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碳中和时代期待浮式风电海洋牧场迎来大发展西装

2022-09-09 00:02:09

碳中和时代,期待“浮式风电+海洋牧场”迎来大发展!

自2009年挪威首台立柱(Spar式)漂浮式海上风电机组安装以来,全球海上风电迎来了漂浮式时代。

从能源分布上看,海上风能资源储量丰富,但面对苛刻的深远海环境条件,传统固定式海上风电在技术和经济上面对的挑战急剧增加,欧美和日韩风电巨头逐步聚焦漂浮式海上风电技术的研发。

总体而言,漂浮式海上风电市场经历了从小规模单台样机(2009~2015年)到小型风电场示范(2016~2022年)的演变过程中国机械网okmao.com。

现阶段国内海上风电都采用固定式基础,仅适用于水深不超过50m的近海海域,超过该水深后,机组施工成本将急剧增加。而相比于近海,深海风资源更为丰富,要想更经济地获取深海风能,必须采用浮式风电装备。

从海上风电平价的角度来看,漂浮式有望实现弯道超车,用更创新的方式从施工成本与效率两方面获得飞跃式发展,从而从成本与效率两方面迅速推动海上风电平价进程,替代传统固定式桩基。

目前已经公布的漂浮式项目大概有49个,这49个里面建成的目前只有10个,分别位于欧洲和日本,建成的10个项目中有8个是样机的示范工程。目前规划容量排前三为的分别是美国、英国和日本,分别占漂浮式项目总容量的44%,30%和18%。

我国现在也有三个正在实施的示范项目,这三个分别是龙源的福建南日岛项目、三峡阳江示范项目和中船集团海装风电的湛江示范项目,都是采用半潜式。

2020年底,DNV GL发布了新报告《漂浮式海上风电:信心十足地商业化》。作为《 2020年能源转型展望》对全球能源格局深入分析的一部分,该报告阐释了浮式风电为石油天然气、供应链、投资者和整个社会所带来的机遇,并探讨了这些利益相关者可如何共同促进浮式风电的商业化。

DNV GL预测了浮式风电的强劲前景。据其模型预测,到2050年,浮式风电的装机容量将从今天的100MW增长到250GW,即2000倍的增长。到2050年,浮式风电的成本将下降约70%(至40欧元/MWh的全球平均水平)。

展望未来,漂浮式风电规模化商用后,还可以与海上油气平台结合,亦可以考虑通过海上风电制氢。

02 关于网箱养殖

目前深远海智能网箱式牧场专用平台和冷水养殖等高端渔业装备蓬勃发展,但核心技术被挪威、日本、加拿大、俄罗斯等国所垄断。

我国网箱养殖虽已有一定规模,但主要分布在内湾和沿海,养殖密度高、水体质量差,受污染情况比较严重,同时网箱养殖不能抵御较大风浪且使用寿命短。

传统的养殖网箱,大多分布在20米水深以内的近海海域。但是由于近些年的过度开发导致近海养殖环境变差,深海海域养殖是自然成为海洋养殖的一个主攻方向。深远海养殖的海洋风浪流相对较大,相应的浮式养殖网箱的系泊系统成本将成为这个装置的主要成本支出。如何降低成本,保证收益将成为深远海养殖的一个主要研究方向与关键技术。

1997年,美国首次进行了商业规模的深远海网箱养殖尝试,网箱养殖系统所需的物品、食物、能源、淡水等必需品均由专用服务船提供,平台内设有养殖人员永久居住区、配备鱼料自动进料系统,网箱直径约为30-40米左右,水深达到15米,是现在众多海洋牧场框架重力式养殖网箱(HDPE)系统的雏形。

美国首次商业规模的深远海网箱养殖

经过几十年的发展,目前已有20多个国家和地区通过试验、研究和风险投资参与了深远海养殖平台的专项项目。世界渔业发达国家发展深远海养殖工程装备的主要途径是深水巨型养殖网箱和浮式养殖平台。

如成立于2006年的挪威水产养殖设备制造公司(AKVA),已经研发出多种养殖平台,并投入使用。

挪威AKVA公司的网箱养殖产品

2018年6月28日,我国首批3座用于我国南海的超大型渔业养殖装备“海南陵水深远海渔业养殖平台”在青岛基地开建。该深海智能渔场是由3座平台与1座保障设施构成的超大型渔业养殖装备。

海南陵水深远海渔业养殖装备效果图

2018年7月初,由日照市万泽丰渔业有限公司出资1.1亿元建设,中国海洋大学与湖北海洋工程装备研究院联合设计,青岛武船重工有限公司建造的“深蓝1号”在黄海海域正式启用。

深蓝1号

“深蓝1号”网箱周长180m,高38m,重约1400t,有效养殖水深30米,直径60.44米,整个养殖水体约5万立方,相当于40个标准游泳池,网衣面积接近2个足球场大小,设计年养鱼产量1500t,可同时养殖三文鱼5万尾。

03 浮式风电+网箱养殖

未来海洋网箱养殖产业,深远海智能海洋牧场必然是大趋势。海洋风电等海上新能源的发展,必将成为深远海智能海水养殖能源保障系统发展的重要“推手”。

因此,国内有学者提出将浮式风电装备和养殖网箱结合在一起的概念,其主要设计思想是将浮式风电装备的平台部分改装成深海养殖网箱结构,浮式风电机组以深海养殖网箱为基础平台,深海养殖网箱与浮式风电装备公用海上锚泊定位系统,以此达到将两种装置结合的目的。

浮式风电+养殖网箱示意图

2020年4月,中广核研究院“漂浮式海上风电与海洋牧场融合关键技术研究”项目获批。项目由中广核研究院牵头,联合大连理工大学深圳研究院、清华大学深圳国际研究生院和惠州益晨网业科技有限公司共同申报。

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