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浮式风电发展回顾与展望

   日期:2019-06-28     来源:DGoffshore    浏览:2129    评论:0    
十年前浮式风机对于我们来说还是个新概念,全球也只部署了非常有限的几个小功率样机进行测试,而现如今,真正的商业浮式风机风场已经投入运行。

近年来油公司对于风电开发,乃至于浮式风电开发逐渐提高了重视程度,特别是Equnior在苏格兰的Hywind Scotland Wind Park世界第一个商业浮式风机项目取得成功以后,越来越多的油公司将其降低二氧化碳排放的解决方案聚焦到浮式风电领域。

Equinor在挪威的Hywind Tampen项目部署了11台Hywind浮式风机为Snore和Gullfaks油田开发进行供电。意大利油企Resol和Aker与美国Priciple Power Inc(PPI)进行合作寻求在浮式风电领域取得突破。Shell同丹麦Stiesdal Offshore Technologies和瑞典的Hexicon AB进行合作。


更多的能源开发商,包括油气行业的能源巨头都将目光聚焦在浮式风电领域,浮式风电的发展迎来了重要的机遇期。

浮式风机基础发展简要回顾

近20年来出现了很多浮式风机基础概念,其中Equinor的Hywind概念推出较早。在挪威沿海经过长期测试以后,2017年苏格兰Peterhead沿海部署了全球第一个投入商业运行的浮式风场,容量30MW。


PPI的Windfloat无疑是目前最成功的的浮式风机概念。其第一个样机在葡萄牙进行了长期测试以后目前被拖航至苏格兰阿伯丁沿海的Kincardine Offshore Wind Farm继续服役。Kincardine 风场的所有者,西班牙的Cobra预计将陆续在该风场部署50MW,单机8MW的Windfloat浮式风机。

2018年,Ideol在法国和日本部署了个一台Damping-Pool样机,TodaCorporation在日本的GOTO项目还将部署10台Damping-Pool浮式风机并为该项目专门投资建造了半潜安装船。


2021年法国沿海还将部署两种浮式风机。EDFEnergy的Nouvelles将部署三台8.4MW西门子歌美飒风机,采用SBM的TLP基础浮式风机。Eolfi的Groix项目将部署4台6MW采用Naval Energies半潜基础浮式风机。

Stiesdal的Tetraafloat和Hexicon概念完成了第一阶段的概念设计预计在2022年之后投入样机测试。

其他的概念还包括:四立柱单点系泊的半潜基础Eolink,西班牙Saitec的单点系泊SATH,瑞典的垂直轴风机概念SeaTwirl,Saipem的Hexafloat。经统计,这些浮式基础概念钢结构重量范围大概在410t/MW,混凝土材质结构重量为1100t/MW。

换句话讲,如果你设计的钢结构半潜风机基础支撑的是6MW级别风机,那么基础的钢结构重量应该在2500t左右,这是一个客观规律。

欧洲目前依旧是浮式风机的主战场,位于基础引领地位,但规模较大的开发商已经不满足于在欧洲进行浮式风机项目开发,他们的目光是全球性的。Equinor和PPI进行合作,目前是美国西海岸以及夏威夷浮式风机项目的主要参与者和领导者。


亚洲也是未来5年浮式风机项目发展的热点区域,主要包括日本、台湾、韩国以及中国大陆。欧洲未来的浮式风场项目将集中在苏格兰、法国沿海,其中法国未来发展规模最大,Quadran以及Eolfi已经宣布将在法国的试验风场项目之后跟进建设商业风场,预计未来法国沿海将有2~5GW的潜在浮式风机发展空间。


展望未来

相比于动辄以多少多少GW来衡量和展望浮式风机的未来发展情况,通过统计浮式风机的部署数量更能直观的考察未来浮式风机的发展前景。

预计到2022年,全球将部署50台左右的浮式风机,这一数量有可能在2022年增加到200台,乐观估计的话到2030年有可能到1500台。同时,风机容量也会越来越大。目前主流是6MW、8MW,未来的主流会达到10MW乃至12MW,Vestas和GE目前都在进行10MW级风机的研发工作。

随着水深的增加,单机容量的增加,单台浮式风机的成本成为事关成败的重要因素。随着技术发展和规模增加,2022年的单台浮式风机成本可能是4千万美元,到2030年有可能下降到3000万美元,但这里面存在非常多的不确定性。

大兆瓦的风机逐渐成为主流,短期内单机成本不会下降很快。越大容量的风机,其浮式基础需要设计的更大,系泊系统也需要更强。随着市场的需求逐渐增加,海上安装资源会更加紧俏,安装船的日费率会逐渐增加,这使得项目建设对于安装资源的依赖性加强,建设周期拉长。在安装资源稀缺和市场尚未完全发展的时期,浮式风场的CAPEX还将是一个天文数字,因而预计在最近十年内,全球的浮式风场还将以小规模为主。同时,浮式风场一般离岸距离较远,运行风场需要付出的OPEX也不是个小数字。

随着项目建设的进行和开发运行维护的经验积累,长期来看浮式风场的整体投资会缓慢下降,但项目的经济性依旧会是长期的挑战,因而拉长浮式风场的整体服役时间会是一个普遍的、最可行的选择。设计寿命长、质保时间长的风机会在未来具有更好的发展前景。

开发商进行浮式风场投资之前都会进行样机测试,并不是所有的概念都能满足开发商盈利要求。好的概念能够给与项目投资人足够的信心,这也是目前主流概念集中在Hywind,Windfloat和Ideol三者身上的最大原因。只有经过长期测试,能够在经济性上说服开发商的概念才会在未来有更好的发展空间,这是目前浮式风点发展的一个趋势。在未来一段时间内,主流的概念会越来越集中甚至形成垄断,一些发展较慢或者刚推出的概念可能很难再有出头之日。

固定基础风机和浮式风机

对于固定基础风机服役的极限水深目前的主流观点以30m为限,一般认为60m以上水深对于部署浮式风机会取得较好的效果。一些地区的土壤条件和地址条件可能并不适合大规模部署固定式风机。在这些地区部署浮式风机不失为一种相对好的选择。但在浮式风机商业开发在经过长时间实践证明前,固定式风机还会是主流的海上风机基础形式。

 
 

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