新浮動風力平臺安裝問題存在的挑戰(zhàn)

由于沒有任何東西可以減緩它們的速度，海洋上空的風可以持續(xù)以比陸地上更高的速度吹過，這使得它們對電氣線束很有吸引力。但是，深水所需的漂浮式風力渦輪機面臨著咸味陣風和大浪的影響，更別提還有首先需要解決的安裝問題存在的巨大挑戰(zhàn)了。

總部位于都柏林的Gazelle Wind Power公司表示，他們有一個新穎的解決方案。該公司最近推出了新浮動風力平臺設計，該設計是模塊化的，比競爭對手用鋼更少，使其更便宜、更輕、更容易安裝。這意味著可以穩(wěn)定容量高達20兆瓦的大型海上渦輪機，同時從根本上減少重量、成本和海底電纜張力。

Gazelle首席技術官Jason Wormald表示：“使用Gazelle的解決方案，一個1千兆瓦的海上風電場可以節(jié)省超過14.2萬公噸的鋼鐵，并減少超過26萬噸的二氧化碳排放?！?/p>

海上風電在世界各地的發(fā)展勢頭越來越強勁。該行業(yè)主要依靠固定在海床上的渦輪機，這些渦輪機不能在60米深度以上的水域使用。但根據(jù)全球風能理事會（Global Wind Energy Council）的數(shù)據(jù)，全球約80%的海上風能資源位于更深的水域。

“Deploying the largest， most powerful turbines is the only way to reach decarbonization targets.”

—Jason Wormald， Gazelle Wind Power

因此，風電行業(yè)正在慢慢遠離海岸。2021年，三個浮動風電項目投產，總發(fā)電量為57.1兆瓦。挪威能源公司Equinor旗下的世界上最大的浮動風電場Hywind Tampen于去年年底生產了第一批電力。2022年9月，拜登政府公布了其浮動海上風電項目，該項目旨在“到2035年將浮動技術的成本降低70%以上，達到每兆瓦時45美元”，并在2035年將容量提高到15吉瓦，足以為500萬戶家庭供電。根據(jù)BloombergNEF提供的數(shù)據(jù)顯示，浮動風電裝置將從2027年開始真正爆發(fā)，并主要集中在歐洲和美國。

由于遠離海岸，漂浮的風電場帶來了巨大的工程挑戰(zhàn)。Wormald說，這些平臺通常需要支持15兆瓦或更大的大型渦輪機。他說，與安裝幾個較小的渦輪機相比，更大的渦輪機使安裝更具成本效益。但目前正在使用或評估的許多平臺“需要大量鋼材，系泊系統(tǒng)效率低下，對海床和海洋環(huán)境產生負面影響，并且需要專門的船只、起重機和基礎設施來組裝和運輸。

據(jù)悉，幾家公司正在開發(fā)用于深水的創(chuàng)新浮式風力平臺。其中許多借鑒了海上鉆井的石油鉆機設計。大約80%的項目計劃使用半潛式平臺，這種結構部分漂浮在水下，并通過鏈條系泊在海床上。另一種流行的設計是張力腿平臺，它通過剛性系繩垂直系泊在每個角落。

Wormald說：“Gazelle的大多數(shù)競爭對手都使用石油和天然氣行業(yè)的傳統(tǒng)解決方案。而Gazelle的解決方案完全是考慮到海上漂浮風電行業(yè)而設計的?！?/p>

該公司獨特的設計結合了半潛式和張力腿式平臺的最佳功能。關鍵特征是樞轉臂和動態(tài)系泊系統(tǒng)。平臺通過垂直系泊纜錨定在海底，但它們通過樞轉臂連接到平臺中心正下方懸掛在水中的配重上。平臺隨風和波浪移動，但配重系統(tǒng)平衡運動和力，保持渦輪機的低槳距，使其保持穩(wěn)定，并幫助其在面對強風和巨浪時高效工作。

Gazelle表示，該平臺比傳統(tǒng)的半潛式設計更小、更輕。它使用的鋼材要少得多，這使成本降低了30%。此外，該系統(tǒng)是模塊化的，因此無需專業(yè)設備即可輕松、快速地安裝。它還可以擴大到20兆瓦的渦輪機。

到目前為止，該公司已經在西班牙坎塔布里亞大學環(huán)境水力學研究所的一個1:60比例的10兆瓦渦輪機平臺模型上測試了其設計。測試的成功使該公司獲得了挪威DNV的海上風電平臺技術可行性批準，挪威DNV是一家專門從事海洋和海上系統(tǒng)的認證提供商。

Gazelle目前正與可再生能源開發(fā)商WAM Horizon一起在葡萄牙海岸開展一個試點項目。該公司尚未透露工廠的規(guī)模或時間表。但Wormald表示，Gazelle的設計“可以在任何運行環(huán)境中為任何尺寸的渦輪機量身定制。部署最大、最強大的渦輪機是實現(xiàn)脫碳目標的唯一途徑。像Gazelle這樣的創(chuàng)新解決方案將使這些大型渦輪機能夠在風力更強、間歇性更小的深海中高效運行”。