电力和可再生能源

应对新兴市场的极端情况

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拉尔斯·凯尔特

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首席工程师

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近年来,海上风电技术和商业的大规模增长主要集中在北欧。但随着技术的日益全球化,海上风电行业正面临着以前从未考虑过的极端条件。

在飓风和地震带的近海
随着近海风力在北美和亚太地区越来越普遍,开发商必须考虑地震和热带气旋(根据地点不同,也称为台风或飓风)的潜在影响。在这样一个容易发生自然灾害的地方建造海上风力发电场需要什么?

当然,在经常发生自然灾害的地方,在设计和建造抵御自然灾害的建筑物方面有大量的专业知识和法规。但海上风电场在许多方面不同于其他大型建设项目。

首先,当地的建筑法规通常很正确地关注建筑物内部和周围人员的安全。但由于海上风电场内外无人居住,这些法规中的许多都是无关紧要的。直接使用它们将导致高昂的成本,使海上风力发电成本过高。

独特的挑战带来未知
对于极端天气条件下的海上风能,我们需要在安全性和成本之间寻求不同的平衡。投资安全成为关键因素。这一点尤其重要,因为海上风能日益被视为关键的基础设施,并有望为自然灾害后能够尽快恢复的可靠能源供应做出重大贡献。我们需要解决的问题是:风电场必须能够承受什么,在什么情况下,预防比失败更昂贵?

虽然现有的地震或飓风区建设专业知识可以提供一些指导,但还有其他原因不能简单地转移。首先,由于风力涡轮机的塔身很高,顶部有巨大的机器,因此它是一种比标准建筑更有活力和灵活的结构。其次,在极端事件发生时,海上环境与陆上环境非常不同,而这一点并没有反映在当前的法规中。近海气旋风速相当高,经常超过当地建筑规范规定的风速。与此同时,海底地震时沉积物和海水之间的相互作用会导致土壤液化,目前还不清楚这会对涡轮机的地基产生什么影响。

简而言之,极端事件将对海上风力发电场产生什么影响,以及我们应该如何在可能发生此类事件的地区设计和建造风力发电场,都存在很大的不确定性。该行业正在向前迈进。国际电工委员会(IEC)在其风力涡轮机标准中引入了台风级(T级)规范。然而,虽然这对于评估单个涡轮机承受极端风力的能力很有用,但它不能在项目层面提供任何指导。目前,每个项目都必须解决不确定性,并根据具体情况找到解决方案。这将进一步增加每个项目的成本。

分享专业知识以减少不确定性
2019年下半年,DNV召集了一个由行业领导者组成的联盟来解决这一问题。缓解风力发电场的飓风和地震挑战(ACE)联合行业项目旨在为极端事件区风力发电场确定一个商定的安全水平,以合理的成本为供应可靠性提供一个现实的期望。为了做到这一点,它将凝聚和分享风能行业内外的现有知识,希望创造一种可以普遍应用的推荐实践。这样一个被普遍接受的指导方针将在很大程度上支持全球新市场海上风电的进一步发展。

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