随着技术的不断创新,海上风电的发展不再局限于海上。除挪威外,包括中国和英国在内的主要海上风电开发国家都在计划开发浮动海上风电项目。浮式海上风电这一新兴技术的商业化进程明显加快。
海上浮动风力涡轮机安装-苏格兰Kincardine项目
海上风电浮动更远,装机容量更大
Hywind Tampen风电场是挪威第一个浮动海上风电场,其发电将主要用于位于欧洲北海地区的两个石油和天然气生产平台。一旦建成,该风电场预计将提供该地区石油和天然气生产所需电力的35%。据报道,浮动海上风电场计划安装11台浮动海上风力涡轮机,其中至少7台将在今年内建成。
据了解,与传统的固定式海上风电场不同,浮动式海上风电采用浮动平台,建设开发周期相对较短,对海底的破坏相对较小,对周边生态环境相对更友好。Hywind Scotland是世界上第一个全容量浮动海上风电场,也是由挪威开发的,于2017年首次投入运营。风电场装机容量3万千瓦,开发水深95米至120米。
业内普遍认为,当水深超过50米时,海上风电项目的地质调查、建设等方面的成本都会增加。为了进一步开发海上风能资源,海上浮式风电是必然的选择。
公开资料显示,此次投入运营的海风坦彭风电场离岸距离已超过140公里,施工水深达到260至300米。它不仅远远超过了目前行业主流的固定式海上风电场离岸50公里、水深50米以内的水平,还超过了以前的浮动式海上风电项目。
许多国家正在努力发展海上浮动风电
据估计,世界上近80%的可开采风能资源集中在深海地区。这意味着海上漂浮风电仍有巨大的潜力有待开发。同时,凭借其在环保和开发范围上的多重优势,漂浮式海上风电开发这一新兴技术的蓝海已经浮出水面。
近年来,除挪威外,中国、美国、英国、日本等国也开始尝试开发浮动海上风电。作为最早开发海上风电的国家之一,英国宣布了到2030年安装100万千瓦海上漂浮风电的目标。
2021年,我国海上风电新增装机容量接近5万千瓦,是海上风电装机容量增长最快的国家。今年9月,美国还宣布将建设大型浮动海上风电,并设定了“到2035年建设1500万千瓦浮动海上风电场”的发展目标。到2035年,浮动海上风电的成本预计将比目前下降70%以上,达到每兆瓦时45美元。
随着亚洲能源需求的增长,各种储能解决方案不断发展。亚洲国家对海上浮动风电的前景也相当乐观。对日本来说,海上漂浮风电为海上能源的发展带来了机遇。
受限于日本近海复杂的海底条件,日本固定式海上风电的发展一直相对缓慢,但随着浮动式海上风电场技术的兴起。自去年以来,许多日本公司宣布将在日本远海地区建造浮动海上风电场。在中国,今年内,广东、福建、海南等沿海省份也开始建设海上浮动风电项目。
多场景集成需求凸显
值得注意的是,从目前公布的浮式海上风电项目来看,多场景融合发展已成为浮式海上风力发电领域的一大趋势。挪威指出,开发浮动海上风电场是其努力减少石油和天然气生产部门碳排放的重要一步。
挪威行业专家表示,Hywind Tampen浮动海上风电场不仅有助于减少石油和天然气行业的温室气体排放,还可以帮助欧洲大陆使用低碳天然气。挪威大陆架预计将从传统的石油和天然气生产区转变为全面的能源供应区。根据计算,挪威的Hywind Tampen浮动海上风电场可以帮助该地区的石油和天然气生产每年减少20万吨二氧化碳排放。
除了帮助海上油气田减少排放,海上浮式风电与制氢、渔业等行业的一体化需求也在增长。今年9月,欧洲氢气生产商Lhyfe宣布在法国建成了世界上第一个浮动海上风电氢气生产示范项目,预计日产绿氢400公斤。
在中国,广东省和福建省都开展了“漂浮风电+海洋牧场”示范工程,以推广“水上发电、水下养鱼”的发展模式。未来,全球浮式海上风电装机容量预计将快速增长,特别是在主要石油和天然气生产商的支持下,浮式海上风力发电技术预计将在2025年左右实现商业化。
不过,尽管浮式海上风电市场火热,但许多行业组织也指出,成本高、政策不明确等因素将极大地影响浮式海上风力发电的发展趋势。目前,海上浮式风电仍处于发展的早期阶段。为了实现成本降低,风机的大规模单机容量、海上浮动风电的大规模开发以及浮动基础等部件的优化设计将是可行的路径。
除了漂浮式海上风电供应链发展的瓶颈外,漂浮式海上风力发电的发展前景在很大程度上仍取决于政策法规。政策的缺失或延迟可能会导致浮动海上风电装机容量的增长低于预期。