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案例研究:声学技术帮助海上风电行业发展

作者:   发布时间:2021年07月13日    浏览量:1684   字体大小:  A+   A- 

 美国北狄集团作为英国气象海洋调查和咨询公司 Partrac的技术支持商为浮式风电场开发商提供有关潜在开发地点的气象海洋状况详细而准确的数据。使用声学多普勒电流剖面仪(ADCP),Partrac能够扩展其服务范围并适应日益复杂的海上环境。

迄今为止,全球几乎所有海上风能都来自位于水深小于50m 的涡轮机,涡轮机塔架可以直接连接固定到海床。但随着风力发电需求的快速增长——以及一些地方合适的浅水发电站点逐渐填满——该行业现在正在寻求进入更深的水域。然而,这些深水环境给开发人员带来了一系列新的挑战。

现有的单桩或重力设计通常用于浅水风电场,可将塔直接连接固定到海床,在深水区域中部署并不那么简单或具有成本效益。正如在其他行业中看到的那样,将深水风力涡轮机安装到系在海床上的浮式结构上可能更具成本效益和实用性,这可能会为风电场开发开辟更多的海洋区域。

尽管使用浮式平台具有优势,但海上风电开发仍然很复杂,因此获得有关拟建地点的海洋气象条件的最准确数据至关重要。风力资源可能很丰富,但深水区的海洋条件与靠近岸边的浅水区的海洋条件不同——它们需要不同的工具和专业知识来分析它们。

未来:浮式海上风电场

对于英国领先的海洋调查和地球科学咨询服务提供商之一的Partrac 来说,人们对浮式海上风电场的兴趣日益浓厚,这意味着越来越多的人要求该公司获取数据,开发人员可以使用这些数据在比正常情况更深的水中进行场地特征描述和建模。

长期以来,ADCP一直是Partrac 工具包的重要组成部分,用于构建风电场周围海流和波浪运动的详细剖面。这些仪器使用多普勒效应测量从不同深度的粒子通过水柱反射声波的偏移,提供高度准确的水运动剖面图;至关重要的是,他们还能测量波浪气候。

但是现在移动到更深的水域需要更远距离的ADCP 解决方案。

Nortek 团队多年来一直为 Partrac 提供 ADCP 和专业知识,可以很好地帮助实现这一转变。从历史上看,浅水风电场可行性研究是使用Nortek 的高频、短程Signature 和AWAC 仪器进行的。但是在更深的水域收集数据需要设计用于承受和测量极端波浪状态的设备,同时在更深的深度上准确测量从表面到近海床的水流。

考虑到这些挑战,Nortek能够为Partrac 提供Signature250 ADCP 和依附式水下浮标。该仪器允许用户在200米以下测量海流和定向波,在150米以下测量波高和波向,使其成为深水风力涡轮机站点的首选。

“我们需要一种能够测量水流剖面和波浪气候的适用于更深水区域仪器。迄今为止,Signature250已被证明可以提供出色的数据,”Partrac 的运营总监Pete Wilson 说。

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他说:“我们认为Nortek 的仪器设计和技术非常先进,并且普遍应用了信息技术的发展。”在恶劣环境中的海洋部署就其本质而言是一项有风险的业务,但需要将这些风险降到最低。传感器和辅助设备必须坚固、可靠且易于取回。传感器丢失或故障意味着数据丢失,并可能使Partrac 等公司失去业务,他们需要按时向客户提供准确的数据。

这是Partrac 在所使用的配置中首次部署Signature250,因此Nortek 确保团队得到很好的建议支持,并将来自在类似环境中运行的其他人的反馈传递给Partrac。

Peter Wilson表示,他希望他公司的工作将有助于推动欧洲海上可再生能源行业的发展。

“我们提供的数据和建议在早期现场可行性和同意阶段以及后期的工程过程中都至关重要,”他说。

浮式风能技术是一项利基技术,但它正在迅速获得关注。 GWEC估计,到2030年,全球浮动风力发电能力可能会增加到6千兆瓦以上,而2019年还不到0.07千兆瓦。如果开发成本降低,增长可能会比这高得多——这是一个可能的前景,因为随着涡轮机效率和尺寸提升以及公司获得更多建造浮式风电场的经验。

Partrac 是海上风电站点数据的领先提供商,例如英格兰东北部布莱斯附近的这个站点。该公司的浮式激光雷达技术解决方案,在这里看到的动作,将提供可靠和强大的风和海洋数据,即使在恶劣的天气下也能提供出色的数据可用性。

来源:沃燊海事