研究表明,许多海洋或海湾地区往往是强风地带,大风持续时间很长。在过去,人们一直努力解决在水深从20ft到几百英尺不等的水域安装风力机的难题。如英国和挪威等一些国家,在这些地点安装离岸式风力机已经有多年的经验可以借鉴。图9-28就是一个海上的风电场,风力机相邻排成一条线。这些风力机的塔架必须在海底定锚或使用一些漂浮装置,使它们能够固定在正确的位置上以捕获最大风能。
图9-28 海上风力机(图片来源:Siemens Wind Energy)
图9-29是在水域附近和水域上安装风力机的几个例子。图中左边第一个例子为采用常规技术的陆上风力机,该风力机塔架安装在靠近海岸线的陆地上。图中紧接着的例子是浅水区安装的风力机,用轻型锚桩把风力机塔架固定到200ft深的水中。从图中可以看到,这种通过轻型锚桩固定到海床上的方案是安装塔架的一种方法。
第三种安装类型为中等深度水域安装风力机,适用于水深200~1000ft的水域,这种类型的塔架需要一个嵌入海洋底部的大型基础。因为这种类型的安装是在更深的水域,可以采用牵索帮助风力机塔架保持在特定位置。这种风力机塔架的塔基是一个嵌入到海底的混凝土基础。如果使用牵索,牵索的末端也要连接到嵌入海底的混凝土基础上
图9-29 水域附近及水域上安装的风力机
图9-29中最后一种安装类型适用于水深超过1000ft的水域,在这种地方建造一个穿越海面直达海底的塔基是不经济的。这种情况下一般使用一个浮动平台,并用牵索将平台通过锚桩固定到海底。浮动平台可在海平面上,也可以被淹没,固定浮动平台的锚桩被深深置入海底。在一些系统中,通过不断调整牵索以确保风力机浮动平台的稳定,使风力机可以可靠地吸收风能进行发电。
图9-30是在海洋深水处安装的风力机,图9-31是一个安装在海湾的风力机。这种类型的风力机可以安装在浅水或深水等各种深度的水域中,安装地点的选择理由是根据此处水面上风速的持续性和可靠性而定。相比陆上风力机,水上风力机的一个缺点是塔架和锚桩更容易氧化,特别是在咸海水之中。其他问题还包括,一些国家法规和地方法规要求风力机要安装在视野之外的地平线位置,让人们在海岸边看不到它们。湖滨和海岸线的房产是非常昂贵的,而这里大部分业主都不希望风力机出现在视野内。(www.xing528.com)
影响海上风力机的问题主要与离岸(海上)因素有关,例如风力机与海岸之间电缆的防腐蚀保养和维护。由于这些设施长年累月浸泡在淡水或咸水中,所以必须考虑腐蚀问题。海上风力机安装的另一个问题就是连接海上风力机与岸上变电站的电缆的敷设,目前许多电力公司通过海底电缆向小岛屿供电,所以它们对水下电缆有着大量的经验,一些技术可以被用到海上风电。在海上,水下电缆的主要问题包括最大限度限制腐蚀,以及提供适当的固定锚,确保风暴期间电缆不会被移动或拉伸。
海上设施的另一个问题是由于暴风雨或飓风导致的强风,这一类问题的处理办法基本上有两种:一是建立一个能够承受强风的风力机;二是建立一个能够迅速避让飓风的风力机。两个方案的成本都会影响海上风力机的发电收益。
图9-30 安装在30~50m深度水域的风力机
(图片来源:Vestas Wind System A/S)
图9-31 海上风力机
(图片来源:Siemens Wind Energy)
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