三峽引領號
全球首臺大容量抗臺風型漂浮式海上風電機組 “三峽引領號”于2021年在中國南海廣東陽江海上風電場正式并網(wǎng)發(fā)電。該項目由浮式風力發(fā)電機組、塔筒、三立柱半潛式基礎平臺、系泊系統(tǒng)和動態(tài)電纜等主要部分組成,輪轂中心高度距海平面約107米,葉輪直徑158米,風輪掃風面積相當于3個標準化足球場。
設計上,實現(xiàn)了全耦合設計 ,將風電機組、浮式基礎平臺、系泊系統(tǒng)和動態(tài)電纜等主要組成部分視為一個整體進行綜合考慮。這種設計方式通過優(yōu)化各部件之間的相互作用和協(xié)同工作,提高了整個風電系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性,確保在極端天氣條件下的穩(wěn)定性。
三峽引領號的安裝團隊在國內(nèi)首創(chuàng)了可定位至0.01米的高精度吸力錨 。這一技術的突破,確保了風機在安裝過程中的精確定位,有效降低了因位置偏差帶來的風險。
高精度吸力錨不僅提高了風機安裝的準確性,還通過其強大的錨固力,增強了風機在復雜海況下的穩(wěn)定性,保障了風電系統(tǒng)的安全運行。攻克了復雜海況下大容量風機的一體化拖航及就位難題。
該項目開發(fā)了35kV 3芯 95mm²動態(tài)海底電纜,動態(tài)海纜長1180米,外徑13.28厘米,重量超過35噸 。采用新型濕式電纜結(jié)構形式,有效解決常規(guī)海纜結(jié)構無法滿足海洋使用環(huán)境中的動態(tài)疲勞問題,為深遠海海上風電開發(fā)提供了關鍵技術支持。
扶搖號
“扶搖號”是中船海裝在2022年推出的一款漂浮式海上風電裝備,是中國首臺按深遠海進行設計、工程實施及測試驗證的浮式風電裝備。該平臺采用半潛式基礎 技術路線,集成了風電機組、浮式基礎、系泊錨固、動態(tài)海纜等一體化建模及仿真設計。
扶搖號采用的半潛式基礎設計,通過使浮式平臺呈等邊三角形布局,達到了穩(wěn)定的結(jié)構形態(tài)。這種設計能夠有效分散海浪和風力對平臺的沖擊,確保平臺在復雜海況下依然能夠保持平穩(wěn)。在極端海況下,扶搖號的平臺整體運動傾角不超過10度 。半潛式基礎設計結(jié)合了浮式平臺的排水量和結(jié)構強度,使得扶搖號能夠在風浪較大的海域中穩(wěn)定運行。其浮體和機組總重量超過5000噸,排水量超過15000噸 , 這為平臺提供了足夠的浮力和穩(wěn)定性,以抵御風浪的侵襲。
“扶搖號”采用了風電機組-浮體-系泊系統(tǒng)的一體化建模和仿真分析方法,保證了機組整體匹配性 。通過一體化迭代計算降低載荷,最大限度降低了浮式風電裝備的整體造價;采用3*3點懸鏈線式系泊 ,系泊纜采用錨鏈形式,壽命長、免維護;錨固點共用,節(jié)約成本。這種設計確保了平臺在復雜海況下的穩(wěn)定性和安全性。“扶搖號”實現(xiàn)了一級部件100%國產(chǎn)化,所有元器件級零件國產(chǎn)化率超過95%。
“扶搖號”在智能微網(wǎng)模式下成功運行發(fā)電,實現(xiàn)了機組黑啟動、充放電運行狀態(tài)的無縫切換、自適應功率調(diào)節(jié)等多項關鍵技術突破。由風電機組、電壓源模式變流器、后備儲能電源和智能微網(wǎng)控制單元共同構成的自維持式智能微網(wǎng),不僅提高了抗臺風安全性,還獲得了更加充足的運行環(huán)境、運動載荷和姿態(tài)控制數(shù)據(jù),為其正式并網(wǎng)運行做好了充分準備。
海油觀瀾號
我國首座水深超百米、離岸距離超百公里的“雙百”深遠海浮式風電項目“海油觀瀾號”,于2023年投產(chǎn)。該項目裝機容量7.25兆瓦,由9根錨鏈系泊固定在水深120米的海域,通過1條5公里長動態(tài)海纜接入海上油田群電網(wǎng)。
“海油觀瀾號”具備抗最大17級以上超強臺風的能力,能在84米/秒的風速 下保障風機安全。這得益于平臺采用的優(yōu)化平臺尺度、增設高效阻尼結(jié)構等技術創(chuàng)新手段,有效避免了風機葉片被海浪破壞的風險。平臺通過9根總重超過2400噸的錨鏈牢牢固定在水深120米 的海洋深處,部分利用了原有浮式生產(chǎn)儲卸油裝置(FPSO) 的系泊系統(tǒng),并在國內(nèi)首次采用了在線張緊器 等創(chuàng)新技術,提供了穩(wěn)定的錨泊固定。
平臺利用1條5公里長的動態(tài)海纜接入海上油田群電網(wǎng),替代部分天然氣發(fā)電機組,可節(jié)省天然氣近千萬立方米,預計年均減少二氧化碳排放2.2萬噸,為油氣生產(chǎn)提供綠色電力。這種動態(tài)纜技術解決了深遠海惡劣海況下的浮體大偏移難題,以及海洋生物生長對動態(tài)纜可靠性的影響問題,滿足了在復雜惡劣海況下平穩(wěn)運行25年的嚴苛要求。
浮式風電平臺陸地施工階段的最后環(huán)節(jié)是將各種不同形狀、尺寸的大型結(jié)構以搭積木的形式組合在一起。其中,相當于風機“大腦”的機艙重達260噸,吊裝至塔筒頂端,使用的2000噸加強型履帶吊跨距達到46米,吊高近140米 ,創(chuàng)下了國內(nèi)海上吊裝作業(yè)的跨距與吊高最大紀錄。
明陽天成號
全球單體容量最大漂浮式風電平臺,總?cè)萘窟_到16.6兆瓦,搭載兩臺8.3兆瓦海上風機,可應用于水深35米以上的全球廣泛海域。
雙葉輪、雙主機設計:
“明陽天成號”是全球首臺在一個漂浮式基礎上安裝兩座塔筒的海上風電平臺,總裝機容量高達16.6兆瓦,搭載兩臺8.3兆瓦的海上風機。預計每年可發(fā)電約5400萬度,滿足3萬戶家庭一年的用電需求。
“V”形布局:
平臺采用獨特的“V”形布局,兩座塔筒以“V”字形排列,長橢圓形的塔筒設計使塔筒的長軸面受風面積最大化,提升了風能利用效率。
下風向設計:
平臺采用下風向設計,降低了塔筒凈空對葉片的束縛,提高了整個機組的發(fā)電效率。
浮式基礎采用了抗壓能力達到115兆帕以上的超高性能混凝土材料,這是該材料在全球海上風電領域的首次應用。這種材料的強度是普通混凝土的4倍左右。
浮筒采用了“玻璃纖維外殼+XPS芯材+防護涂層材料” 的方案,有效降低了浮筒重量,同時滿足了外形要求。
平臺首次在全球范圍內(nèi)為風機安裝了拉索系統(tǒng) ,由13根主拉索和6根輔拉索組成,用于繃緊主機、塔架與漂浮式基礎,使風機組各部件之間形成穩(wěn)定的張緊系統(tǒng)。
國能共享號
國能共享號是2023年中國自主研發(fā)的全球首個漂浮式風漁融合項目。位于福建莆田南日島國家級海洋牧場示范區(qū)。2024年“國能共享號”平臺成功并網(wǎng)發(fā)電,實現(xiàn)“海上發(fā)電、海下養(yǎng)魚”,標志著全球首例“海上發(fā)電、海下養(yǎng)魚”的融合發(fā)展新模式科研項目成功投產(chǎn)。
“國能共享號”平臺創(chuàng)新性地實現(xiàn)了風電與漁業(yè)養(yǎng)殖的完美結(jié)合,開創(chuàng)了“水下養(yǎng)魚、水上發(fā)電”的海洋開發(fā)新場景。平臺安裝了4兆瓦的海上風電機組,在滿負荷發(fā)電狀態(tài)下,每小時可發(fā)電4000千瓦時,單日滿負荷運轉(zhuǎn)可發(fā)電96000千瓦時,相當于4.25萬人一天的生活用電量。
平臺主要由“漂浮式風機+養(yǎng)殖網(wǎng)箱 ”組成,具體包括浮式平臺、4MW風機、系泊錨固系統(tǒng)等。浮式平臺為三立柱半潛式結(jié)構,形狀為正三棱柱,立柱間邊長70米,立柱高28米,設計吃水14米,養(yǎng)殖水體容積約10000立方米,可養(yǎng)殖1年期以上的中等魚苗。
平臺搭載了智能化養(yǎng)殖裝備和技術,包括網(wǎng)衣清洗機器人系統(tǒng)、自動投喂系統(tǒng)、海洋環(huán)境監(jiān)測和魚體監(jiān)測系統(tǒng)等。這些裝備和技術可以遠程監(jiān)測魚體生長狀況、進行餌料自動投喂等,有效降低勞動強度,提高養(yǎng)殖收益率。
海南萬寧漂浮式項目
萬寧百萬千瓦漂浮式海上風電項目是中國首個規(guī)?;钸h海海上風電項目,也是全球規(guī)模最大的商業(yè)化漂浮式海上風電項目,計劃總投資230億元,項目全部建成投產(chǎn)后每年可提供40億度以上的清潔電力。
項目位于海南省萬寧市東部海域,規(guī)劃總裝機容量100萬千瓦,計劃分兩期建設。
中電建萬寧漂浮式海上風電試驗項目一期工程10萬千瓦樣機工程位于海南省萬寧市東部海域,擬安裝6臺單機容量為16MW-18MW的風力發(fā)電機組,配套建設1座220kV陸上升壓站,風電機組發(fā)出的電能通過2回66kV海底電纜直接接入配件的220k陸上升壓站。