從誕生至今,海上風電的歷史還不到30年,其技術(shù)革新之迅猛令人印象深刻。如果以這種速度發(fā)展下去,未來的海上風電將會呈現(xiàn)怎樣的景象呢?
最明顯的趨勢,是風力機的進一步大型化?,F(xiàn)今葉片制造技術(shù)以及傳動系統(tǒng)性能的持續(xù)改善,使得風力機可以使用更大型的葉片,相應(yīng)地提高了單機容量。目前主流海上風力機的單機容量已經(jīng)達到6兆瓦,風輪直徑達150米。運用更大型的機組,能夠通 過提高可靠性以及在同功率情況下縮減基礎(chǔ)制造與吊裝成本,來獲得更好的經(jīng)濟性。預(yù)計到本世紀20年代,單機容量為10兆瓦的海上風力機將會投入商業(yè)化應(yīng)用,而到30年代,單機容量為15兆瓦的機組將能夠面市。
當今我國乃至世界上建成的海上風電場絕大多數(shù)為近海風電場。未來,海上風電勢必會向深遠海發(fā)展,因為深遠海范圍更廣,風能資源更豐富,風速更穩(wěn)定,也不會與海上漁場、航線等發(fā)生沖突。前文介紹的風力機基礎(chǔ)都需要與海床結(jié)合來提供承載力,而深海風力機要是仍然使用這一形式,其基礎(chǔ)的尺寸和造價將隨著水深急劇增加。也就是說,深海風力機將只能選擇用海水的浮力來負擔載荷的方法,即漂浮式基礎(chǔ)。
漂浮式基礎(chǔ)的使用,能讓風力機擺脫不同海床條件的束縛,使基礎(chǔ)的設(shè)計標準化,最大限度地減少海上作業(yè)。同時它將具有良好的機動性,在需要維修或是躲避臺風時,可以輕易地解除固定的錨索返回港口。2017年10月,全球首個商業(yè)化運行的大型海上漂浮式風電項目—海溫德蘇格蘭(漂浮式風電場已在英國海域投入運行,這個風電場擁有5臺6兆瓦風力機,每座風力機通過長達100余米的漂浮式基礎(chǔ)與3條連接海底的錨索矗立,總重量高達11200噸。我國也已經(jīng)著手漂浮式風力機的研究,計劃在2019年開建首個海上漂浮式風電項目。
目前,即使是建設(shè)中的距岸45千米的江蘇大豐海上風電場,仍然計劃使用連接簡單、成本較低的高壓交流電向陸上供電。但隨著大規(guī)模深遠海風電的開發(fā),交流輸電便會受到輸送距離的限制,直流輸電將成為海上風電遠距離送出的發(fā)展方向,特別是可自動調(diào)整電壓、頻率、功率的柔性高壓直流將具備經(jīng)濟優(yōu)勢。例如,德國距岸130千米的博爾溫1海上風電場(裝有80臺5兆瓦風機),先通過海上升壓站將電壓升至155千伏,再通過海上換流站轉(zhuǎn)換為150千伏直流電輸往大陸。我國南澳示范工程在國內(nèi)首次使用柔性直流輸送技術(shù),將位于南澳島上的多個風電場接入距離40千米的陸上電網(wǎng),并保留未來接入 ?海上風電場的能力。
國際可再生能源機構(gòu)認為,到2030年,全球海上風電的裝機總量將達到1億千瓦。到那時,或許巨大的風車將成為孩子們對海洋的第一印象。