【導(dǎo)讀：世界首臺(tái)2.3MW大型飄浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)Hywind被運(yùn)往北海海域220m海深處，并開始運(yùn)行。在接下來的兩年里，Hywind風(fēng)力發(fā)電機(jī)將在惡劣的海洋環(huán)境中接受狂風(fēng)巨浪洗禮，并全力以赴接受漂浮發(fā)電這一創(chuàng)新技術(shù)的全面測(cè)試。】

　　漂浮在美麗而惡劣的挪威海岸線外的Hywind漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，創(chuàng)造了歷史，成為首臺(tái)由海下漂浮構(gòu)架支撐的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。海下支撐設(shè)備與用于支撐近海石油鉆塔的設(shè)備類似。這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)高出海平面65m或213英尺，發(fā)電機(jī)葉片直徑為82m。設(shè)備安裝在距離Karm?y島東南海域12km（7.5英里）處，在大約公元1000年，Karm?y島曾是斯堪的納維亞地區(qū)的一個(gè)重要酋長(zhǎng)總部所在地。

　　正如那些征服了很多邊疆的著名北歐探險(xiǎn)家先輩一樣，挪威能源公司，如StatoilHydro，也向著擁有突破性技術(shù)的新領(lǐng)域發(fā)展。“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，我們正在進(jìn)行的試點(diǎn)工程，有利于漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)為世界巨大的能源需求量做出重要的貢獻(xiàn)。” StatoilHydro公司技術(shù)&新能源（TNE）部執(zhí)行副總裁Margareth ?vrum在去年6月發(fā)布的講話中講到。

　　“漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組依然是一項(xiàng)不成熟的技術(shù)，商業(yè)化進(jìn)程及在風(fēng)電場(chǎng)大規(guī)模建設(shè)仍需要很長(zhǎng)的路要走。” Margareth ?vrum說。“我們對(duì)Hywind試點(diǎn)的期望，是測(cè)試出風(fēng)浪是如何影響整個(gè)裝置，以此了解如何優(yōu)化操作概念和識(shí)別技術(shù)差距。”

　　StatoilHydro公司資產(chǎn)管理經(jīng)理Sjur E. Bratland ，在去年10月份與POWER 雜志談到了Hywind 項(xiàng)目。“項(xiàng)目的總成本大約為4億挪威克朗（NOK） [大約0.71億美元]。”

　　Bratland說。 “然而， Hywind 示范項(xiàng)目是一次性樣機(jī)，樣機(jī)的成本不會(huì)影響Hywind 漂浮式風(fēng)機(jī)的商業(yè)化生產(chǎn)成本, 而商業(yè)化生產(chǎn)的成本會(huì)較低。”

　　StatoilHydro在Hywind 項(xiàng)目上的花費(fèi)為3.41億克朗, 而Enova公司提供了大約0.59億克朗。Enova公司是一家國有公司，支持挪威能源生產(chǎn)和使用過程中的環(huán)保變革技術(shù)。

　　圖1 Hywind漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)是首臺(tái)由海上漂浮式構(gòu)架支撐的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，漂浮式支架與海上石油鉆井所用的支架類似

　　西門子在丹麥的風(fēng)力能源部負(fù)責(zé)生產(chǎn)風(fēng)機(jī)，法國德克尼普公司負(fù)責(zé)搭建漂浮系統(tǒng)，而耐克森公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)和布置連接到陸地的電纜線。后續(xù)的組裝在斯塔萬格港附近的?m?y Fjord地區(qū)進(jìn)行，Hywind測(cè)試設(shè)備去年6月份被拖運(yùn)到Karm?y島附近海面的安裝點(diǎn)，將進(jìn)行為期兩年的測(cè)試。8月，Hywind 接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并開始發(fā)電。

　　Hywind項(xiàng)目是StatoilHydro公司將其在近海石油和天然氣業(yè)務(wù)中獲得的豐富經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于解決可再生能源項(xiàng)目的典范。Hywind 漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)在不超預(yù)算的情況下按期交付。同時(shí)令人欣喜的是，在整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)過程中沒有任何嚴(yán)重的有關(guān)健康、安全或環(huán)保的事件發(fā)生。

　　挪威的電力工業(yè)

　　挪威是世界最富有及人均資本儲(chǔ)備最多的國家之一。據(jù)美國中央情報(bào)局2009年估計(jì)，其人口總數(shù)約為4?660?539。全國總體電力生產(chǎn)量約為1427億kWh，總用電量約為1288 億kWh。美國中央情報(bào)局同時(shí)估計(jì)，挪威出口電量大約是173億kWh，而進(jìn)口電量約是34.5億kWh。

　　目前，挪威主要依靠可再生能源發(fā)電，水力發(fā)電超過99%。干旱時(shí)節(jié)，挪威主要從火力和核能發(fā)電廠進(jìn)口電能。從對(duì)水力的利用率可以看出，挪威的水力發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施幾乎已經(jīng)沒有可開發(fā)的空間。

　　挪威也擁有大量的化石能源，是世界第二大石油出口國。而石油和天然氣的生產(chǎn)已經(jīng)不斷趨于平穩(wěn)。另外，挪威仍占有歐洲剩余石油和天然氣大約一半的存貯量。

　　“目前，挪威幾乎可以通過水力發(fā)電自給自足。”Bratland說。“然而，官方聲明在水力發(fā)電開發(fā)領(lǐng)域，挪威已經(jīng)沒有大的開發(fā)空間。考慮電力供應(yīng)及預(yù)期增長(zhǎng)的用電量，將存在區(qū)域性挑戰(zhàn)。我相信，風(fēng)力發(fā)電將有可能成為挪威的一種重要的電力能源，承擔(dān)預(yù)期增長(zhǎng)的用電量和改善風(fēng)電、水電相結(jié)合發(fā)電的規(guī)律性，從而有助于解決地區(qū)供電問題。然而，挪威風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其是海上風(fēng)力發(fā)電所面臨的主要機(jī)遇是成為歐洲其他國家的電力出口國。

　　挪威目前為止還不是歐盟成員國。但是，斯堪的納維亞國家與歐盟有著非常緊密的關(guān)系。挪威可以與歐盟成員國保持高度經(jīng)濟(jì)一體化和政治合作。挪威是歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)和歐洲自由貿(mào)易協(xié)會(huì)簽署國，該組織規(guī)定歐洲市場(chǎng)可面向所有簽署協(xié)議的國家。

　　鏈接：項(xiàng)目概況

　　整個(gè)Hywind 風(fēng)力渦輪樣機(jī)重約5300公噸，適合水深范圍為120m~700m。

　　“安裝地點(diǎn)是經(jīng)過兩年審核最終選定的。”Bratland說。“離岸距離短可以減少纜線成本，同時(shí)可以縮短到達(dá)發(fā)電機(jī)的行程時(shí)間。該安裝地點(diǎn)為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)提供了極佳的條件。”

　　漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期目標(biāo)是最終可以安裝在更深的海域。與船錨不同的是，風(fēng)機(jī)上的錨索不僅僅躺在海底，而是需要拉至并固定到海底10 m以下，每根系錨繩與一個(gè)重物連接。在安裝地點(diǎn)，項(xiàng)目組修建了一個(gè)特定點(diǎn)基座。

圖2 大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝于挪威Karm?y海島附近的北海海面

　　Hywind項(xiàng)目涉及的費(fèi)用之一是電纜線成本，較比安裝海深距離，其成本更加受限于離海距離。Hywind 項(xiàng)目依賴一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的圓柱形物體，有點(diǎn)類似于“柱形浮標(biāo)”概念，這個(gè)設(shè)計(jì)概念是一種獲得專利技術(shù)的水下漂浮式鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)、混凝土壓載水艙，這種方式已經(jīng)用于海上油、氣鉆機(jī)業(yè)務(wù)多年，漂浮結(jié)構(gòu)是一個(gè)約為117m長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)鋼質(zhì)管，一端是底座，另一端為風(fēng)機(jī)法蘭。

　　用壓載水艙填滿的鋼管被運(yùn)送至安裝地點(diǎn)并立于海面。浮標(biāo)的整個(gè)結(jié)構(gòu)被拉至海水中，浮標(biāo)可牽引至100m水深處，與海底三點(diǎn)系錨相連。

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　　重力中心點(diǎn)在海底表面以下，避免風(fēng)機(jī)在惡劣的海面上來回?cái)[動(dòng)。

　　“Hywind風(fēng)力發(fā)電機(jī)后續(xù)服務(wù)由當(dāng)?shù)匚鏖T子技術(shù)服務(wù)人員提供。”Bratland 說。“服務(wù)技師們被分派到這項(xiàng)工作，但是他們的主要任務(wù)是海上風(fēng)機(jī)的維護(hù)工作。”

　　Hywind通過GPS進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，系泊系統(tǒng)將根據(jù)已經(jīng)設(shè)立的維修程序進(jìn)行檢驗(yàn)。此外，Hywind漂浮裝置、所有的系泊載荷、主風(fēng)塔上的構(gòu)架負(fù)荷和壓載水艙的位置都將被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這樣，任何通過計(jì)算數(shù)據(jù)獲得的偏差都將按StatoilHydro的要求被深入調(diào)查和檢驗(yàn)。

　　當(dāng)?shù)孛癖姡ㄊ虚L(zhǎng)在內(nèi)，都為該項(xiàng)目提供了積極的支持，Bratland認(rèn)為。項(xiàng)目在當(dāng)?shù)氐挠绊懘蠖嗍欠e極的。

　　此次，StatoilHydro沒有嚴(yán)格關(guān)注此項(xiàng)目對(duì)海鳥及野生動(dòng)物所處環(huán)境的影響。“Hywind 僅僅是一個(gè)需要進(jìn)行兩年測(cè)試用的風(fēng)力發(fā)電樣機(jī)。”Bratland說。“因此，當(dāng)局沒有對(duì)指定的安裝地點(diǎn)，要求從環(huán)保角度進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查。當(dāng)然，如果我們擴(kuò)大區(qū)域，環(huán)境問題就需要考慮在內(nèi)。”

　　創(chuàng)新技術(shù)

　　西門子風(fēng)力發(fā)電部主技師Henrik Stiesdal 在去年10月份對(duì)POWER 雜志談到Hywind漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)項(xiàng)目是如何從當(dāng)前的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中獲利的。

　　“Hywind這種有吸引力的簡(jiǎn)單的細(xì)長(zhǎng)圓柱設(shè)計(jì)概念也有不足的地方。” Stiesdal說。“風(fēng)機(jī)被系泊并放置在漂浮的平臺(tái)上，海水的起伏導(dǎo)致塔座顛簸搖晃。這些搖晃帶給支架裝置額外的負(fù)荷。”

　　為漂浮支架創(chuàng)建解決方案已經(jīng)成為Hywind設(shè)計(jì)方案的核心部分。Stiesdal認(rèn)為。因此，已開發(fā)了一種先進(jìn)的適用方案，使用轉(zhuǎn)子葉片偏航系統(tǒng)來平衡移動(dòng)。這在開發(fā)并提高了生產(chǎn)功率的同時(shí)，最大程度降低了葉片和塔架的負(fù)荷。控制這一過程的軟件能夠?qū)⑸洗无D(zhuǎn)子角度成功改變的信息記錄下來，用于將來減輕波激移動(dòng)的微調(diào)嘗試。

　　許可問題

　　挪威有關(guān)海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的規(guī)章制度目前還沒有落實(shí)到位。有關(guān)海上可再生能源生產(chǎn)的立法參考文件工作在2009年2月進(jìn)行了公開聽證，但是目前仍然沒有展開。

　　“缺少海上風(fēng)電立法已經(jīng)成為Hywind項(xiàng)目的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。”Bratland說。“與挪威海岸管理局和挪威水資源和能源理事會(huì)緊密合做，來解決與安裝Hywind示范項(xiàng)目有關(guān)的眾多挑戰(zhàn)。其中包括纜線安裝點(diǎn)選擇及漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝和突顯工作。”

　　因?yàn)檫@是一個(gè)為期兩年的研發(fā)項(xiàng)目，僅需要滿足少量用于陸地風(fēng)力發(fā)電機(jī)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。Bratland表示。

　　如果這項(xiàng)創(chuàng)新的項(xiàng)目獲得成功，挪威將不再只因維京海盜而出名，同時(shí)也將因這一可使國家繁榮富強(qiáng)的新型海上活動(dòng)而聞名于世。

　　其他漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)

　　StatoilHydro公司資產(chǎn)管理經(jīng)理Sjur E. Bratland著重提到其他公司也在進(jìn)行漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)項(xiàng)目。他說，“例如Sway概念設(shè)計(jì)，而StatoilHydro也參與其中。”

　　Sway是挪威一個(gè)可再生能源技術(shù)公司，在深海漂浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域具有領(lǐng)先能力。該公司已經(jīng)向挪威水資源能源理事會(huì)申請(qǐng)了一項(xiàng)測(cè)試許可。就是在挪威西海岸?ygarden海域Naturgassparken安裝一臺(tái)測(cè)試風(fēng)機(jī)。

　　樣機(jī)的安裝將依賴Enova公司的財(cái)政支持，Enova公司是挪威皇家石油能源部下屬的公共事業(yè)單位。10MW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片直徑為145m, 這一型號(hào)風(fēng)機(jī)將使其成為世界上最大的測(cè)試風(fēng)機(jī)。盡管這座風(fēng)機(jī)將用于海上發(fā)電，但是，Sway 公司想要先將這座風(fēng)機(jī)在陸地上進(jìn)行2~5年的測(cè)試。在陸地測(cè)試結(jié)束后移至海上運(yùn)行。