漂浮式平台让这些海域可以开发。
主要平台类型:
- Spar 立柱式:深吃水压载圆柱,非常稳定,但码头组装需要深水(Hywind Scotland、Hywind Tampen)
- 半潜式:三根或四根立柱由浮筒相连,吃水浅,可在港内组装(WindFloat Atlantic、Kincardine)
- 张力腿平台(TLP):靠绷紧的张力筋腱向下固定,占用海底面积小,但对锚的要求高
- 驳船式:宽而浅的船体,带阻尼池
平台用悬链线锚链、合成缆绳或张紧式系泊固定,锚型有拖曳嵌入锚、吸力锚和打入桩锚;场内用动态海缆连接,设计上要承受运动引起的疲劳。
试点风电场表现良好:Hywind Scotland(30 MW)有好几年报告的容量系数超过 50%。但到 2024 年,全球装机仍只有约 250–300 MW,成本依然很高,预商业化项目报告的 LCOE 常在 150–250 美元/MWh。NREL ATB 和 DNV 预计,随着批量生产、港口设施和更大风机逐步成熟,成本会向固定式靠拢,不过在成本通胀下时间表已经推迟。风机控制器也要重新整定,因为常规变桨控制可能放大平台运动。
相关术语
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安装在海上或大型湖泊中的风机,通常采用固定式基础,水深最多约 60 m,利用比陆上更强、更稳的风。
- 变桨控制
让风机叶片绕自身长轴旋转以改变攻角,用于在额定风速以上调节功率,以及启动和停止风轮。
- 偏航系统
让风机机舱绕塔筒轴线转动、使风轮始终对准来风方向的电机、齿轮、轴承和制动器。
- 容量系数
电厂在一段时间内的实际发电量,与按额定容量满发同样时间的发电量之比。
- LCOE(平准化度电成本)
能回收电厂全部寿命期成本的固定每 MWh 价格,即折现后的全寿命成本除以折现后的全寿命发电量。