夏爾特拉太陽能科技：漂浮式風(fēng)電平臺設(shè)計經(jīng)驗

2017-10-17 17:28:38 能見　點擊量：評論 (0)

2017年10月16日-19日，2017北京國際風(fēng)能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在17日下午舉行的海上風(fēng)電技術(shù)論壇中，來自夏爾特拉（北京）太陽能科技有限公司的范會渠先生分享了漂浮式風(fēng)電相關(guān)內(nèi)容。以下為演講實錄：

2017年10月16日-19日，2017北京國際風(fēng)能大會（CWP2017）在北京隆重召開。在17日下午舉行的“海上風(fēng)電技術(shù)論壇”中，來自夏爾特拉（北京）太陽能科技有限公司的范會渠先生分享了漂浮式風(fēng)電相關(guān)內(nèi)容。

以下為演講實錄：

主持人周志剛：好，今天的第七位演講嘉賓是范會渠先生，范總是夏爾特拉（北京）太陽能科技有限公司，有近十年的海洋工作，主要海洋浮式平臺的設(shè)計，請大家掌聲歡迎范總。

范會渠：各位來賓，下午好，非常榮幸能夠有這個機會參加這個論壇，因為前面翟總講得非常好，非常大的層面，我就非常細節(jié)的技術(shù)講講漂浮式風(fēng)電這方面的問題。

簡單提一句我們公司是干嗎的，我們公司法語是Ciel&Terre，我們專門做漂浮的，我們做漂浮機組風(fēng)電方面的工作，因為時間有限，不展開講。

第一方面是漂浮風(fēng)電的趨勢，第二漂浮風(fēng)電的技術(shù)共性，第三個是從技術(shù)設(shè)計方面一些常用的套路。

這幅圖是來自最新的2016年漂浮風(fēng)電技術(shù)四場報告，從這個橫坐標來看就是時間，到2017年也算是一個比較重要的時間節(jié)點，之前更多的都是一些實驗性質(zhì)的，帶測試性質(zhì)的，然后這個是第一個商業(yè)化的漂浮風(fēng)廠的應(yīng)用，前景是很好的。

隨后是代表項目，前面是英國，6個漂浮風(fēng)電，四季度建成。然后從概念研究，一直到工程實踐，也是一個漫長過程，從歷史數(shù)據(jù)來看，實際上在2007年歐洲已經(jīng)在做實驗的漂浮平臺，最初從80千瓦開始，實際上是這個項目的前奏，最后才走到這一步。

另外要提到一點說，實際上海上風(fēng)電不管是漂浮的還是固定的，有各自使用范圍的。漂浮風(fēng)電有一個比較大的技術(shù)判斷標準，到50米以上水深，從經(jīng)濟性角度考慮，應(yīng)用漂浮風(fēng)電有更多優(yōu)勢，但是目前來說，是這樣一個劃分。

然后接下來介紹一下漂浮風(fēng)電基礎(chǔ)，我們公司只關(guān)注基礎(chǔ)，風(fēng)機對我們來說是上面一個載體，這里面我們從漂浮的基礎(chǔ)來做一些分享和探討。

從漂浮風(fēng)電系統(tǒng)組成來看，實際上由哪些部分組成？主要起什么作用？實際上整體來講漂浮技術(shù)是比較大的結(jié)構(gòu)體，最首要要求能夠提供浮力，能夠把整個風(fēng)機葉輪漂到水面上，因為在海上，性能要好，有風(fēng)浪有比較好的響應(yīng)，影響到風(fēng)機的發(fā)電效率，其他安全方面一些。

然后再進一步來，這樣一個漂浮系統(tǒng)，因為是漂浮的，這種情況必須要固定中，但是在海上，我們的漂浮系統(tǒng)是在平衡位置附近來移動，再接下來從系統(tǒng)功能上來考慮需要一些輔助設(shè)施，對于一個漂浮系統(tǒng)來說，它是要有一個壓載的系統(tǒng)，因為這個壓載對漂浮系統(tǒng)是非常重要的，調(diào)整重心，調(diào)整平臺，保證平臺穩(wěn)性，保證平臺在海上不會翻倒，因為風(fēng)機很高，有很大的彎矩。

另外在安裝過程中怎么拖到目標海域？這個有一個更小的支持的系統(tǒng)，這個講一下漂浮風(fēng)電的基礎(chǔ)由哪些部分組成，我之前從海洋工程出來的，這里面有相同的，漂浮風(fēng)電來說，尤其在基礎(chǔ)來看，屬于海洋工程的另外一個分支，海洋工程發(fā)展比較全面，發(fā)展比較深的是海洋油氣，工業(yè)發(fā)展比較好，但是實際上風(fēng)電這些年做得比較好，在海洋油氣上做的技術(shù)經(jīng)驗，慢慢轉(zhuǎn)到海上風(fēng)電方面。從海洋漂浮，是陸上風(fēng)電經(jīng)驗和海上浮式，進行了一個優(yōu)化，是這樣一個技術(shù)歸屬。

然后接下來就是說，就像海洋浮式平臺一樣的特征和要求，有不同的海洋平臺類型，實際上浮式風(fēng)力也一樣，也有一些不同類型，從我們剛才講，這個浮式平臺在水面上首先能漂浮起來，其次不能倒，如果倒了就達不到目的。

從滿足平臺不倒，從技術(shù)角度有幾個方面實現(xiàn)，第一個是壓載穩(wěn)定性，我要把浮式平臺重心弄得比較低，受風(fēng)以后可以偏，但是可以收回來，這個圖片最右邊，平臺里面的SPAR類型，這是一種類型，立柱式的，然后半潛式的，因為有幾根柱子在水面上，偏了以后，它會自己通過浮力再改正，所以叫浮式穩(wěn)定的一種類型。還有最左邊的叫系泊穩(wěn)定。

實際上也是這幾種，有的是幾種方向組合，但是主流的海洋工程上比較用得上，經(jīng)過工程實驗的，除了船型的，基本上就這三類。

接下來稍微把這幾種形式做一下介紹，前面張力腿平臺，是垂直系泊的，垂直系泊海底的錨固點非常強的，它偏了之后還能改過來，但是它的浮力對水位變化還是非常敏感的。

然后中間是半潛式平臺，它的浮力選擇形式是非常多樣的，它的穩(wěn)定性要求是比較高的，在設(shè)計過程當中，有時候是控制工況，或者你要花很大的技術(shù)代表才能搞定。

然后立柱式平臺，類似于水面的不倒翁，它的系泊系統(tǒng)選擇方式也比較多，看具體情況，然后呢再具體講一下每個平臺的特征，實際上張力筋腱，張力腿要求比較高，還有從設(shè)計的角度要避免偏得過狠，有一根會松，松了以后也是災(zāi)難式的影響。

半潛式平臺有一個比較大的優(yōu)點，它可以在船塢里做好，直接拉過去連，可以節(jié)省一些海上施工安裝的費用，但是為了實現(xiàn)穩(wěn)定性，現(xiàn)在一些比較多的半潛平臺，壓載不是被動的，是主動的，偏了及時打水，壓過來，所以半潛平臺實現(xiàn)有一定難度和技術(shù)要求。

然后立柱式平臺，它如果受風(fēng)和波浪會偏，偏了以后會對風(fēng)機和葉輪姿態(tài)有影響，對風(fēng)機發(fā)電都會有影響。另外它因為是一根細長的柱子，它的作業(yè)水深會更深一些，它的柱子都是平著在水面上拖來拖去，肯定是在水上吊裝的。

然后再簡單介紹一下，站在海洋工程角度來看，從設(shè)計流程這個角度，其實各行各業(yè)基本上大同小異，但是漂浮風(fēng)電有一個不太一樣，它有一個海上縮比的樣機，甚至在海上觀測很多年，這是一個過程，這個過程甚至達到十年，甚至更久。

另一個緯度比較簡單了，我們有什么樣的設(shè)計輸入，從設(shè)計輸入，一般都是業(yè)主也好，委托第三方，資料拿出來，配合整機參數(shù)，設(shè)計單位，這個過程當中一般會選一些第三方，像浮式基礎(chǔ)也會有第三方來，一方面做第三方要求來，會有第三方參與設(shè)計。

然后從設(shè)計的流程上，設(shè)計的深度，這個階段解決的問題，具體某個海域，我選哪一個平臺類型，主流的有那么多類型，甚至還有一些變種，要選哪一種浮式機組的形式呢？這個問題走完了就應(yīng)該有一個結(jié)論，這個項目我選張力推平臺，然后再細化，基本設(shè)計，然后到詳細設(shè)計，整個這個過程走下來，這是比較籠統(tǒng)的主線。

我比較認同翟總講的一體化設(shè)計，因為浮式設(shè)計，上面風(fēng)機、塔架這是一體的，最好是幾個單位一起來做，非常贊同剛才翟總的看法和觀點。

對一個比較大的工程項目，在設(shè)計的時候的確有很多因素影響的，這里面首先先從技術(shù)角度來看，整個風(fēng)場這塊怎么規(guī)劃的，另外海域水深、潮位信息，以及當?shù)仫L(fēng)的條件，因為我們基礎(chǔ)在水面上的，我們還要考慮波浪、水流，甚至在北邊還要考慮冰，還要考慮地質(zhì)條件。

另外設(shè)計標準，我們單純從基礎(chǔ)上來講，我們有些是國家的，甚至是地方的強制性法律法規(guī)，另外技術(shù)方面的，像這種浮式機組，我們選國內(nèi)的CCS，還是DNV，這個要一致的，具體一些技術(shù)細節(jié)，一些設(shè)計流程、理念上還是有差異的，一開始定好了還是有影響的。

像浮式平臺，應(yīng)該說各家都有自己的專利，你做自己的項目，還要考慮你選什么樣的類型，還要考慮知識產(chǎn)權(quán)的問題，以及對應(yīng)的施工安裝都有影響。

另外海洋工程施工的成本，運輸?shù)某杀菊剂撕艽蟮谋壤婚_始鎖定相應(yīng)的施工資源，來進行設(shè)計你的方案，有時候你的方案呈現(xiàn)出的形式是配合海上施工安裝的，這個都是很明確的。

然后對浮式風(fēng)機機組牽涉到很多專業(yè)，核心專業(yè)是保證結(jié)構(gòu)的強度安全，經(jīng)濟性也是決定性要求。

然后前面講要實現(xiàn)這些方面，主要也是兩個大方面，一方面是性能，一個方面是結(jié)構(gòu)。我們把它作為一個整體來看，就是說有風(fēng)有浪的話，整體來運動，對你風(fēng)機作業(yè)的效率都有影響。

還有結(jié)構(gòu)，說簡單就是一個鐵筒子，說復(fù)雜了從技術(shù)上要保證強度，要保證服役期的疲勞，有些地方的疲勞也是關(guān)鍵的。

另外還有就是說浮體性能專業(yè)和浮體專業(yè)，安裝運輸過程當中有很多特殊的工況，這兩個工況要相合銜接。

浮體專業(yè)是保證性能，結(jié)構(gòu)核心是解決結(jié)構(gòu)的疲勞，兩個專業(yè)有各自的戰(zhàn)術(shù)性目的，結(jié)構(gòu)這方面要確保整個浮式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)性安全。

然后前面講的，公司自己也有自己的動作和安排，我們自己也在做浮式風(fēng)電，概念開發(fā)和原理認可，另一方面我們在漂浮基礎(chǔ)這一塊，在專利這一方面有我們自己的布局。

再說一下我特別認同翟總講的，設(shè)計是一體化的設(shè)計，我們雖然把設(shè)計放在漂浮的基礎(chǔ)上，我們希望跟國內(nèi)同行，尤其是整機，把風(fēng)電這塊貢獻我們自己的力量，謝謝。

（發(fā)言為現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)本人審核）

責(zé)任編輯：lixin

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