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海上風力發電前景

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海上風力發電前景

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20世紀70年代石油危機以后，開始了風能利用的新時代 。在一些地理位置不錯的陸地上，風能的開發具有一定的經濟價值，而人們在另外一個前沿，發現開發風力發電的經濟性也相當不錯：海上風能 。世界上很多國家開始制定計劃，考慮開發海上風電場 。海上風電場的風速高于陸地風電場的風速，但海上風電場與電網聯接的成本比陸地風電場要高 。綜合上述兩個因素，海上風電場的成本和陸地風電場基本相同 。
兆瓦級的風機，廉價的基礎以及關于海上風條件的新知識更加提高了海上風電的經濟性 。研究人員和開發者們將向傳統的發電技術進行挑戰，海上風力發電迅速發展成為其它發電技術的競爭對手 。
海上風電場的開發主要集中在歐洲和美國 。大致可分為五個不同時期：
歐洲對國家級海上風電場的資源和技術進行研究(1977～1988年)；
·歐洲級海上風電場研究，并開始實施第一批示范計劃(1990～1998年)；
·中型海上風電場(1991～1998年)；
·大型海上風電場并開發大型風力機(1999～2005年)；
·大型風力機海上風電場(2005年以后) 。
一、丹麥的風力發電
1.丹麥的第21條計劃
丹麥在風力發電領域占有***地位目前丹麥有世界上最大的海上風電場 。根據丹麥政府能源計劃法案中的第21條，2030年以前海上風電裝機將達到4吉瓦，加上陸地上的1.5吉瓦，丹麥風力發電量將占全國總發電量的50%，與此對照一下，1998年年中，丹麥風電總裝機容量僅為1.1吉瓦 。
丹麥電力系統***計5.5吉瓦的風電裝機意味著風力發電將會階段性過量地滿足丹麥電力系統的需求 。因而，在未來，丹麥的海上風力發電場將會成為以水電為基礎的斯堪的納維亞電力系統中不可分割的一部分 。
丹麥計劃法案對4吉瓦的海上風電投資共計480億克郎(約合70億美元)，這將成為世界上風電中最大的投資 。
2.丹麥海上風力發電時間表
丹麥電力公司已經申請了750兆瓦海上風場的建設計劃，根據時間表，在2027年之前，丹麥風電裝機將達4吉瓦，第一階段在2000年建一個比哥本哈根海岸風電場稍小一點的40兆瓦海上風電場 。
丹麥電力公司給環境和能源大臣的報告確定了丹麥海域四個適合建風電場的區域，其蘊藏量達8吉瓦 。選擇這些區域的理念很簡單：出于對環境的考慮，委員會只對那些為數不多且偏遠的水深在5～11米之間區域的容量關心 。所選的這些地區必須在國家海洋公園、海運路線、微波通道、軍事區域等之外，距離海岸線7 到40千米，使岸上的視覺影響降到最低 。最近，對風機基礎深入的研究表明，在15米水深處安裝風機比較經濟，這意味著丹麥海域選擇的風電場潛藏容量達16 吉瓦 。
二、風機的海上基礎
海上風能面臨的問題主要是削減投資：海底電纜的使用和風機基礎的構建使海上風能開發投資巨大 。然而，風機基礎技術，以及兆瓦級風機的新研究至少使水深在15米(50英尺)的淺水風場和陸地風場可以一爭高下 ?？偟恼f來，海上風機比鄰近陸地風場風機的輸出要高出50%，所以，海上風機更具吸引力 。
1.較混凝土便宜的鋼材
丹麥的兩個電力集團公司和三個工程公司于1996～1997年間首先開始對海上風機基礎的設計和投資進行了研究，在報告中提出，對于較大海上風電場的風機基礎，鋼結構比混凝土結構更加適合 。所有新技術的應用似乎至少在水深15米或更深的深度下才會帶來經濟效益 。無論如何，在較深的水中建風場其邊際成本要比先前預算的要少一點 。
對于1.5兆瓦的風機，其風機基礎和并網投資僅比丹麥Vindeby和Tunoe Knob海上風電場450～500千瓦風機相應的投資高出10%到20%，這就是以上所述的經濟概念 。
2.設計壽命
與大多數人們的認識相反，鋼結構腐蝕并不是主要關注的問題 。海上石油鉆塔的經驗表明陰極防腐措施可以有效防止鋼結構的腐蝕 。海上風機表面保護(涂顏料)一般都采取較陸地風機防腐保護級別高的防護措施 。石油鉆塔的基礎一般能夠維持50年，也就是其鋼結構基礎設計的壽命 。
3.參考風機
在防腐研究中，采用了一臺現代的1.5兆瓦三葉片上風向風機，其輪轂高度大約為55米(180英尺)，轉子直徑為64米(210英尺) 。
這臺風機的輪轂高度相比陸地風機要偏低一些 。在德國北部，一臺典型的1.5兆瓦風機輪轂高度大約為60～80米(200到260英尺) 。
由于水面十分光滑，海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，因而風切變(即風速隨高度的變化)小，不需要很高的塔架，可降低風電機組成本 。另外海上風的湍流強度低，海面與其上面的空氣溫度差比陸地表面與其上面的空氣溫差小，又沒有復雜地形對氣流的影響，作用在風電機組上的疲勞載荷減少，可延長使用壽命，所以使用較低的風塔比較合算 。

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