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“能源岛”新物种:海上风电的未来形态?

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“能源岛”新物种:海上风电的未来形态?

已纳入国家能源局2025年鼓励的技术先进示范项目。

文|华夏能源网

来源稳定的能源从何而来?尽管面临化石能源严重短缺,但是浩瀚的大洋以及来自大样上无穷无尽的风,让欧洲各国看到了新的希望。

2022年8月,德国和丹麦宣布,双方将在波罗的海共同启动一个风电项目。按照规划,这个项目将把位于波罗地海上的Bornhold(博恩霍尔姆岛)周边若干个风电场全部连接起来,将所产生的电能再输送给两国。他们把这个项目称为“能源岛”(BornholdEnergy Island)。

彼时,德国官方宣称,“这一项目产能将与俄罗斯的供应量相近。而这是我们自己的能源,不再是俄罗斯的天然气了。”

如今,尽管俄乌战争还未结束,但欧洲的能源危机已经有所缓解。能源岛,不仅作为保障能源安全的重要一环,欧洲多国仍在积极推进,而且作为海上风电发展的新形态,备受包括中国在内的许多国家所重视。

“能源岛,或许是是海风发展的未来形态。” 业内一家风电服务商的相关负责人对华夏能源网表示。

能源岛的欧洲实践

关于能源岛,业界还没有一个确切而公认的定义。

能源岛一般建在一个岛屿上,这个岛屿既可以是人造的,也可以是天然的。岛屿的角色是成为一个能量的汇集点,汇集了岛上及周边的所有风电场的电力,使风电场的电力可以在任何需要的地方使用。

多个风电场所产生的电能可以实现就地消纳,也可以储存在相关的储能设备中,还可以通过混合互连器传输到岸上共享的连接点。而当缺乏风能而无法发电时,互相连接的电网允许各个接入该电网的国家或单位进行电力交易。

当然,为了支撑这项复杂的工程,能源岛上也必须配备相应的设施,例如变电站、输电设备、港口设施、电力出口设施等等,甚至还包括生活区、机场等,供工作人员生活。

“虽然能源岛因俄乌战争而兴盛,但这一概念由来已久。” 上述风电服务商负责人表示。早在2017年,欧洲TSO(输电系统运营商)就提出了相关设想,随后不断迭代升级,形成了当前的概念。而能源岛的最早践行者,首推丹麦。

丹麦,虽然是一个北欧小国,却也是实实在在的绿色能源大国,尤其在风电领域,更是处于全球的前列。总部位于该国的沃旭能源,是全球最大的风电场运营商,维斯塔斯是全球风电整机商的龙头,而且,全球第一座海上风电场也诞生在丹麦。

迄今,丹麦已经联合一些欧洲国家推进了两个能源岛项目。

第一个就是开篇提到的Bornhold能源岛项目。Bornhold位于波罗的海西南部,是一座天然岛屿,是丹麦的领土,面积588平方千米。最初规划,这里将建造一座1GW的海上风场,后来又计划扩大到3—5GW。

另一个能源岛项目位于北海,距离丹麦西海岸约80千米的地方,这是一个人工岛屿,目前大概有18个标准足球场大小,未来设想“再扩充两倍”。按照规划,在这座能源岛上,将建设覆盖200台海上风力发电机的控制中心,容量为3GW左右,未来可能扩大到10GW。值得一提的是,3GW的容量已经是丹麦目前海上风力涡轮机总容量的两倍,约占该国总用电量的一半。

位于丹麦北海的人工能源岛示意图(来源:COWI)

当然,能源岛项目庞大,单凭一国之力难以完成,且项目的受益者涵盖欧洲多个国家。因此,为推动能源岛的急速建设,2022年,丹麦与德国、荷兰、比利时等国家签署了《埃斯比约宣言》。

该宣言就海上风电开发达成协议,并承诺就近海能源岛的开发进行合作,承诺在2030年之前建成65GW海上风力发电设施,到2050年在北海安装1万台风力涡轮机,并加速推动相关输电设施建设。

大空间、新思路

能源岛的概念,为国内深远海风的发展也提供了一个新思路。

目前,国内海上风电场开发大多数选择在近海区域,深远海风电仍处于起步阶段。与近海风电场相比,深远海环境更加复杂、恶劣,海流、潮汐、内波等水文现象对风机基础、海底电缆、海上平台均提出了极为严苛的要求,尤其是送出通道与并网方式,更是面临着巨大的考验。

当前,国内开发深远海风电的主流技术是漂浮式。普遍认为,漂浮式风电的灵感源自于深海油气开发平台。一般来说,漂浮式风电机组的基础是通过锚索或缆绳与海底相连,可在某一相对固定区域内自由移动,而不是与海床直接接触,固定在某一位置。

不过,就目前而言,漂浮式海风在全球都处于初步发展阶段,中国虽然已经走在了世界的前列,但依然也处于摸索阶段,还面临着许多问题。

比如,当前示范性项目风电机组的单机容量还比较小,远远不能匹配深远海优秀的风资源。如果要增加单机容量,平台基础的稳定性不能保证,与之匹配的吊装船也少之又少。这些问题均很难在短期内得以解决。

而能源岛则有望克服这些问题。有了岛屿做依托,安装风电机组类似于在近海开发。而在外送通道方面,能源岛在一定程度上与陆地电网脱钩,省去了很大部分的海底电缆投资费用及本土电网的升级开支。

同时,能源岛还可以将海上风力发电场的电力转换为氢能、氨能等,或用电池存储起来,实现就地消纳。

华夏能源网注意到,国家有关部门已经注意到了能源岛的价值。

今年10月18日,国家能源局发布的《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》提出,到2025年,组织实施一批技术先进、经济效益合理、具有较好推广应用前景的示范项目,其中包括了“海上能源岛示范”。

具体为:主要支持结合海上风电开发建设,融合区域储能、制氢、海水淡化、海洋养殖等发展需求,探索推进具有海上能源资源供给转换枢纽特征的海上能源岛建设,建设包括但不限于海上风电、海上光伏、海洋能、制氢(氨、甲醇)、储能等多种能源资源转换利用一体化设施。海上风电制氢、海水淡化、海洋牧场等海洋综合立体开发利用示范类型不少于2种。

“除了国家能源局,在地方上,比如江苏、福建等地有相关文件发出,发展能源岛技术。” 上述风电服务商负责人向华夏能源网表示,“能源岛项目复杂而庞大,国内目前还处于示范项目阶段,更应该用长远的目光来看待。”

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。

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“能源岛”新物种:海上风电的未来形态?

已纳入国家能源局2025年鼓励的技术先进示范项目。

文|华夏能源网

来源稳定的能源从何而来?尽管面临化石能源严重短缺,但是浩瀚的大洋以及来自大样上无穷无尽的风,让欧洲各国看到了新的希望。

2022年8月,德国和丹麦宣布,双方将在波罗的海共同启动一个风电项目。按照规划,这个项目将把位于波罗地海上的Bornhold(博恩霍尔姆岛)周边若干个风电场全部连接起来,将所产生的电能再输送给两国。他们把这个项目称为“能源岛”(BornholdEnergy Island)。

彼时,德国官方宣称,“这一项目产能将与俄罗斯的供应量相近。而这是我们自己的能源,不再是俄罗斯的天然气了。”

如今,尽管俄乌战争还未结束,但欧洲的能源危机已经有所缓解。能源岛,不仅作为保障能源安全的重要一环,欧洲多国仍在积极推进,而且作为海上风电发展的新形态,备受包括中国在内的许多国家所重视。

“能源岛,或许是是海风发展的未来形态。” 业内一家风电服务商的相关负责人对华夏能源网表示。

能源岛的欧洲实践

关于能源岛,业界还没有一个确切而公认的定义。

能源岛一般建在一个岛屿上,这个岛屿既可以是人造的,也可以是天然的。岛屿的角色是成为一个能量的汇集点,汇集了岛上及周边的所有风电场的电力,使风电场的电力可以在任何需要的地方使用。

多个风电场所产生的电能可以实现就地消纳,也可以储存在相关的储能设备中,还可以通过混合互连器传输到岸上共享的连接点。而当缺乏风能而无法发电时,互相连接的电网允许各个接入该电网的国家或单位进行电力交易。

当然,为了支撑这项复杂的工程,能源岛上也必须配备相应的设施,例如变电站、输电设备、港口设施、电力出口设施等等,甚至还包括生活区、机场等,供工作人员生活。

“虽然能源岛因俄乌战争而兴盛,但这一概念由来已久。” 上述风电服务商负责人表示。早在2017年,欧洲TSO(输电系统运营商)就提出了相关设想,随后不断迭代升级,形成了当前的概念。而能源岛的最早践行者,首推丹麦。

丹麦,虽然是一个北欧小国,却也是实实在在的绿色能源大国,尤其在风电领域,更是处于全球的前列。总部位于该国的沃旭能源,是全球最大的风电场运营商,维斯塔斯是全球风电整机商的龙头,而且,全球第一座海上风电场也诞生在丹麦。

迄今,丹麦已经联合一些欧洲国家推进了两个能源岛项目。

第一个就是开篇提到的Bornhold能源岛项目。Bornhold位于波罗的海西南部,是一座天然岛屿,是丹麦的领土,面积588平方千米。最初规划,这里将建造一座1GW的海上风场,后来又计划扩大到3—5GW。

另一个能源岛项目位于北海,距离丹麦西海岸约80千米的地方,这是一个人工岛屿,目前大概有18个标准足球场大小,未来设想“再扩充两倍”。按照规划,在这座能源岛上,将建设覆盖200台海上风力发电机的控制中心,容量为3GW左右,未来可能扩大到10GW。值得一提的是,3GW的容量已经是丹麦目前海上风力涡轮机总容量的两倍,约占该国总用电量的一半。

位于丹麦北海的人工能源岛示意图(来源:COWI)

当然,能源岛项目庞大,单凭一国之力难以完成,且项目的受益者涵盖欧洲多个国家。因此,为推动能源岛的急速建设,2022年,丹麦与德国、荷兰、比利时等国家签署了《埃斯比约宣言》。

该宣言就海上风电开发达成协议,并承诺就近海能源岛的开发进行合作,承诺在2030年之前建成65GW海上风力发电设施,到2050年在北海安装1万台风力涡轮机,并加速推动相关输电设施建设。

大空间、新思路

能源岛的概念,为国内深远海风的发展也提供了一个新思路。

目前,国内海上风电场开发大多数选择在近海区域,深远海风电仍处于起步阶段。与近海风电场相比,深远海环境更加复杂、恶劣,海流、潮汐、内波等水文现象对风机基础、海底电缆、海上平台均提出了极为严苛的要求,尤其是送出通道与并网方式,更是面临着巨大的考验。

当前,国内开发深远海风电的主流技术是漂浮式。普遍认为,漂浮式风电的灵感源自于深海油气开发平台。一般来说,漂浮式风电机组的基础是通过锚索或缆绳与海底相连,可在某一相对固定区域内自由移动,而不是与海床直接接触,固定在某一位置。

不过,就目前而言,漂浮式海风在全球都处于初步发展阶段,中国虽然已经走在了世界的前列,但依然也处于摸索阶段,还面临着许多问题。

比如,当前示范性项目风电机组的单机容量还比较小,远远不能匹配深远海优秀的风资源。如果要增加单机容量,平台基础的稳定性不能保证,与之匹配的吊装船也少之又少。这些问题均很难在短期内得以解决。

而能源岛则有望克服这些问题。有了岛屿做依托,安装风电机组类似于在近海开发。而在外送通道方面,能源岛在一定程度上与陆地电网脱钩,省去了很大部分的海底电缆投资费用及本土电网的升级开支。

同时,能源岛还可以将海上风力发电场的电力转换为氢能、氨能等,或用电池存储起来,实现就地消纳。

华夏能源网注意到,国家有关部门已经注意到了能源岛的价值。

今年10月18日,国家能源局发布的《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》提出,到2025年,组织实施一批技术先进、经济效益合理、具有较好推广应用前景的示范项目,其中包括了“海上能源岛示范”。

具体为:主要支持结合海上风电开发建设,融合区域储能、制氢、海水淡化、海洋养殖等发展需求,探索推进具有海上能源资源供给转换枢纽特征的海上能源岛建设,建设包括但不限于海上风电、海上光伏、海洋能、制氢(氨、甲醇)、储能等多种能源资源转换利用一体化设施。海上风电制氢、海水淡化、海洋牧场等海洋综合立体开发利用示范类型不少于2种。

“除了国家能源局,在地方上,比如江苏、福建等地有相关文件发出,发展能源岛技术。” 上述风电服务商负责人向华夏能源网表示,“能源岛项目复杂而庞大,国内目前还处于示范项目阶段,更应该用长远的目光来看待。”

本文为转载内容,授权事宜请联系原著作权人。