近年来，全球海上风电项目的数量和规模都有所增加。各国都在向一个更绿色的未来过渡，而漂浮式海上风电将是其中的一大组成部分。* y* r6 R+ K" X, |1 s& r
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根据浮式风能联合工业项目(JIP)最近的一项研究，海风项目正处于快速增长的边缘，预计到2021年底将从74兆瓦增加到126兆瓦。0 j3 O7 V3 j; w% n+ V) ^* Z
事实上，大规模海上漂浮式风机的想法早在20世纪70年代初就首次提出。几十年后，英国建造了世界上最大的风力发电场Kincardine，而在美国，缅因州提交了美国第一个浮式海上风电场的申请。
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- t6 D; p5 T% L9 z) H! h" e3 P随着海上风电技术的进一步发展，要实现浮式海上风电的大规模部署，仍面临着五大技术障碍：% R+ K: x; T! N& ~
1. 材料需要适合不同的市场和场地条件。& C; T% ^) p3 r6 A
漂浮式风机的设计涵盖了各种因素，如强度、灵活性、浮力和温度调节等，并需要满足各种条件。传统的海上风机直接安装在海底，通常更靠近海岸，因此可能捕捉不到太多的风。
4 o( R, _) E: T3 t( r" m海上风电项目正在向更远的海域和更深的水域移动，以捕捉最强的风。这需要不同的技术和材料，因为漂浮的海上风机是通过锚定在海底来固定的。
2 |- X$ e% {: ^0 K浮风设计仍存在挑战，这是行业活动中讨论的关键话题之一。浮式风机的功率水平预计将达到20兆瓦左右，并将需要更大的电缆来满足这样的高压水平。9 Z8 z$ @& z; ]
电缆还需要进行设计，以防止水渗入绝缘层。这需要一个水屏障——在稳定的海底电缆中，通常使用铅护套来覆盖绝缘层。然而，这不能抵抗波浪的动态运动，从而导致断裂。采用金属箔和聚合物层可以为动力电缆提供更合适的保护和解决方案。
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$ G; B! w6 D4 H- E2.安装过程复杂且耗时。' s" E; y' n) K, w0 [; U7 }% T! T+ v
浮式风机需要动态的、大容量的海底电缆来收集和输出所产生的电力。高压电缆是浮式风机的关键部件，因为它们必须在整个使用过程中伴随着波浪和电流移动。与静态海上风电场中连接在海底的电缆相比，这种电缆有更多的移动能力。* D4 @, E0 t8 ^- Z7 i9 J
动态电缆的安装比海上风电的静态电缆更复杂。需要进行复杂的操作，需要在安装过程中进行控制，以避免损坏，需要设计具体的电缆设计和安装方法。
# m1 a& |6 o; n# U: |5 G5 G此外，需要更大的船舶和更长的安装周期来组装和安装沿着动态电缆所需的所有附件。. h5 z8 O, [7 l' W2 a/ C1 i0 k
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3.浮式风电场的发展速度比大多数技术要快。
* d# K- e% e' p- e0 R6 G到目前为止，浮式风电场主要是作为试点项目开发的，只有几个风机连接在一起。在这种情况下，将使用中压电缆。
, P4 |* ]) ^: V8 k7 X( i+ |/ Q j! i8 e对于大型项目，需要有高压的出口电缆。这些产品只在两三个项目中使用过。这项技术具有创新性，但还不成熟。迄今为止，达到项目规模所需的电压水平尚未被任何制造商使用或认证。9 F& y1 }# O5 m
同样，虽然这不是一个技术障碍，但变电站是一个重要的因素，因为它们也需要漂浮。海上变电站需要通过出口电缆与陆上变电站相连。这一技术已经被用于石油和天然气行业，但现在需要将其应用到更大规模的漂浮式风电中。
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4. 维护、监控和检查。
) u1 c% ]' X* Z6 J; Y: P漂浮式海上风电场的维护是一个复杂的问题，并没有适用于所有监测和检查的解决方案。虽然使用数字双联管法或无人驾驶船是有用的技术，但在数据收集和使用方面仍需改进。8 s! |# T6 |# J* q0 u4 T9 H
每10年可能需要一次重型维护，包括断开连接，将风机运到港口，而不是派遣重型船只。尽管过程听起来很密集，但浮式风机实际上可以降低安装和维护的成本，因为大部分风机可以在陆地上组装，然后拖到锚点，而不是在现场建造。1 P; g2 D0 d d4 E# {+ u
5. 电网可靠性。, W2 |7 V F! \9 T# Q" d. R6 S& i
近年来已经开展了几个大型互联项目，未来十年将计划开展更多。通过这些项目的采用，结合气候，将意味着能源结构将发生重大变化，并给电网提出重大的技术挑战。为了解决这些挑战，正在进行研发的重点是提高海底电力电缆的可靠性和传输能力。
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1 M ^' `6 C* p$ Q. n$ u( W- q/ j第四届亚洲海洋风能大会. Q- s7 r, D2 u3 v
2021年12月21 - 22日 | 上海- i# Q0 [, p( M7 v- w
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: I) y1 c$ g7 z) Y6 \) N探索海上风电前沿技术，) ^: X! m! Z* T' V* S$ d2 t0 B
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