中國(guó)的海上風(fēng)力發(fā)電進(jìn)化到什么程度了？

“海岸線象征的不是世界盡頭，反而是新世界的開(kāi)始。”

如果說(shuō)，海底數(shù)據(jù)中心是21世紀(jì)人類信息的“避風(fēng)港”，那么海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)則一定是人類未來(lái)的巨型能源“糧倉(cāng)”。

近來(lái)，中國(guó)近遠(yuǎn)海的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，以其在臺(tái)風(fēng)與暴雨中的諸多優(yōu)秀表現(xiàn)在社交平臺(tái)上小小地火了一把。

根據(jù)中國(guó)氣象局的報(bào)道，9月初，受臺(tái)風(fēng)“蘇拉”“海葵”共同影響，福建沿海地區(qū)狂風(fēng)大作，三峽集團(tuán)福建區(qū)域海上風(fēng)電場(chǎng)9月1日最大風(fēng)速達(dá)23.56米/秒，安裝在該風(fēng)電場(chǎng)的全球首臺(tái)16兆瓦超大容量海上風(fēng)電機(jī)組不僅運(yùn)行如常，并且充分利用臺(tái)風(fēng)，實(shí)現(xiàn)了單日發(fā)電量達(dá)38.41萬(wàn)千瓦時(shí)的24小時(shí)滿功率運(yùn)行，刷新了世界紀(jì)錄。

中國(guó)的海上風(fēng)電機(jī)組在不知不覺(jué)間驚艷了國(guó)人，中國(guó)的海上風(fēng)電技術(shù)及裝機(jī)數(shù)也已經(jīng)在今年以來(lái)領(lǐng)先了世界，但研發(fā)道路常遇瓶頸乃是常事，在海上風(fēng)電這條路上，中國(guó)也曾經(jīng)歷臥薪嘗膽的時(shí)刻。

中國(guó)人其實(shí)很早就發(fā)現(xiàn)了海洋風(fēng)電的好處。

首先，與傳統(tǒng)場(chǎng)景里人們所常見(jiàn)的陸上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相比，海面無(wú)疑給風(fēng)電機(jī)組帶來(lái)了更加優(yōu)越的采風(fēng)環(huán)境。一如人們?cè)谌粘Ｉ罾锏捏w驗(yàn)?zāi)菢樱Ｃ嫔嫌捎谡趽跎佟|面平坦，海風(fēng)的損耗相對(duì)較小，質(zhì)量也更高，風(fēng)量更大且更為豐富，這些都是海上風(fēng)電最早的可行性基礎(chǔ)。

此外，由于建設(shè)地點(diǎn)本身位于近海或遠(yuǎn)海等遠(yuǎn)離人類居住的地域，其對(duì)于噪音控制的要求也就相對(duì)更低；而相比于陸上寸土寸金的土地成本，廣闊的海洋帶來(lái)了被無(wú)限縮小的土地成本，工程師在電力容量設(shè)計(jì)上也就更加放的開(kāi)。

而且，目前海上交通運(yùn)輸仍然是負(fù)責(zé)溝通各大洲，人類最為仰賴的主要交通方式之一，全世界有一半以上的人口都生活在距離海岸線100公里以內(nèi)的區(qū)域，我國(guó)的東南沿海也是如今中國(guó)的人口與經(jīng)濟(jì)的集中地，如果能夠?qū)崿F(xiàn)海上風(fēng)電，就意味著電力源頭距離這一用電密集區(qū)域更近，電力在運(yùn)輸上的損耗相比于傳統(tǒng)的西電東送也就更小。

由此，干是決心要干得了，可究竟怎么干才能最好地利用海上風(fēng)能資源呢？

從傳統(tǒng)意義上講，風(fēng)電機(jī)組一般都是由風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)與塔架等幾個(gè)部分組成，葉片將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能，發(fā)電機(jī)又在風(fēng)輪軸的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電，從而產(chǎn)生源源不斷的電能。

基本的發(fā)電邏輯不需要改變，但電機(jī)固定在哪里卻成了一個(gè)問(wèn)題。如下圖所示，海上風(fēng)電的機(jī)組固定方法基本可以分為固定式和漂浮式兩種，然而在海洋中，固定式風(fēng)力發(fā)電機(jī)所需要的成本在水深超過(guò)50米處開(kāi)始陡然上升，高昂的成本和過(guò)長(zhǎng)的施工周期導(dǎo)致固定式風(fēng)電并不適合深遠(yuǎn)海風(fēng)電的批量投入裝設(shè)。

于是，在近海風(fēng)力發(fā)電技術(shù)趨于成熟之際，能夠利用到深遠(yuǎn)海域的漂浮式海上風(fēng)電技術(shù)的研發(fā)迫在眉睫。

而彼時(shí)的2010年，東海大橋風(fēng)電項(xiàng)目已經(jīng)正式投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)近海固定式風(fēng)電項(xiàng)目零的突破，由此被稱為中國(guó)海上風(fēng)電元年。同年，歐洲率先建成了全球第一個(gè)漂浮式風(fēng)力發(fā)電示范樣機(jī)，并在位于挪威西南部海岸附近卡莫伊島(Karmoey)10公里處投入使用。

幾近空白的領(lǐng)域與技術(shù)前沿激勵(lì)了無(wú)數(shù)中國(guó)工程師們南下，人們紛紛摩拳擦掌，打算在廣闊的海域里打造一番新天地。

終于，在2018年，海上浮式風(fēng)電平臺(tái)全耦合動(dòng)態(tài)分析及其裝置研發(fā)項(xiàng)目獲批，而該項(xiàng)目的核心任務(wù)和目標(biāo)就是要研發(fā)中國(guó)第一臺(tái)漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)裝備并進(jìn)行應(yīng)用示范。

在諸多方案中，工程師們最終敲定了一版由三根高30米，寬10米的立柱組成底座，搭配一架高達(dá)100米的水上發(fā)電風(fēng)車的海上風(fēng)電方案。

巨大的浮體以及立柱間經(jīng)過(guò)周密計(jì)算的距離給了設(shè)備以優(yōu)秀的抗搖動(dòng)能力，使其不會(huì)因“頭重腳輕”而一頭栽進(jìn)大海，工程師們夜以繼日研發(fā)出的錨泊系統(tǒng)也成功攻克了國(guó)外漂浮式風(fēng)電繩索的卡脖子難題，使其在有一定彈簧卸力作用的同時(shí)，又不至于太軟，讓負(fù)責(zé)輸電的電纜代償，從而遭到破壞。

此方案若較形象的比喻來(lái)說(shuō)，就好比海上有一只巨大的不倒翁在迎著風(fēng)，乘著沖浪板沖浪的同時(shí)，在海上打著太極，將一輪接一輪的風(fēng)浪化解。而海上強(qiáng)勁的風(fēng)力，又隨著不倒翁頭頂?shù)闹耱唑眩辉丛床粩嗟赝ㄟ^(guò)電纜輸送回陸地。

終于，在經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次模型實(shí)驗(yàn)與臺(tái)風(fēng)模擬實(shí)驗(yàn)之后，2021年12月，全球首臺(tái)抗臺(tái)風(fēng)型海上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)“三峽引領(lǐng)”號(hào)在廣東陽(yáng)江海上風(fēng)電場(chǎng)順利安裝并并網(wǎng)發(fā)電，其漂浮平臺(tái)排水量約1.3萬(wàn)噸，與一艘萬(wàn)噸級(jí)巨輪的排水量相當(dāng)，單臺(tái)機(jī)組每小時(shí)滿發(fā)電量可以達(dá)到5500度，每年可為3萬(wàn)戶家庭提供綠色的清潔能源。

此后又經(jīng)過(guò)了兩年的發(fā)展期，各地海上風(fēng)電裝機(jī)容量激增，到了如今的2023年，中國(guó)已經(jīng)成為了當(dāng)之無(wú)愧的海上風(fēng)電強(qiáng)國(guó)。

根據(jù)前陣子國(guó)家能源局剛剛發(fā)布的1-8月份全國(guó)電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，1-8月份，風(fēng)電新增發(fā)電裝機(jī)容量2892萬(wàn)千瓦；截至8月底，風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到了4.0億千瓦，同比增長(zhǎng)14.8%。

而根據(jù)英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》8月28日的文章，就在中國(guó)大力發(fā)展可再生能源，海上風(fēng)電裝機(jī)容量激增之際，歐洲企業(yè)已因成本上升和供應(yīng)鏈?zhǔn)茏栌绊懀チ耸澜缱畲蠛Ｉ巷L(fēng)電市場(chǎng)的地位，被中國(guó)引領(lǐng)的亞太地區(qū)取代。

報(bào)道援引全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）的數(shù)據(jù)指出，2022年全球海上風(fēng)電總裝機(jī)容量為64.3吉瓦，歐洲約占47%，而亞太地區(qū)以近53%的水平超越歐洲。其中，僅中國(guó)一家就占了全球總裝機(jī)容量的近49%。

今年6月，省委十三屆三次全會(huì)強(qiáng)調(diào)，要做大做強(qiáng)做優(yōu)海洋牧場(chǎng)、海上能源、臨港工業(yè)、海洋旅游等現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)，海上能源已經(jīng)成為了當(dāng)前發(fā)展的關(guān)注點(diǎn)。

而在中國(guó)海洋風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模與技術(shù)已經(jīng)悄悄來(lái)到了世界領(lǐng)先位置的同時(shí)，大家可能不知道的是，在巨大扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)之下的近海海底，一項(xiàng)同為世界領(lǐng)先的中國(guó)技術(shù)也在利用著寒冷海洋中得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)“發(fā)光發(fā)熱”。

相比于時(shí)常遭受臺(tái)風(fēng)肆虐的沿海地區(qū)，近海海底的“天氣”天然就更加地穩(wěn)定、可預(yù)測(cè)，受全球氣候變暖影響較小，更安全，占地成本更低且選址更為自由(一如曾經(jīng)的風(fēng)電選址一般)，自然就更適合作為人類信息的貯藏器，進(jìn)行海底數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。

海水是服務(wù)器全時(shí)的自然冷卻劑，又是數(shù)據(jù)艙絕佳的“鎧甲”。目前，我國(guó)海南已經(jīng)建設(shè)了全球首個(gè)可商用的海底數(shù)據(jù)中心，并于今年三月正式開(kāi)始運(yùn)營(yíng)。其核心設(shè)施"海底數(shù)據(jù)倉(cāng)"應(yīng)用水深超過(guò)30米，罐體直徑達(dá)到3.6米，是目前全球最大的海底數(shù)據(jù)艙。

近水樓臺(tái)先得月，設(shè)置在近海的海底數(shù)據(jù)中心天然就能更加高效地利用新型海洋能源，與海上風(fēng)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一加一大于二的效果，實(shí)現(xiàn)電力互贏、高效用海、陸海統(tǒng)籌的目的。

▲遠(yuǎn)處的風(fēng)電機(jī)組與近處的數(shù)據(jù)中心相得益彰

目前，中央與各地有關(guān)部門(mén)也已經(jīng)相繼出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)發(fā)展中國(guó)水下數(shù)據(jù)中心的政策: 國(guó)家發(fā)展改革委強(qiáng)調(diào)，要堅(jiān)定不移走綠色低碳發(fā)展之路，鼓勵(lì)探索利用山洞、海底等特殊地理?xiàng)l件發(fā)展數(shù)據(jù)中心；

《廣東省海洋經(jīng)濟(jì)十四五規(guī)劃》中也明確表示，要推動(dòng)服務(wù)于航行保障、海工作業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生態(tài)調(diào)節(jié)、資源管理的海上新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，支持海底數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵核心技術(shù)突破，有序引導(dǎo)廣州、深圳、珠海、汕頭和惠州等地在海底布放高能耗數(shù)據(jù)中心。

海洋帶給了我們最為清潔的能源，我們還給地球一個(gè)更加干凈的未來(lái)，海洋給了人類得天獨(dú)厚的環(huán)境，人類自當(dāng)加以善用。

相信在未來(lái)的某一天，中國(guó)會(huì)實(shí)現(xiàn)共建、互補(bǔ)、綠色的智慧海洋格局，那些曾經(jīng)污染的會(huì)變得綠色，那些吵鬧的會(huì)變得無(wú)聲，那些繁雜的會(huì)變得井井有條，而人們，也會(huì)在遙遠(yuǎn)的陸地中過(guò)上更加自由且美好的生活。