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海上风电项目采用了哪些新技术?
  • 海上风电开发是一项成本高昂的风险投资。而以英国为例,其风力发电投资在过去五年中下降了32%。部分原因在于改善了基础、涡轮机和运行和维护效率。而英国和欧洲各国的海上风力发电具有20多年的历史。

    海上风电开发是一项成本高昂的风险投资。而以英国为例,其风力发电投资在过去五年中下降了32%。部分原因在于改善了基础、涡轮机和运行和维护效率。而英国和欧洲各国的海上风力发电具有20多年的历史。
      
      根据调研,美国计划部署28个海上风电项目,总潜在容量为23,735兆瓦。美国风力开发商已获得美国海洋能源管理局(BOEM)的11项商业租约,该局负责监管美国联邦水域,将在罗德岛、马萨诸塞州、弗吉尼亚州、马里兰州、新泽西州、特拉华州、纽约州沿海建造超过14GW海上风电项目。
      
      海上风电行业似乎吸取了一些教训。例如,美国最近推出了一项新的海上风电标准计划。这个为期三年的项目是行业利益相关者(如AWEA、NREL、DOE、BOEM等)之间的合作。目标是更新AWEA的2012年海上风电的合规建议实践,并为美国国家标准协会认可的海上风电行业制定一套标准。
      
      这套标准对于海上项目尤为重要,因为其运营风险大于陆地风电风险。例如在海上工作的船员转运船舶和技术人员的安全。此外,风力涡轮机、基础和水下电缆在暴露于海水时具有更大的磨损和腐蚀可能性,并且这些设施必须设计成能够承受海上恶劣条件。
      
      虽然防腐材料和保护涂层对于常规将设备暴露在盐水和恶劣的海上条件下的环境来说似乎是显而易见的,但行业工程师正在致力于开发和研究材料、组件和行业安全标准的理想组合。
      
      为了了解最新情况,以下是一些有益于海上风电行业发展的技术和发明:
      
      海上风电发电机基座防腐技术
      
      众所周知,将钢材放入水中足够长时间就会生锈。因此,风力发电开发商E.ON公司与德国Rambøll公司合作,为海上风力钢质基座配制了专门的防腐涂料。
      
      E.ON公司为风力发电机塔架开发了一种新型防腐热喷涂铝工艺,可以显著减少单极基础上的腐蚀,降低对环境的影响,使用寿命长达25年。
      
      E.ON公司采用机器人在每个基座上喷涂350微米厚的熔融铝层,然后采用树脂密封基座表面。该过程在严格的安全和环境保护标准下进行,几乎无尘。E.ON公司最近首次将TSA应用于德国波罗的海Arkona海上风电场的60个钢质基座。
      
      监测系统对安全对接进行监测
      
      海上环境和恶劣天气对于处在深水和大风中的风力发电项目是严峻的考验。而让问题复杂化的是,运输船舶必须满足对海上结构允许的总冲击力的严格要求,其国包括风力涡轮机和海上码头或平台。运输船舶通常保持在预先规定的冲击力范围内,并且只在某些环境条件下运行。这意味着对接设备和船员转运船面临挑战。
      
      UK ElectronicSolutions公司推出的Oceanic Dynamics是一个独立的运动和冲击监测系统。据开发商称,该系统通过监测和报告船舶对结构、乘客舒适性和安全性以及发动机性能和可靠性的影响来保护海上风力发电资产的使用寿命。Oceanic Dynamics系统还能够监控船舶燃油效率、发动机数据、航行信息,以及船舶在水中的稳定性,这可以让船舶航行更平稳。
      
      海上风电场的电缆保护
      
      与陆上风电场安装不同,海上风电场的电缆通常更难以接入、安装和维修。因此,电缆保护对于降低故障或损坏的风险至关重要。Trelleborg公司的NjordGuard通过减少阻力和阻碍风险来保护海上风电场电缆。Trelleborg公司表示,该系统需要最少的装配,易于扩展,并且可以敷设任何规格的电缆。更重要的是,无需使用远程操控车辆(ROV)或潜水员干预即可安装、拆卸和重复使用该系统,从而提高安全性,并减少安装挑战。
      
      Trelleborg公司英国海上运营的可再生能源销售经理JohnDeasey说:“该解决方案还允许风力涡轮发电机和离岸变电站平台安装单桩和J型管,而不必改变程序。”
      
      通过扭力技术固定风力涡轮机
      
      海上风力涡轮机货物的运输需要一系列安全程序,以确保设备和船上人员不受伤害。为此,DNVGL公司启动了一个联合工业项目(JIP),以制定旨在降低采用风力涡轮机货物紧固过程(称为“twisties”)风险的推荐做法。
      
      DNVGL公司的联合工业项目旨在开发一种使用“Twisties”的项目货物使用的推荐使用规程,特别是在海上风力涡轮机存放、运输和安装中的应用。
      
      DNVGL表示,使用“Twisties”运输风力涡轮机和其他风电场组件可显著降低施工程序的持续时间,还可以安装更大装机容量的风力涡轮机。实际上,与传统安装实践相比,这种技术在某些情况下节省了25%以上的成本。
      
      DNVGL公司海上风电场高级工程师ChrisGarrett说:“建立联合工业项目(JIP)将降低实施这项技术的风险,而了解现有风电行业运输方法的技术性使我们能够证明标准化的单元方法将给整个行业带来好处。”
      
      采用机器人进行水下检查
      
      丹麦技术大学(DTU)的研究人员正致力开发一种用于海上风力涡轮机平台的模块化机器人。该机器人将首先用于水下检查,其长期目标是帮助修复基座和钻井平台。
      
      水下机器人可能很快成为海上风力涡轮机基础和钻机水下检查和维修的首选设备
      
      例如,机器人可以安装和替换海底对接站中的传感器,这些传感器可以放置在风力涡轮机的基座上以提供连续监测。
      
      目前的风力发电商通过远程操控车辆(ROV)和潜水员来检查和修复损坏的基座。然而,这种做法成本高昂贵,并且取决于天气状况。
      
      “水下机器人具有很大的优势,它可以永久安装在水下基座上,可以不受到天气条件的影响而进行监控和操作。”丹麦技术大学(DTU)电气工程教授MogensBlanke说。
      
      编译:Harris