海上多元可再生能源平台的设计
本文将介绍包含以下系统的浮式平台的设计:常规风力涡轮发电机;长周期和短周期波浪能获取;海洋热能转换(OTEC);敞开式洋流涡轮发电机;储能装置;重点是从结构角度对系统进行集成;对每个系统的成本以及由此产生的平准化能量成本和隔夜成本的影响;以及给定条件下的额定功率和峰值功率.海洋环境中的能量机制是风、波浪、水流和海水温差.对给定开发地点的能源潜力进行评估和评级,用于为可再生能源技术系统的选择过程提供信息.海上可再生能源(ORE)技术可归纳为以下几类:海上风力涡轮发电机是现有市场普遍应用的ORE(海上可再生能源)技术,类似于陆上风力发电机,但安装在固定或浮动的海上平台上.海洋热能转换(OTEC)利用海面水和海底水之间的温差来驱动热机.海洋流体动力(MHK)装置可转换来自波浪或流体流动的能量.波浪能转换装置(WEC)是在海洋表面或附近工作的振荡式/往复式/压力驱动式系统,安装在浅水区.流动能量转换装置(FEC)用于水流速度和方向相对恒定的区域,或者是很容易预测的间歇性的水流(潮汐).与陆上风能场不同,海上风能系统(尤其是浮式风力发电系统)周边包含这些其他种类的能源;集成的可再生能源设施的设计过程提出了选择一些在运行环境中获取能源时能够相辅相成,并利用风力发电机支撑结构和基础设施来降低波浪能转换装置、流动能转换装置和海洋热能转换装置成本的系统.通过利用浮式系统结构成本来承载各种海上可再生能源技术,可以优化非发电设备上的资本支出.典型的海洋流体动力学装置或海洋热能转换设施的隔夜成本中,不发电的设备和活动占到50％至70％.这是与隔夜成本约为30％的海上风电的主要差异之一.通过将多种技术组合到一个平台中,可以将海洋流体动力学装置的管理费用降低到18％至36％,对海上风电管理费用影响很小或没有影响.由此产生的设计结构新颖,采用多能源铰接式立柱腿(MASL)平台的形式,可以将平准化能量成本(LCOE——用于比较能源系统的经济指标)降低至少25％;可以在港口进行制造和预调试;完全可根据当地条件进行配置;比目前使用的浮式风能发电设备的设计更稳定;并且可以按比例放大以承载任何尺寸的风力发电机.考虑到集成式海上可再生能源系统的平均可利用率较高,并且相对于独立海上可再生能源系统减少了单个系统的运营成本,使用集成式海上可再生能源设施可以实现成本节约和收入增加,其示例如图1所示.
2020-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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