三峡引领号
全球首台大容量抗台风型漂浮式海上风电机组 “三峡引领号”于2021年在中国南海广东阳江海上风电场正式并网发电。该项目由浮式风力发电机组、塔筒、三立柱半潜式基础平台、系泊系统和动态电缆等主要部分组成,轮毂中心高度距海平面约107米,叶轮直径158米,风轮扫风面积相当于3个标准化足球场。
设计上,实现了全耦合设计 ,将风电机组、浮式基础平台、系泊系统和动态电缆等主要组成部分视为一个整体进行综合考虑。这种设计方式通过优化各部件之间的相互作用和协同工作,提高了整个风电系统的整体性能和稳定性,确保在极端天气条件下的稳定性。
三峡引领号的安装团队在国内首创了可定位至0.01米的高精度吸力锚 。这一技术的突破,确保了风机在安装过程中的精确定位,有效降低了因位置偏差带来的风险。
高精度吸力锚不仅提高了风机安装的准确性,还通过其强大的锚固力,增强了风机在复杂海况下的稳定性,保障了风电系统的安全运行。攻克了复杂海况下大容量风机的一体化拖航及就位难题。
该项目开发了35kV 3芯 95mm²动态海底电缆,动态海缆长1180米,外径13.28厘米,重量超过35吨 。采用新型湿式电缆结构形式,有效解决常规海缆结构无法满足海洋使用环境中的动态疲劳问题,为深远海海上风电开发提供了关键技术支持。
扶摇号
“扶摇号”是中船海装在2022年推出的一款漂浮式海上风电装备,是中国首台按深远海进行设计、工程实施及测试验证的浮式风电装备。该平台采用半潜式基础 技术路线,集成了风电机组、浮式基础、系泊锚固、动态海缆等一体化建模及仿真设计。
扶摇号采用的半潜式基础设计,通过使浮式平台呈等边三角形布局,达到了稳定的结构形态。这种设计能够有效分散海浪和风力对平台的冲击,确保平台在复杂海况下依然能够保持平稳。在极端海况下,扶摇号的平台整体运动倾角不超过10度 。半潜式基础设计结合了浮式平台的排水量和结构强度,使得扶摇号能够在风浪较大的海域中稳定运行。其浮体和机组总重量超过5000吨,排水量超过15000吨 , 这为平台提供了足够的浮力和稳定性,以抵御风浪的侵袭。
“扶摇号”采用了风电机组-浮体-系泊系统的一体化建模和仿真分析方法,保证了机组整体匹配性 。通过一体化迭代计算降低载荷,最大限度降低了浮式风电装备的整体造价;采用3*3点悬链线式系泊 ,系泊缆采用锚链形式,寿命长、免维护;锚固点共用,节约成本。这种设计确保了平台在复杂海况下的稳定性和安全性。“扶摇号”实现了一级部件100%国产化,所有元器件级零件国产化率超过95%。
“扶摇号”在智能微网模式下成功运行发电,实现了机组黑启动、充放电运行状态的无缝切换、自适应功率调节等多项关键技术突破。由风电机组、电压源模式变流器、后备储能电源和智能微网控制单元共同构成的自维持式智能微网,不仅提高了抗台风安全性,还获得了更加充足的运行环境、运动载荷和姿态控制数据,为其正式并网运行做好了充分准备。
海油观澜号
我国首座水深超百米、离岸距离超百公里的“双百”深远海浮式风电项目“海油观澜号”,于2023年投产。该项目装机容量7.25兆瓦,由9根锚链系泊固定在水深120米的海域,通过1条5公里长动态海缆接入海上油田群电网。
“海油观澜号”具备抗最大17级以上超强台风的能力,能在84米/秒的风速 下保障风机安全。这得益于平台采用的优化平台尺度、增设高效阻尼结构等技术创新手段,有效避免了风机叶片被海浪破坏的风险。平台通过9根总重超过2400吨的锚链牢牢固定在水深120米 的海洋深处,部分利用了原有浮式生产储卸油装置(FPSO) 的系泊系统,并在国内首次采用了在线张紧器 等创新技术,提供了稳定的锚泊固定。
平台利用1条5公里长的动态海缆接入海上油田群电网,替代部分天然气发电机组,可节省天然气近千万立方米,预计年均减少二氧化碳排放2.2万吨,为油气生产提供绿色电力。这种动态缆技术解决了深远海恶劣海况下的浮体大偏移难题,以及海洋生物生长对动态缆可靠性的影响问题,满足了在复杂恶劣海况下平稳运行25年的严苛要求。
浮式风电平台陆地施工阶段的最后环节是将各种不同形状、尺寸的大型结构以搭积木的形式组合在一起。其中,相当于风机“大脑”的机舱重达260吨,吊装至塔筒顶端,使用的2000吨加强型履带吊跨距达到46米,吊高近140米 ,创下了国内海上吊装作业的跨距与吊高最大纪录。
明阳天成号
全球单体容量最大漂浮式风电平台,总容量达到16.6兆瓦,搭载两台8.3兆瓦海上风机,可应用于水深35米以上的全球广泛海域。
双叶轮、双主机设计:
“明阳天成号”是全球首台在一个漂浮式基础上安装两座塔筒的海上风电平台,总装机容量高达16.6兆瓦,搭载两台8.3兆瓦的海上风机。预计每年可发电约5400万度,满足3万户家庭一年的用电需求。
“V”形布局:
平台采用独特的“V”形布局,两座塔筒以“V”字形排列,长椭圆形的塔筒设计使塔筒的长轴面受风面积最大化,提升了风能利用效率。
下风向设计:
平台采用下风向设计,降低了塔筒净空对叶片的束缚,提高了整个机组的发电效率。
浮式基础采用了抗压能力达到115兆帕以上的超高性能混凝土材料,这是该材料在全球海上风电领域的首次应用。这种材料的强度是普通混凝土的4倍左右。
浮筒采用了“玻璃纤维外壳+XPS芯材+防护涂层材料” 的方案,有效降低了浮筒重量,同时满足了外形要求。
平台首次在全球范围内为风机安装了拉索系统 ,由13根主拉索和6根辅拉索组成,用于绷紧主机、塔架与漂浮式基础,使风机组各部件之间形成稳定的张紧系统。
国能共享号
国能共享号是2023年中国自主研发的全球首个漂浮式风渔融合项目。位于福建莆田南日岛国家级海洋牧场示范区。2024年“国能共享号”平台成功并网发电,实现“海上发电、海下养鱼”,标志着全球首例“海上发电、海下养鱼”的融合发展新模式科研项目成功投产。
“国能共享号”平台创新性地实现了风电与渔业养殖的完美结合,开创了“水下养鱼、水上发电”的海洋开发新场景。平台安装了4兆瓦的海上风电机组,在满负荷发电状态下,每小时可发电4000千瓦时,单日满负荷运转可发电96000千瓦时,相当于4.25万人一天的生活用电量。
平台主要由“漂浮式风机+养殖网箱 ”组成,具体包括浮式平台、4MW风机、系泊锚固系统等。浮式平台为三立柱半潜式结构,形状为正三棱柱,立柱间边长70米,立柱高28米,设计吃水14米,养殖水体容积约10000立方米,可养殖1年期以上的中等鱼苗。
平台搭载了智能化养殖装备和技术,包括网衣清洗机器人系统、自动投喂系统、海洋环境监测和鱼体监测系统等。这些装备和技术可以远程监测鱼体生长状况、进行饵料自动投喂等,有效降低劳动强度,提高养殖收益率。
海南万宁漂浮式项目
万宁百万千瓦漂浮式海上风电项目是中国首个规模化深远海海上风电项目,也是全球规模最大的商业化漂浮式海上风电项目,计划总投资230亿元,项目全部建成投产后每年可提供40亿度以上的清洁电力。
项目位于海南省万宁市东部海域,规划总装机容量100万千瓦,计划分两期建设。
中电建万宁漂浮式海上风电试验项目一期工程10万千瓦样机工程位于海南省万宁市东部海域,拟安装6台单机容量为16MW-18MW的风力发电机组,配套建设1座220kV陆上升压站,风电机组发出的电能通过2回66kV海底电缆直接接入配件的220k陆上升压站。