海上风力发电厂,是利用海上风力资源发电的新型发电厂。在石油资源形势日益严峻的情况下,各国均将眼光投向了风力资源巨大的海域,欧洲多个国家已建立了多个海上风力发电厂而且规模巨大。中国也逐渐涉及海上风力发电领域,上海的海上风力发电厂2010年启用,香港欲建全球最大海上风力发电厂。
《中国海上风电行业现状分析与发展前景展望报告》显示:尽管风力发电机多种多样,但归纳起来可分为两类:①水平轴风力发电机,风轮的旋转轴与风向平行;②垂直轴风力发电机,风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。
水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快,阻力型旋转速度慢。对于风力发电,多采用升力型水平轴风力发电机。大多数水平轴风力发电机具有对风装置,能随风向改变而转动。对于小型风力发电机,这种对风装置采用尾舵,而对于大型的风力发电机,则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。
风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机,风轮在塔架后面的则成为下风向风机。水平轴风力发电机的式样很多,有的具有反转叶片的风轮,有的再一个塔架上安装多个风轮,以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本,还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡,集中气流,增加气流速度。
垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风,在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势,它不仅使结构设计简化,而且也减少了风轮对风时的陀螺力。
利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型,其中有利用平板和被子做成的风轮,这是一种纯阻力装置;S型风车,具有部分升力,但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩,但尖速比低,在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下,提供的功率输出低。
随着技术的进步和成本的下降,全球海上风电市场规模在迅速扩张。根据全球风能理事会(GWEC)数据,2011-2018年全球海上风电装机容量在持续上升。2018年全球海上风电总量为22300MW,2017年全球9大海上风电市场装机容量历史性地增长了4334MW,相比于2016年增长了95%。全球海上风电累计装机容量达18814MW,较2016年(14,384MW)增长30%。
在全球能源趋紧和节能减排双重重压之下,新的可再生能源受到无比青睐。相对价格偏高的太阳能发电和已经接近饱和的水电资源,风力发电成为最受追捧的“宠儿”。而其中,海上风电凭借着资源储备丰富、发电稳定、电网接入便利等优势迅速打开了市场,拥有广阔的发展前景。
我国海岸线辽阔,海上资源储备丰富。当前,我国共有三大海风资源区,其中,东南沿海地区福建一带为主要风资源区,海域风速度9m/s,有效风能密度为200-300瓦/平方米以上,全年大于或等于3米/秒的时数约为7000多小时,大于或等于6米/秒的时数约为4000小时。
一直以来,风弃限电现象严重都是我国陆上风电的一大顽疾。近年来在国家整治下,弃风现象有所好转。国家能源局数据显示,2017年全国的弃风限电情况大幅改善,弃风率为12.0%,较2016年下降了约5个百分点;2018年1-9月,全国弃风电量222亿千瓦时,同比减少74亿千瓦时。弃风率7.7%,同比下降4.7%,成为近年来的最低值。
目前,我国海上风电正处于由试点示范向规模化开发转变的关键时期,但受到施工难度大、建设能力要求高、技术门槛高、投资规模大、运维专业性强等一系列开发因素制约。同时,海上风电项目施工环境复杂性及专用设备不足给海上风电项目建设带来较大挑战,海上风电在经济性上仍难以实现全面突破,需相关单位加强合作,不断深入探索。2018年,我国海上风电市场规模达到248.29亿元,同比增长42.23%。
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