文\海南日報記者 張文君
抑制全球變暖，是當前人類面臨的重大難題，大力發展清潔可再生能源是重要舉措之一。
(資料圖片僅供參考)
波浪滾滾，浩渺無垠的大海，是神秘的存在——海洋的生物資源占地球的80%以上，可再生能源中的海洋能源約占世界能源總量的70%，全球海上風電的開發潛力為710億千瓦，深遠海占比70%，實現社會可持續發展需要跨入海洋文明。
在“雙碳”目標驅動下，海上風電作為清潔可再生能源成為大家關注的焦點。2022年11月30日，全球首臺7MW級抗臺風漂浮式風機——MySE7.25-158在海南東方市下線。這意味著，漂浮式海上風電正式進入海南。
什么是漂浮式海上風電？相比傳統固定式海上風電，漂浮式海上風電有什么優勢？“海上風電+”將給我們的生產生活帶來怎樣的驚喜？讓我們一起關注。
海南東方市沿海，巨型風葉迎風轉動，輸出著綠色能源。海南日報記者 張茂 攝
海南適宜發展漂浮式海上風電
海南省，作為我國海域面積最大的省份，具有發展海上風電的天然優勢。多家風電企業已進駐海南，搶占海上風電市場。
2022年11月30日，由明陽智慧能源集團股份公司（以下簡稱：明陽智能）研發生產的全球首臺7MW級抗臺風漂浮式風機——MySE7.25-158在海南東方市下線。此款單臺機組每年可輸出3600萬度清潔電能，可滿足1萬個三口之家1年家庭正常用電，相當于一個海上漂浮的大型“移動充電寶”。
7MW級抗臺風漂浮式風機。通訊員 趙茜 攝
提起漂浮式海上風電的誕生，讓我們把時針撥回到2009年。這一年，借鑒海上漂浮式航標的創意，挪威國家石油公司在Karmoy （卡姆島）海域開發了世界上第一個全尺寸漂浮式機組的樣機項目。自2009年挪威首臺立柱漂浮式海上風電機組安裝以來，全球海上風電迎來了漂浮式時代。
在國內，漂浮式海上風電發展相對緩慢。2018年，明陽智能開始研發漂浮式風機MySE5.5-155。由于發展海上風電，需要面對復雜的海況條件，在設計之初就考慮到了抗臺風的問題。MySE5.5-155被稱為全球第一臺抗臺風型漂浮式風電機組，已在廣東陽江市并網發電。
而此次在東方下線的這臺風機，是明陽智能設計研發的第二臺抗臺風型漂浮式風機。“相比之前的，這臺風機突破了‘雙百’，離岸距離超過100公里、水深超過100米，還能抗擊50年一遇達60m/s（10min平均值）的極限風速，為風機走向更深遠海打開了一道大門。”據介紹，“今年1月，這臺風機的浮體已建造完成，預計3月浮拖到珠海進行風機吊裝，隨后在海南安裝運行。”
漂浮式風機是什么？明陽智能風能研究院研發團隊相關負責人解釋，“漂浮式風機要漂浮在海上，不能倒、不能沉、不能跑，到海里就像不倒翁一樣。” 與固定式風機不同的是，漂浮式風機有浮體，浮體為上部的風輪、塔筒等提供浮力，浮體下部通過幾根錨索固定于水底，在水中形成“不倒翁”式結構。為抗擊臺風，在設計時，會讓主機尺寸更緊湊，降低迎風面積。
相比傳統固定式海上風電，漂浮式海上風電有什么優勢？明陽智能風能研究院研發團隊相關負責人介紹，漂浮式不需要過分考慮水深、支撐等因素，可以兼容更大的海上風電機組，可以適應更深遠的海域，開發更廣闊的海洋資源。“固定式則從‘身高’和‘胖瘦’兩個維度都要求非常強壯，才能支撐更大的風電機組，適應更深的海域，這種技術路線，在基礎設計難度、建造周期及施工成本的壓力下，會越來越困難。”此外，通過比較發現，兩者發電效果基本一致。漂浮式機組能很好地適應臺風、海浪。
海南有了“定制化”海上大兆瓦風電機組
隨著風電技術日漸成熟，單機容量不斷增大，發電成本快速降低，海上風電已成為潛力最大的可再生能源之一。《“十四五”可再生能源發展規劃》初步預測，到2025年底，我國海上風電累計裝機3000萬千瓦～4000萬千瓦，即2022—2025年的年均增量在450萬千瓦～670萬千瓦。
當前，海上風電的發展趨勢是大型化、深水化。如今，海南已有了海上大兆瓦風電機組。
2022年11月30日，全球首臺7MW級抗臺風漂浮式風機——MySE7.25-158在海南東方市下線的同時，由明陽智能研發生產的首臺10MW海上大兆瓦固定式風機也在海南東方下線。“這是適用于海南海域的‘定制化’海上大風機，為在海南大規模海上風電發展提供利器。” 明陽智能風能研究院院長鄒荔兵說。
“這臺機組基于海南的風資源特性和海況條件進行‘定制化’開發設計，在自學習、自適應等先進控制算法加持下，可以保持優異的可靠性，獲得富有競爭力的發電量。”王超說，設計前期，研發團隊充分考慮到了年平均風速、極限風速以及海流流速大小、波浪高低、空氣密度等影響因素。
據介紹，該機型采用兩個單列圓錐滾子軸承與主軸、軸承座組成全新半直驅軸系結構，風輪運行所產生的所有載荷均由此軸系結構吸收。同時，設計成熟的高速齒輪箱，搭配永磁同步發電機，體積小、重量輕，提升了傳動鏈運行的穩定性、可靠性及高效性。
鄒荔兵說，該機組采用先進氣動翼形設計葉片，配置氣動套件技術，達到高氣動效率，240m+超大葉輪直徑，掃風面積達45240㎡，相當于6.5個標準足球場大小，具有可靠的設計、優異的抗臺風性能、富有競爭力的發電量和卓越的經濟性等特點。
明陽智能在廣東陽江投運的漂浮式風機。受訪者供圖
“海上風電＋”促進多產業融合發展
海上風電占用了一部分海洋水域空間。如何更好地利用海洋環境，實現海洋環境利用最大化？探索發展“海上風電＋”，似乎給出了最優方案。
以漂浮式風機為例，利用漂浮式風機的浮式平臺，在其下方圍一個網箱，就可以發展網箱養殖。海洋牧場與海上風電相結合，既能產出穩定清潔的能源，又可以恢復海洋資源，達到海洋環境利用最大化的目的，契合了我國綠色發展與生態文明的需求，還能滿足人類對蛋白質的更多追求。
海面上，大葉片迎風旋轉，海面下，養殖網箱內飼養著各種各樣的海魚。今后，這種“海上風電＋海洋牧場”立體化發展模式在海南便可得見了。
2022年11月30日，明陽東方CZ9（150萬千瓦）海上風電示范項目動工，這是我省首個海上風電立體化融合開發示范項目，將建設成面向無補貼時代的“海上風電+海洋牧場+海水制氫”立體化海洋能源創新開發示范項目。該項目總裝機容量為1500MW，投產后預計每年可為海南提供49.5億度綠電，供206萬戶普通家庭一年用電，減少二氧化碳排放約383.4萬噸。
“海上風電＋海水制氫”是發展新趨勢，能實現經濟社會效益的全面提升。氫能是一種綠色低碳、應用廣泛的二次能源。當前，明陽智能開發了新一代堿性電解水制氫裝備，以海上漂浮式風機及固定式海上平臺為承載體，選用輕量化設備，將制氫系統與風機緊湊集成。此舉在發展海上風電的同時，大幅降低綠色制氫成本。
近年來，海南加快建設自由貿易港、國家生態文明試驗區和清潔能源島，積極融入海洋強國和“雙碳”戰略，依托海洋資源優勢大力發展海上風電，全力打造千億級風電產業集群，促進海洋經濟高質量發展和發展方式綠色轉型。
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