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有朝一日，浮式風(fēng)電場將能在不適于建造固定樁基海上風(fēng)電場的深海海域一展身手。通過與挪威國家石油公司合作，西門子正在攻克打造這種浮式系統(tǒng)所涉及的技術(shù)難題。目前，兩家公司正攜手在蘇格蘭沿海建造全球**座浮式風(fēng)電場。從2017年底開始，5臺6兆瓦風(fēng)機將為約2萬戶家庭提供電能。

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25年前，全球首座大型海上風(fēng)電場在丹麥洛蘭島沿海建成，這在當(dāng)時曾造成轟動。11臺風(fēng)機相鄰排列，扎根在水下數(shù)米深。在此之前，同類海上風(fēng)電設(shè)施從未達到如此大的規(guī)模。從那時起，海上風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域在全球范圍內(nèi)穩(wěn)步興起。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)，2014年，共有數(shù)千臺海上風(fēng)機被安裝在世界各地，尤其是在英國沿海，其總額定裝機容量達到8795兆瓦。雖然與陸上風(fēng)電場的裝機容量相比，這個數(shù)字還相當(dāng)小——單德國下薩克森州目前的裝機容量就能達到約8500兆瓦——但如果考慮到海上風(fēng)電近年來的迅猛發(fā)展勢頭，顯然，海上風(fēng)電正日益發(fā)展成為風(fēng)電資源中的主導(dǎo)。2011年，全球海上風(fēng)電裝機容量僅為4117兆瓦，但從2011年到2014年，裝機容量已增加了一倍多。這是因為海上風(fēng)力通常比陸地上的更強勁，也更穩(wěn)定。

西門子與挪威國家石油公司合作建成全球*個浮式海上風(fēng)機。這臺風(fēng)機已通過海底電纜向挪威電網(wǎng)輸送電能。挪威國家石油公司為風(fēng)機提供了錨泊系統(tǒng)，而西門子則提供了塔架與風(fēng)機本身。

然而，海上風(fēng)電場的成本會隨其基礎(chǔ)錨固深度的加深而增加，在深度超過50米后更是如此。因此，為了有效利用深海海域的風(fēng)力資源，相關(guān)人員計劃利用由鋼索、鏈條和錨進行固定的浮式風(fēng)機。

可拖動的海上風(fēng)機
總的來講，浮式海上風(fēng)機有許多可取之處。德國Fraunhofer風(fēng)能及能源系統(tǒng)技術(shù)研究院（IWES）的風(fēng)電專家Jochen Bard預(yù)計，如果能夠恰好在100米深的水下搭建浮式風(fēng)機的話，浮式平臺可使歐洲的海上風(fēng)力發(fā)電量增加2到2.5倍。如果能在更大海域范圍內(nèi)建造浮式海上風(fēng)機，則可以通過大規(guī)模建造這種系統(tǒng)來降低成本。浮式風(fēng)機的主要優(yōu)點之一是它可以預(yù)先在碼頭區(qū)完成全部裝配，然后拖運至海上運行場所，從而節(jié)約時間和費用。相對的，在深度超過50至60米的海域，固定式海上風(fēng)電場的基礎(chǔ)錨固成本則相對高昂。浮式風(fēng)電場的另一個優(yōu)點是，在許多情況下，相比于常規(guī)海上風(fēng)電場，它們可以被安裝在風(fēng)況更好的位置。

為了測試這項技術(shù)，2009年，西門子與挪威國家石油公司的子公司Statoil Wind Limited（SWL）合作，在挪威沿海建立了全球首臺浮式風(fēng)機。此后，這臺風(fēng)機就持續(xù)通過海底電纜向挪威電網(wǎng)輸送電能。挪威國家石油公司提供了風(fēng)機的錨泊系統(tǒng)，而塔架和風(fēng)機本身則來自于西門子。這個項目名為“Hywind Demo”，*初預(yù)設(shè)的壽命僅為5年。但是，盡管挪威海域風(fēng)高浪急，風(fēng)機始終持續(xù)可靠工作，所以它目前仍在運行。

*大限度地減少運動
受此次成功啟發(fā)，今年，西門子和SWL將開始建造全球首座浮式風(fēng)電場。到2017年底，5臺浮式風(fēng)機將被安裝在距離蘇格蘭東北角城市Petershead的海岸約25公里處，年發(fā)電量預(yù)計將達到135兆度，足以滿足2萬戶家庭的用電需求。通過“Hywind Scotland”項目，SWL希望了解，通過制造大量設(shè)備、連續(xù)生產(chǎn)和錨泊設(shè)備，以及實現(xiàn)相關(guān)運輸和供應(yīng)船只的高利用率，可以在多大程度上降低浮式風(fēng)電場的成本。此外，這個項目也可以用于研究一些技術(shù)問題，如鄰近風(fēng)機產(chǎn)生的尾流會在浮式風(fēng)電塔架間產(chǎn)生多大程度的影響或干擾。

還有一件事至關(guān)重要：就算受到波浪、風(fēng)和水流的影響，風(fēng)機也需要*保*盡可能少地移動。其原因是，任何傾斜或搖擺都會對機艙、轉(zhuǎn)子和發(fā)電機造成巨大壓力。同Hywind原型機一樣，SWL在蘇格蘭采用了“柱形浮標(biāo)”的設(shè)計：每個浮式風(fēng)機都配有一套懸浮在水下的帶壓載艙的鋼筋混凝土制物，它們被鋼索系到位于海底的重型錨上。

*早在挪威沿海建造的系統(tǒng)配備的是2.3兆瓦的發(fā)電機，而現(xiàn)在西門子為蘇格蘭項目提供的是功率更大的6兆瓦風(fēng)機。西門子風(fēng)力發(fā)電業(yè)務(wù)海上概念與解決方案部負責(zé)人Jesper M?ller表示：“6兆瓦系統(tǒng)不只是小型風(fēng)機的擴容版。我們優(yōu)化了風(fēng)機和塔架的設(shè)計與材料，所以，這個大型系統(tǒng)不會太重，也不會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生太大壓力。”工程師還為風(fēng)機配備了許多可在運行過程中自動減輕負荷的復(fù)雜系統(tǒng)。這些都將對新風(fēng)電場各組件的使用壽命產(chǎn)生積極影響。

SWL專家預(yù)計，相比于樁基固定的海上風(fēng)機，浮式風(fēng)電場有可能降低建造成本，在數(shù)百米水深的海域更是如此。M?ller認為，在幾乎沒有淺海區(qū)的美國太平洋沿岸和日本近海有非常適合建造浮式平臺的區(qū)域。另外，在西班牙、葡萄牙和法國的近海也可能有適于建造浮式海上風(fēng)機的深海區(qū)。目前，除日本的兩個試點海上風(fēng)電設(shè)施之外，尚無其它項目可與蘇格蘭Hywind項目相提并論。M?ller指出：“我們的技術(shù)已經(jīng)可以被視為進入預(yù)商業(yè)化階段。目前，還沒有任何其他公司在這方面比我們走得更遠。”