海上风电未来发展途径
引言
能源是经济社会发展的基础和动力,对国家的繁荣发展、人民生活的改善和社会的长期稳定至关重要。在新能源发展的总体趋势下,中国提出了一系列风电发展战略和政策。海上风电作为风电领域的重要组成部分,具有巨大的发展潜力。
1海上风电大型构件运输特点
该运输方案具有很强的代表性,是大型海上风电构件船舶运输中最常用的方式。本项目采用船舶构件绑扎方案,确保大型构件绑扎运输的安全。可操作性强,施工效率高,避免了海上长期停留的风险。然而,海上风电项目存在施工环境恶劣等不可控因素,大型构件船舶运输也突出了一些通用问题。
2海上风电未来发展途径
2.1新型风能高效能量转换理论及设备
关键是开展新型结构设计和气动传动性能优化设计、重心可调支撑结构轻量化设计、安全稳定的浮动平台和系泊系统设计,以及适合新机组的高功率密度新发电机设计。
2.2涂装环境
(1)油漆应在厂房内喷涂,室内光线明亮,空气流通。涂装作业区地面干净,保证喷涂过程中无灰尘。(2)作业时,只要环境温度、相对湿度和露点符合要求,即可施工。环境温度主要控制喷漆室和涂装表面的温度。湿度主要控制喷漆室湿度的相对百分比。空气相对湿度应低于85%,塔架基体温度应至少高于露点温度3℃,并符合涂装工艺要求后方可进行防腐施工(3)当温度低于5℃或40℃时,必须采取措施将气候条件提高到可接受的范围。
2.3海上风电制氢的氢气运输
天然气管道掺氢运输是大规模氢气运输的有效手段,特别适用于深海海上风电制氢工程,铺设海缆运输电力不再具有经济价值。然而,受管道材料、使用寿命、氢比、管道压力、混合元素和外部环境的影响,氢混合天然气管道会产生安全风险,天然气管道系统压缩机、阀门、控制器等部件可能发生氢脆、泄漏和渗透。天然气管道掺氢运输已在许多发达国家投入使用,技术完善。目前,我国仍处于初步发展阶段,重点研究深海远程天然气掺氢运输管道。为避免氢气运输过程中的安全隐患,首先要考虑管道材料,选择强度等级高的钢材,保证天然气掺氢管道的使用寿命,避免氢脆现象。海上天然气管道掺氢运输是深海氢气运输的有效途径,是我国海上风电制氢产业进入深海的重要基本保障,也是解决氢气消耗问题的关键研究方向。与经济价值的海上风电制氢项目相比,深海风电制氢项目的氢气运输手段更加复杂,难度系数更大。我国研究人员需要结合现有的氢气运输项目经验和海上天然气物质的组成特点,不断深入研究,减少氢气混合对管道的不利影响。
2.4加强监督评价,督促企业制定切实可行的专案
有关单位应当组织专业人员编制各大型海上风电构件的船舶装运工程,确保大型海上风电构件在水路运输过程中的安全。1.根据行业标准和相关规范,对大型构件运输过程进行有限元建模,进行动态应力分析;2.明确船舶甲板、货舱布置和局部强度,配备足够安全有效的固化装置;3.明确大型海上风电构件的数量和装载方式,重点关注不同大型海上风电构件的装载顺序和位置、绑扎固化和焊接,严格按要求处理;4.动态分析船舶稳定性和甲板强度;5.编制航行计划,制定监督值班计划,安排专人轮值,加强有效沟通和联系机制;6.落实安全责任,落实责任管理,交底安全技术措施,加强安全检查;7.准备应急预案。如果在海上运输过程中发生紧急情况,可以采取应急措施进行补救,以确保人员、船舶和大型构件的安全。
2.5结合专家的科学预测
未来,海上风电安装平台将朝着深水化、大型化、专业化、智能化、模块化的方向发展。通过信息感知、通信导航、状态监测、故障诊断等智能技术,帮助安装平台更安全、更稳定、更高效地运行,通过功能、技术、任务模块化,实现风电安装平台的多功能、多任务,不断走向“深蓝”,实现安装技术的优化升级。
2.6海上风电制氢的氢气储存
氢气体积密度低,海上风电制氢面临环境复杂、施工难度大、成本高、安全系数低、技术不成熟等问题,导致氢气储存能力有限,储氢空间成本高。氢气的高效储存和经济储存是海上风电制氢行业亟待解决的问题。目前,我国有两种主要的储氢方法,即海底盐穴储氢和海上废油气田储氢。(1)将氢气储存在海底盐穴。海底盐穴是盐矿开采后留下的海底洞穴。在高温高压条件下,洞穴中的盐可以自动填充和愈合内部裂缝。一段时间后,海底盐穴会形成良好的密封空间,具有体积大、成本低、密封性好、安全性高等优点,可用于储存石油、天然气、氢气等能源。海上风电制氢产生氢气。当陆地上有氢气需求时,利用天然气管道掺氢将其运输到陆地上,直接用于商业消费。当氢气供过于求时,可以利用海底盐穴储存氢气。当需求大于供给时,可以及时送出海底盐穴储存的氢气,起到很好的调峰作用。但海底盐穴储氢会受到海底地质结构的影响,技术成熟度不足以支持综合推广应用。当大量氢气高频灌入或泵送时,可能会出现井筒材料破裂、洞穴结构损伤等现象,相关技术需要不断改进。(2)海上废油气田储存氢气。海上油气开采需要建设大量的海上开发设施,废弃处置是油气田开发的最终环节。海上油气田停止生产作业后,无其他合理用途的,必须进行废弃处理。海上废油气田具有储存量大、经久耐用、安全性高的优点。因此,海上废油气田可用于海上风电制氢的氢气储存。这种方法具有很大的经济优势,但技术还不够成熟。与海底盐穴储氢相比,废油气田内部残留气体较多,如CH
4、H2、二氧化碳等,如果储存氢气,会影响氢气的质量和后续的直接利用,但如果能有效利用,未来将有越来越多枯竭的油田成为储存氢气的宝葫芦,这将成为海上风电制氢行业可持续发展的新支撑。
结语
大型海上风电构件运输是海上风电项目建设的重要组成部分,加强大型海上风电构件运输管理和风险识别,提高人员专业素质和专业能力,完善监管制度和相关规范和标准,制定合理匹配的专项计划,最大限度地保障海上风电构件的安全,护送国家新能源产业的发展。整合海上风电设备和风能高效利用技术创新体系,实现海上风电技术和设备的独立可控,建设中国海上风电技术源和高水平人才聚集地,建设国家风电领域战略科技力量。
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