中國的海上風力發(fā)電進化到什么程度了？

“海岸線象征的不是世界盡頭，反而是新世界的開始。”

如果說，海底數(shù)據(jù)中心是21世紀人類信息的“避風港”，那么海上風電產業(yè)則一定是人類未來的巨型能源“糧倉”。

近來，中國近遠海的風力發(fā)電技術，以其在臺風與暴雨中的諸多優(yōu)秀表現(xiàn)在社交平臺上小小地火了一把。

根據(jù)中國氣象局的報道，9月初，受臺風“蘇拉”“海葵”共同影響，福建沿海地區(qū)狂風大作，三峽集團福建區(qū)域海上風電場9月1日最大風速達23.56米/秒，安裝在該風電場的全球首臺16兆瓦超大容量海上風電機組不僅運行如常，并且充分利用臺風，實現(xiàn)了單日發(fā)電量達38.41萬千瓦時的24小時滿功率運行，刷新了世界紀錄。

中國的海上風電機組在不知不覺間驚艷了國人，中國的海上風電技術及裝機數(shù)也已經(jīng)在今年以來領先了世界，但研發(fā)道路常遇瓶頸乃是常事，在海上風電這條路上，中國也曾經(jīng)歷臥薪嘗膽的時刻。

中國人其實很早就發(fā)現(xiàn)了海洋風電的好處。

首先，與傳統(tǒng)場景里人們所常見的陸上風力發(fā)電系統(tǒng)相比，海面無疑給風電機組帶來了更加優(yōu)越的采風環(huán)境。一如人們在日常生活里的體驗那樣，海面上由于遮擋少、墊面平坦，海風的損耗相對較小，質量也更高，風量更大且更為豐富，這些都是海上風電最早的可行性基礎。

此外，由于建設地點本身位于近海或遠海等遠離人類居住的地域，其對于噪音控制的要求也就相對更低；而相比于陸上寸土寸金的土地成本，廣闊的海洋帶來了被無限縮小的土地成本，工程師在電力容量設計上也就更加放的開。

而且，目前海上交通運輸仍然是負責溝通各大洲，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公里以內的區(qū)域，我國的東南沿海也是如今中國的人口與經(jīng)濟的集中地，如果能夠實現(xiàn)海上風電，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能資源呢？

從傳統(tǒng)意義上講，風電機組一般都是由風輪、發(fā)電機與塔架等幾個部分組成，葉片將風的動能轉變?yōu)轱L輪軸的機械能，發(fā)電機又在風輪軸的帶動下旋轉發(fā)電，從而產生源源不斷的電能。

基本的發(fā)電邏輯不需要改變，但電機固定在哪里卻成了一個問題。如下圖所示，海上風電的機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，固定式風力發(fā)電機所需要的成本在水深超過50米處開始陡然上升，高昂的成本和過長的施工周期導致固定式風電并不適合深遠海風電的批量投入裝設。

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

而彼時的2010年，東海大橋風電項目已經(jīng)正式投產運營，實現(xiàn)了中國近海固定式風電項目零的突破，由此被稱為中國海上風電元年。同年，歐洲率先建成了全球第一個漂浮式風力發(fā)電示范樣機，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。

幾近空白的領域與技術前沿激勵了無數(shù)中國工程師們南下，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，海上浮式風電平臺全耦合動態(tài)分析及其裝置研發(fā)項目獲批，而該項目的核心任務和目標就是要研發(fā)中國第一臺漂浮式海上風力發(fā)電系統(tǒng)裝備并進行應用示范。

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100米的水上發(fā)電風車的海上風電方案。

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

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

終于，在經(jīng)歷了無數(shù)次模型實驗與臺風模擬實驗之后，2021年12月，全球首臺抗臺風型海上風力發(fā)電系統(tǒng)“三峽引領”號在廣東陽江海上風電場順利安裝并并網(wǎng)發(fā)電，其漂浮平臺排水量約1.3萬噸，與一艘萬噸級巨輪的排水量相當，單臺機組每小時滿發(fā)電量可以達到5500度，每年可為3萬戶家庭提供綠色的清潔能源。

此后又經(jīng)過了兩年的發(fā)展期，各地海上風電裝機容量激增，到了如今的2023年，中國已經(jīng)成為了當之無愧的海上風電強國。

根據(jù)前陣子國家能源局剛剛發(fā)布的1-8月份全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，1-8月份，風電新增發(fā)電裝機容量2892萬千瓦；截至8月底，風電裝機容量達到了4.0億千瓦，同比增長14.8%。

而根據(jù)英國《金融時報》8月28日的文章，就在中國大力發(fā)展可再生能源，海上風電裝機容量激增之際，歐洲企業(yè)已因成本上升和供應鏈受阻影響，失去了世界最大海上風電市場的地位，被中國引領的亞太地區(qū)取代。

報道援引全球風能理事會（GWEC）的數(shù)據(jù)指出，2022年全球海上風電總裝機容量為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，僅中國一家就占了全球總裝機容量的近49%。

今年6月，省委十三屆三次全會強調，要做大做強做優(yōu)海洋牧場、海上能源、臨港工業(yè)、海洋旅游等現(xiàn)代海洋產業(yè)，海上能源已經(jīng)成為了當前發(fā)展的關注點。

而在中國海洋風力發(fā)電的規(guī)模與技術已經(jīng)悄悄來到了世界領先位置的同時，大家可能不知道的是，在巨大扇葉轉動之下的近海海底，一項同為世界領先的中國技術也在利用著寒冷海洋中得天獨厚的優(yōu)勢“發(fā)光發(fā)熱”。

相比于時常遭受臺風肆虐的沿海地區(qū)，近海海底的“天氣”天然就更加地穩(wěn)定、可預測，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)的風電選址一般)，自然就更適合作為人類信息的貯藏器，進行海底數(shù)據(jù)中心的建設。

海水是服務器全時的自然冷卻劑，又是數(shù)據(jù)艙絕佳的“鎧甲”。目前，我國海南已經(jīng)建設了全球首個可商用的海底數(shù)據(jù)中心，并于今年三月正式開始運營。其核心設施"海底數(shù)據(jù)倉"應用水深超過30米，罐體直徑達到3.6米，是目前全球最大的海底數(shù)據(jù)艙。

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

▲遠處的風電機組與近處的數(shù)據(jù)中心相得益彰

目前，中央與各地有關部門也已經(jīng)相繼出臺了一系列鼓勵發(fā)展中國水下數(shù)據(jù)中心的政策: 國家發(fā)展改革委強調，要堅定不移走綠色低碳發(fā)展之路，鼓勵探索利用山洞、海底等特殊地理條件發(fā)展數(shù)據(jù)中心；

《廣東省海洋經(jīng)濟十四五規(guī)劃》中也明確表示，要推動服務于航行保障、海工作業(yè)、環(huán)境監(jiān)測、生態(tài)調節(jié)、資源管理的海上新型基礎設施建設，支持海底數(shù)據(jù)中心關鍵核心技術突破，有序引導廣州、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，我們還給地球一個更加干凈的未來，海洋給了人類得天獨厚的環(huán)境，人類自當加以善用。

相信在未來的某一天，中國會實現(xiàn)共建、互補、綠色的智慧海洋格局，那些曾經(jīng)污染的會變得綠色，那些吵鬧的會變得無聲，那些繁雜的會變得井井有條，而人們，也會在遙遠的陸地中過上更加自由且美好的生活。