浮动式风力发电机如何工作？5 家公司刚刚赢得了美国第一批在加州海岸建造工厂的租约

北加州拥有美国最强的海上风力， 生产清洁能源的巨大潜力. 。但它也有一个问题。它的大陆架迅速下降，使得直接在海底建造传统风力涡轮机的成本即使不是不可能，也是昂贵的。

一旦水深超过 200 英尺（大约是 18 层建筑的高度），这些“单桩”结构就几乎不可能了。

一个解决方案已经出现，正在世界各地的多个地点进行测试：漂浮的风力涡轮机。

在加利福尼亚州，哪里 干旱带来压力 在水力发电方面，国家 按计划前进 开发全国第一个浮动海上风电场。十二月。2022 年 12 月 7 日，联邦政府将距加州海岸约 20 英里的 5 个租赁区拍卖给计划开发浮动风电场的公司。出价是 低于大西洋沿岸最近的租约, ，风电场可以固定在海底，但仍然很重要，合计超过 7.57 亿美元.

那么，漂浮式风电场是如何运作的呢？

浮动涡轮机的三种主要方法

漂浮式风力涡轮机 与其他风力涡轮机一样工作 – 风推动叶片，导致转子转动，从而驱动发电机发电。但是，浮动风力涡轮机不是将塔架直接嵌入地面或海底，而是坐落在带有系泊线（例如链条或绳索）的平台上，这些系泊线连接到下方海底的锚。

这些系泊线将涡轮机固定在适当的位置以抵御风，并使其与将电力送回岸上的电缆保持连接。

大部分稳定性是由浮动平台本身提供的。诀窍在于设计平台，使涡轮机在强风或暴风雨中不会倾斜得太远。

平台主要分为三种类型：

• 翼梁浮标平台是一个从涡轮机塔向下延伸的长空心圆柱体。它垂直漂浮在深水中，在圆筒底部用压载物加重以降低重心。然后将其固定到位，但有松弛的绳索，使其可以随水移动以避免损坏。晶石浮标已 石油和天然气行业使用 多年来进行海上作业。

• 半潜式平台有大型浮动船体，从塔上展开，也被固定以防止漂流。设计师们曾 尝试使用多个涡轮机 在其中一些船体上。

• 张力腿平台有较小的平台，拉紧的线直接延伸到下面的地板。这些都是 更轻但更脆弱 地震或海啸，因为它们更多地依赖系泊线和锚来保持稳定性。

每个平台必须支撑涡轮机的重量并在涡轮机运行时保持稳定。它之所以能做到这一点，部分原因是空心平台通常由大型钢或混凝土结构制成，可以提供浮力来支撑涡轮机。由于有些可以在港口完全组装并拖出安装，因此它们可能是 便宜得多 比固定底部结构， 需要特种船舶 用于现场安装。

浮动平台可以支持可产生 10 兆瓦或更多电力的风力涡轮机 - 这就是 尺寸与其他海上风力涡轮机相似 比您在现场看到的典型陆上风力涡轮机的容量大几倍。

为什么我们需要浮动涡轮机？

一些 最强风力资源 远离海岸、水深数百英尺的地方，例如美国附近的​​海域西海岸、五大湖、地中海和日本海岸。

美国12月初拍卖的租赁面积约为 583 平方英里 分布在两个地区——一个靠近加利福尼亚州中部的莫罗湾，另一个靠近俄勒冈州界线。加利福尼亚州附近的海水很快就会变深，因此任何距离海岸几英里的风电场都需要浮动涡轮机。

一旦建成，这五个地区的风电场可提供约4.6吉瓦的清洁电力， 足以为 150 万户家庭供电, ，根据政府的估计。获胜公司表示他们可以 产生更多的力量.

但将真正的风力涡轮机投入水面还需要时间。租赁拍卖的获胜者将接受司法部的反垄断审查，然后是漫长的规划、许可和环境审查过程，通常需要数年时间。

在全球范围内，几个带有浮动风力涡轮机的全面示范项目已经在欧洲和亚洲投入运营。这 海温德苏格兰项目 于 2017 年成为第一个商业规模的海上浮动风电场，拥有 5 台 6 兆瓦涡轮机，由由该公司设计的 spar 浮标支撑 挪威能源公司Equinor.

Equinor风能美国公司 中标者之一是在加州中部海域。另一位中标者是 RWE海上风电控股公司. 。RWE 在欧洲经营风电场，并拥有 三个浮动式风力发电机示范项目. 。其他涉及的公司—— 哥本哈根基础设施合作伙伴, 、Invenergy 和 海风 – 拥有大西洋海岸租赁权或现有的海上风电场。

虽然浮动海上风电场正在成为一项商业技术，但仍然存在需要解决的技术挑战。平台运动可能会导致叶片和塔架上产生更大的力，以及更复杂和不稳定的空气动力学。此外，随着水深变得非常深，系泊线、锚和电缆的成本可能会变得非常高，因此需要更便宜但仍然可靠的技术。

但我们预计在不久的将来会看到更多由浮动结构支撑的海上涡轮机。

本文随首次租赁销售而更新。