十大新技术助力实现电气化未来 （三） 漂浮式海上风电和太阳能 - 海洋电力发电技术创新

- W2 x9 I d$ j/ G* S

漂浮技术是可再生能源领域的主要趋势。耐克森对海上漂浮驱动力进行研究，并探寻支持漂浮式海上风能和太阳能的方式。

9 S$ \* g9 y% V1 |

在过去十年，海上风能发电量实现大幅增长。全球海上风电累计装机容量已达35GW—— 自2011年以来几乎增加了9倍，预计到2030年还会增加235GW，全球装机容量将达270GW。

( _# i0 H) Q ]% X# A6 u! O

01

海上 · 变革之风

自二十多年前第一批风电场在海上建成以来，涡轮机技术已取得长足进步。如今，几乎所有海上风力涡轮机的良好运行都离不开其固定底座的帮助，在相对较浅的水域（即深度最多60米的水域），使用这种固定底座不失为良好的对策。这些底座由钢筋和混凝土制成，将涡轮机直接连接至海床。

1 Q8 F& k! |# K7 k+ X1 X

但是，绝大多数海洋的水深都超过60米——这也是风能产量最高且最稳定的深度。例如，在欧洲80%的可利用风能资源分布于水深60米及以上的深度。而在这些情况下，传统的底座并不符合成本效益。因此，有大片水域的风能资源尚未开发。

02

: w3 w, y6 B x3 K; ^* }

海上 · 风能新视野

浮动风力涡轮机克服了在深水建底座的难题。涡轮机并非扎根于海床，而是安装于用系缆桩和锚栓固定住的浮动底座。浮动涡轮机不再局限于60米的深度，而是可以部署在水深最多1000米的水域，甚至可能更深。

这大大拓展了海上风能的地理覆盖范围。北海海盆的北部区域就是一个例证。该区域的水深普遍远超60米，使其无法安装传统的底座。

: P2 Y* `# z7 z; ]8 K) _+ V2 `

将不可能变为可能——英国Hywind苏格兰发电场是全球首个漂浮式风电场。Hywind距海岸线约30公里，水深达120米，自2017年以来已成功投入使用。Hywind在英国所有风电场中容量系数最高——2020年，创造全英纪录平均容量系数达57.1%。英国的海上风电平均容量系数约为40%。

海上漂浮风电背后的技术也应用于除北海之外的诸多海域，特别是在水域极深且距海岸线极近的区域。地中海海盆、美国西海岸、韩国和日本 — 均有巨大的海上风能资源亟待开发利用。海上漂浮风电也可部署于海床条件适合使用传统底座的浅水区域。

- q. z- [% x; N1 S7 k

03

海上 · 漂浮式风能照进现实

目前，漂浮式海上风电仅占海上风电装机容量总量的0.1%。但这一比例即将发生改变。全球风能理事会预测，未来十年内，将增加16.5GW， 到2030 年，浮动风能将占所有新安装发电设备的6.1%。稳健且成本效益高的技术是实现这一目标的关键所在。

& ^ ^; }9 V' k& p% h1 K

漂浮式海上风电的一大技术挑战是如何输出其生产的电力。这取决于三大因素。首先，风电场和海岸之间的电缆链路更长。第二，随着涡轮机规模的扩大，必须处理的功率水平也在增加。第三，也是最重要的一点，需要动态电缆。这些因素必须能够适应浮子随水流、潮汐和气流而移动，这是至关重要的。

04

动态电缆更加智能

我们在高压海底电缆系统和动态电缆方面的记录表明，耐克森是漂浮式风能发展的理想选择。耐克森为Hywind Demo和Hywind Scotland漂浮式风电项目提供动态电缆。

耐克森早在1983年就开发了第一条动态电缆。如今，这一创新仍在继续。目前的重点是开发能够处理比以往功率更大、电压更高的高压动态电缆。这种新一代电缆将比传统的海底电缆更轻、更灵活。由于整合了光纤元素以提供实时监测，这种电缆也将更为智能——可提供有关电缆各种参数的关键信息，并确保常年可靠运行。

2 ?5 N7 D, D2 W. b2 w( r# Z

05

海上 · 漂浮式太阳能

公用事业规模的漂浮式太阳能发电是发展最迅速的可再生能源技术之一。光伏阵列安装于锚定在开阔水域的筏子上，通过海底电缆将电力输送回陆地。

耐克森正在为全球首个漂浮式太阳能发电试点工厂提供22kV的输出电缆，该试点工厂将位于水域风浪较大的沿岸。该项目由Equinor牵头，将在近挪威特隆赫姆的Frøya附近建厂。此全新平台占地80×80米，大小相当于一个足球场。

) ]# R/ T& O/ s% q5 m( l

从布线的角度来看，该项目最具挑战性的地方在于，处理由平台因在气流、波浪和潮汐下运动而引起的动态负荷。耐克森的电缆采用三芯设计，该设计在海上风电场和海下养鱼场中得到了充分验证。这条5公里长的电缆产自我们挪威的工厂Rognan。

. A! \ M1 a+ y& S g4 y

漂浮式太阳能的好处在于，大大拓展了可用于放置太阳能电池板的区域，且无需占用陆地面积。漂浮式太阳能领域的发展势头强劲。到2025年，预计将增加近10GW的漂浮式容量 。

) q; S ?/ j" J7 l( j/ D 1 j$ I. J6 D5 }8 L2 p& N7 ^9 F