科学网

 找回密码
  注册

tag 标签: 海上风能

相关帖子

版块 作者 回复/查看 最后发表

没有相关内容

相关日志

只有采用浮动式风电技术才能充分利用中国的风能资源
热度 2 jhsweden 2015-5-11 16:10
在上篇博文 '中国海域上空风能资源分布'显示了在广阔的中国海域有巨量的风能资源,远比陆地上的丰富的多。举个例子,东海大陆架的面积为51万平方公里,以每平方公里海面架设10兆瓦风电机来计算,可以装机5百万兆瓦,年产电约20万亿度。 据国内权威估计,中国 陆地 加近海浅水地区的技术风电总量有70~120万兆瓦,年发电量最多可达约3万亿度. 作为比较, 中国目前全年耗电量约5万亿度。 但是,目前常规海上风电机的建设局限在水深不到30米的水域.下图显示了中国海域的50米(红色),25米(黄色)和5米(蓝色)等深线及平均风速和平均风功率密度的分布。可以看出,不超过50米水深的面积很少,25米的更少,绝大多数在水深50米以下。 所以,只有采用浮动式风电技术才能利用中国海域巨量的风能资源,充分满足今天和未来可持续的清洁能源需求。 本图来自周荣卫,何晓凤,朱 蓉,程兴宏; 中国近海风能资源开发潜力数值模拟 资源科学 第32卷 第8期 2010年8月
3104 次阅读|3 个评论
中国海域上空风能资源分布
jhsweden 2015-5-10 22:32
下面前二张图是中国气象局国家气候中心制作的中国海域上空风能资源分布图,以年平均风功率密度(单位:W/m2)来表示。图一是根据船舶资料,石油平台,沿岸测风塔和自动气象站资料综合分析而得出的,图二则是根据卫星遥感资料。这二张图显示的风能资源分布基本上是相符合的。 第三张图显示的是中国陆地上的风能资源分布。 可以看出,陆地上绝大部分地区的风功率密度在200W/m2以下。与之相比,长江口以南的中国海域上空的风功率密度在400W/m2以上。显然,同一台风电机在海上的发电量至少是陆地上的两倍。 图一 实测资料分析的风能资源分布 图二 卫星遥感资料分析的风能资源分布 图三 1991-2000年中国陆地10m高度年平均风功率密度分布,绿点表示中国八个主要的千万千瓦级风电基地示意位置,来自陈雪. 大基地建设: 催动中国风电强国之梦 . 风能. 2010(2).
5571 次阅读|0 个评论
为什么欧美国家还没有商业性地采用浮动式海上风电技术
热度 1 jhsweden 2015-5-9 15:50
前面我的三篇博文简述了海上风能分布规模,浮动式风电技术及其经济效益。即然技术已经成熟了,经济效益相也优于煤电和核电,为什么欧美国家还没有开始商业性地采用浮动式海上风电技术以替代化石能源和核能? 况且现在全世界都在担忧全球气候暖化及其后果。 其实,供电行业在欧美国家的产能已经饱和。其主要能源来自核燃料和天然气,煤用量很小。所以供电行业所造成的环境污染有限。目前,在西欧国家,已经建造了相当规模的陆地风力和太阳能发电产能,并按照一定的规划扩建以替代淘汰的核电站和天然气发电装置。美国有丰富良好的陆地风能资源可以使风力发电有满意的商业效益。另外,西欧和美国有着从南向北的漫长的海岸线,朝西面向北大西洋和太平洋。由于那里的风向主要是由西向东。所以在沿海的陆地上建造的风电机,比海上的经济效益要好,从而没有必要选择浮动式海上风电技术。 从根本上来说,欧美国家的经济活动决定于资本投资效益。海上风电是一个资本密集型的行业,资本回报率不会超过百分之十。如果把资本投资在非洲,亚洲等新兴市场,资本回报率可以在百分之十五或更高。资本拥有者当然不会为阻止气候危机而少赚钱投资风电。 并不是说浮动式风电技术在欧美国家没有了用武之地。如果哪一天要想使所有的核电站停止运行,就不得不使用浮动式风电技术。这一天也许不久就会到来。
5355 次阅读|5 个评论
国际浮动式海上风电技术发展状况
热度 6 jhsweden 2015-5-7 16:30
有关浮动式海上凤电技术的新闻   世界上第一个浮动式海上风电场即将建成     正在建造中的用于承载风力发电机的海上混泥土浮动式平台   浮动式海上风电已经被国际领先的电力公司公认为未来新能源技术 法国启动世界首个浮动式海上风电项目招标 英国将建全球规模最大浮动式海上风电场 欧洲发展海上浮动风电潜力巨大 国际浮动式海上风电技术发展状况 现有的海上风力发电装置基本上是在海底打桩后架起来, 与陆地上的差别不大,见下图。这样的风力发电机大多架设在浅海水域,水深一般不超过30米。很可惜,这种技术运用于中国漫长的沿岸浅水水域将达不到应有的经济效果。众所周知,在冬季,中国海面上的风向是沿岸南下,在夏季则北上。风力强度则是离岸愈近愈弱。一般来说,海上风力发电装置的造价是陆地上的两倍。所以要达到理想的经济效益,海上风力发电装置的发电也必须是陆地上的两倍。这在中国沿岸浅水区域由于风弱而不可能,只能在离岸30公里外的水域才能达到。但是,那里的水深都在40米以上,深至千米。 图 从陆地到深海各类不同的风电装置 约二十年前,欧美开始开发用于海上承载风电机的浮动平台结构。实际上,当时的海洋工程设计技术已经成熟,设计建造的海洋工作平台主要运用于海底石油开发,可以深至数千米。承载风电机的浮动平台结构只不过是此类技术的一种简单运用。所以,近十多年来,出现十多种浮动平台应用于承载风力发电机。下面我们介绍几种主要的浮动式风电机设计方案。 1. 荷兰的三浮体设计方案 图一 Tri-Floater设计方案 三浮体设计方案始于上世纪末本世纪初荷兰一个由海洋工程技术各方面研究人员组成的技术开发项目。经过综合考虑推敲,得出了三浮体浮动平台就海洋工程技术来说是一个简单合理的设计方案。后来,荷兰的海洋工程技术公司GustoMSC接过这个设计方案,进行了进一步的商业化的设计研究,使它现在成为该公司的一个设计产品进行推销。 有关这个设计方案的推导讨论可以从下面的网站上下载 http://www.ecn.nl/docs/library/report/2003/rx03039.pdf. 2. 挪威的Hywind设计方案 图二 Hywind设计方案 Hywind设计方案是一个2.3兆瓦的浮动式海上风电机。它的水下部分很简单,就一个细长圆柱体,吃水深约100米。所以只能运用于水比较深的海域。这是挪威国家石油公司设计并投资建造的,是世界上第一个大型海上浮动式风电机,于2009秋开始在挪威近海运行。据报道,该风电装置运行至今良好。 这个设计就建造来说是相当简单的,在大型造船厂几乎可以自动化或半自动化生产制造。只是安装难度高,费用大,特别是在风大浪高的水域。所以挪威设计者现在在开发新的安装技术,以降低总造价。挪威国家石油公司一直在推销这个产品,希望能运用在美国,英国和日本水域。 有关这个设计方案的详细介绍可到下面网站上阅读 http://www.statoil.com/en/TechnologyInnovation/NewEnergy/RenewablePowerProduction/Offshore/Hywind/Pages/HywindPuttingWindPowerToTheTest.aspx?redirectShortUrl=http%3a%2f%2fwww.statoil.com%2fhywind 3. 美国的WindFloat设计方案 图三 WindFloat设计方案 该设计方案与三浮体设计方案在设计原理上基本相同,即三浮体浮动稳性原理,只是外形上差别显著。这是美国principlepower公司的设计方案,2011年与葡萄牙合作,在该国造了一座2兆瓦的风电机,并布置在其海域运行。 详细介绍可去该公司的网http://www.principlepowerinc.com/products/windfloat.html 现在葡萄牙把这座浮动式海上风电机作为示范传播中心供人参观,显示未来技术以达到大规模海上风能的利用。见 http://www.demowfloat.eu/ 4. 日本的“福岛未来”设计方案 图四 日本2MW顺风型浮体式海上风力发电设备“福岛未来” 日本是一个岛国,有广幅的深水领海海域,适合浮动式风电技术的运用。自2011来地震海啸引起的灾难性的核电事故后,日本一直在寻找核电的替代技术,浮动式风电技术自然成了一个选择,于2013年在福岛县楢叶町近海约20公里处设置了功率为2兆瓦的浮体式海上风力发电站“福岛未来”. 与荷兰的Tri-Floater设计方案或美国的WindFloat相比,“福岛未来”在结构设计上是非常保守的,只是在他人的设计上添加了一些加强性的部件,造价自然也高。原因可能是日本缺乏海洋工程技术方面的经验,远不能与欧美相比。 下图是目前世界上最大的浮动式海上风电机 “福岛新风” ,其额定功率为七兆瓦,于2015年7月29日到达试验区。 5. 法国的Ideol设计方案 图六 Ideol设计方案 Ideol公司于2010年6月在法国成立,自称为国际性的公司,其产品就是称为Ideol的浮动式平台设计方案。这平台的外形特征是方形,其结构材料是钢筋混凝土。优点是不仅造价低,维护保养要求低,并且使用寿命也长。2014年年中该公司宣布将建造一台2兆瓦的浮动式风电装置作为示范。2015年3月该公司和日本的日立造船签订了一项技术合作协议,将在日本建造基于Ideol设计方案的浮动式海上风电机。 有关这个设计方案的详细介绍可到下面网站上阅读 http://www.ideol-offshore.com/en
11983 次阅读|6 个评论
地球上的风能资源可以远远满足今天和未来人类对能源的需求
热度 1 jhsweden 2015-5-6 18:18
下图显示的海洋上空的平均风能流量密度,是对美国气象卫星QuikSCAT从2000年初至2006年末采集的地球表面风速数据分析而来的。上半图显示的是冬季11月和次年1月间的平均值,下半图是夏季6至8月间的平均值。 陆地上,风电机一般架设在平均风能流量密度180W/m2以上的地方,其发电功率的年平均利用率一般在26%左右,也就是说,年有效利用时间为2250小时。当平均风能流量密度在360W/m2时,一般风电机的年有效利用时间可以达到4000小时.从图上可以看出,冬季北半球海洋上空的平均风能流量密度在800W/m2以上,夏季也在200W/m2以上.有的地方,如台湾海峡上空,年平均风能流量密度在1000W/m2以上.所以说,同一台风电机,架在海上发电是陆地上的两倍。 中国现在年用电量不到5万亿度。一般来说,每平方公里海面可以架设10兆瓦风电机,产电4千万度。所以,只需要12万5千平方公里的海域来架置风电机就可以生产出中国所需要的电能。中国东海大陆架的面积为51万平方公里,光此就足够了。 同样,欧洲,美国,日本和其它有海岸的国家大都有足够的海域用来生产它们所需要的电能。当然,必须采用浮动式海上风电机才能达到这个目标。 如果哪一天电能转换为液态或气态能源的技术商业化了,人们就不需要再烧煤和石油了。 下图来自W. T. Liu, W. Tang, and X. Xie, “Wind power distribution over the ocean,” Geophys. Res. Lett. 35, L13808 (2008).
3928 次阅读|2 个评论

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-6-17 23:07

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部