收集海风

吕　静

从广袤无垠的海洋上获取风能，已经成为人类能源拓宽领域的下一个目标

风能在全世界都被证实是一个有争议的话题。2006年，原本要在英国肯德尔附近的温纳士建设英国最大风电农场的提议在公共舆论的反对声中最终宣告作废，2007年，希腊思盖罗斯岛上的居民们担心风电场会破坏生物多样性，纷纷出面反对并阻止在当地的自然保护区内安装涡轮机。

海上风力涡轮发电机也并不是什么新话题，目前，海上风力发电的方式分为在浅海的座底式和在深海的浮体式两种。到现在为止，人们还是在浅水区域安装风力涡轮机，这样可以在海床上固定地基。但是，这样做不仅建造成本高、工艺复杂，也有视觉和声音污染的问题，因为这样一来，人们在岸边就会看到转动的巨大叶片，听到机器转动的巨大轰鸣声。不仅如此，风力涡轮机还可能导致一些路过的无辜鸟类死亡。

深海浮体式海上风力发电尚无先例。现在，挪威国家石油海德鲁公司宣布，将于挪威卡莫伊岛附近安装世界上最早的全尺寸漂浮风力涡轮机，并进行为期两年的试验，其原型涡轮机计划于明年秋天开始运转。

挪威先驱

挪威海德鲁公司原是一家挪威的能源和铝业公司。去年10月，海德鲁的油气业务与挪威国家石油公司合并，成立了挪威国家石油海德鲁公司。日前，挪威国家石油海德鲁已经拿出4亿挪威克朗(大约合7700万美元)来投资研发深海风力发电场的漂浮式风力涡轮机，这种发电机可以安装在比常规离岸风力涡轮机的地基深10倍，大约在水深200米的地方，类似于常规的海上石油或天然气钻井平台的浮基。

建造这一示范性涡轮机将耗资2亿挪威克朗(3800万美元)。沃尔特·帕特森是英国智库皇家国际问题研究所的一位能源专家，他说，“这是合乎逻辑的一步。漂浮涡轮机的制造将比较容易，因为绝大部分装配可以在陆地上完成，然后再放到海上漂浮。在海上，不仅有更强劲和可靠的风力，而且没有树木、山峦和建筑等障碍物，但是，你要考虑涡轮机的稳定性，确保其能够伫立在海上。”

由挪威国家石油海德鲁公司设计的这种能源平台采用的是柱形浮标，这是一种在海上石油和天然气开采中普遍应用的技术，借助它可以在深200～700米的海中安装风力涡轮发电机，使离岸风力发电场成为可能。

海德鲁的设计采用三条可控线缆，这些线缆能够控制高200米的钢管材料，钢管被固定在混凝土的基座上，这些钢管有一半会露出水面。线缆将接在涡轮机上。一个2300千瓦的涡轮发电机被安置在柱形浮标的上部。发电机将高出海平面65米，其叶片直径将为80米，在水下100多米处，三条线缆松松地锚定在海床基座上，海浪可以冲到30米的高度。该项技术要保证涡轮机的安全，它和离岸的油井钻塔平台很相像，不同之处就是它是一种绿色能源。

海德鲁公司在北海测量风速的时间已有约30年。根据这些高于陆地的海上平均风速所得的数据，他们设计的这种叫做“海闻德”的风力涡轮发电机将大大提高能量效率，亚历山德拉·贝奇·哥乔夫是该公司新能源部门的主任，她指出，他们将把其公司在陆地上的石油和天然气技术转用在研发离岸的海上风能。但她强调，新的风力发电厂将成为一种补充，而不是陆地风力发电厂的替代形式。她说“‘海闻德非常适合那些可利用土地少、但有较好海上风力条件的能源贫乏地区。”

向深海要风

虽然这种海上建筑并不一定适合于变化莫测的环境，那样它有可能成为亚特兰蒂斯沉没于汪洋之中，但它们可以作为一种合理的、环保的和经济可行的可替换能源形式。

挪威能源公司海德鲁和西门子发电公司已经签署了一个合作开发海德鲁“海闻德”漂浮涡轮发电机技术的协议。西门子公司将交付在挪威海岸安装的最初风力涡轮发电机的示范单位。

贝奇·哥乔夫说：“在远离陆地和鸟类迁徙路径的海上建设风力发电站是很有吸引力的。我们可以在看不到的地方产生大量能源，也不会造成鸟类的死伤。”他们未来的目标是建成拥有200个涡轮发电机的大规模海上风力发电站，发电能力达到一年40亿千瓦时，既可以给海上也可以给陆地活动输送可再生电力。

在远离岸边的深水处安装风力涡轮发电机组的好处很明显，比如那里有着强烈的和稳定的风力条件(11米／秒)，这样既可以降低视觉上的冲击，又可以提高发电量。漂浮的离岸涡轮发电机可以安装在有相当深度的海域。挪威能源公司海德鲁现已获得了在靠近西南挪威海的卡莫伊岛安装示范性涡轮机的许可。该公司也在考虑在海上石油开采装置附近安装风力涡轮机，为石油开采提供可再生能源的可能性。

贝奇·哥乔夫说：“我们很高兴与西门子合作，西门子发电公司一直是固定浮基离岸风力涡轮发电机组的一流供应商。这项新技术的合股契约将使得我们在海上安装世界一流的漂浮涡轮发电机的技术上产生飞跃。”

西门子发电公司风力部的主任安德里亚·瑙恩说：“要使得漂浮离岸的浮基达到商业上的可行性是一个很大的技术挑战。与海德鲁签了这一战略协议，也将把我们推到发展离岸风能农场市场的领先位置。”

除西门子公司将为该项目生产涡轮发电机外，德西尼布集团公司将负责生产浮标组件和安装浮标系统，耐克森负责海上布线，霍伽兰德卡夫特提供陆地上电力派送系统，而伊诺瓦则为该项目提供5900万挪威克朗的资金。

在2009年之秋，在距离挪威小岛卡莫里附近10公里的地方将开动一台2300千瓦的风力涡轮机。这一电力输出将比去年年底在欧洲水域安装的发电105．4万千瓦的离岸风电装置要小得多，但按照挪威石油海德鲁公司的风能副总裁安妮·斯多门·莱克的说法，这是为了证明深海的离岸风，也是为了确保日后风能在该区域的扩张而做的实验。她说，一些陆地和浅海的地点正在减少，有的是因为已经被占满，有的是因为遭到抵抗，有的是因为复杂的地形，还有一些地方比如美国加州、日本和挪威根本就没有浅水海岸大陆架，要利用浅水的风能是不可能的。

更多的尝试

现在，至少还有其他两家公司也在研发漂浮风力涡轮发电机。一家是荷兰的布鲁H，还有一家是挪威的思维，为了减少机器的重量与减少整个平台的成本，这两家公司都在设计轻型风力涡轮机。麻省理工学院的一位机械工程师保尔·斯科莱沃诺斯也在实验室中设计了风力涡轮机的离岸平台，证明了用线缆在海床上锚定和用石渣混凝土固定巨大的漂浮柱面并安装涡轮机的可行性，同时给出了确定一种新涡轮机设计的成本和复杂性。

而由挪威石油海德鲁与西门子所做的项目计划中所包括的是现在已被工业巨头应用的成熟技术。实际上，挪威石油海德鲁的计划依靠的是一种已经测试好的技术成分组合。支撑大批量生产的标准西门子2300千瓦涡轮机的柱形浮标高165米，接近于用在墨西哥湾和其他地方的石油或天然气钻台的浮标，莱克称，这种涡轮机已经经过很好的测试，是很耐用的机器。现在，他们所要做的，就是优化漂浮涡轮机的概念，她还指出，现在他们所要做的就是测试这种涡轮机在水中的行为是不是像预测一样。

由于有三根锚定链控制着整个平台的稳定性，而相对稳定的风会从岸边吹过来，目前，利用人造波浪水池测试按比例缩小的模型，已经证实涡轮机在波浪中运转良好。荣克说：“陆地上的涡轮机接受相当多的湍流和阵风，和海上的风不一样。”

挪威石油海德鲁计划用两年的时间来收集资料，来估算支持风力涡轮机的最小浮筒，并确定漂浮涡轮机的最低价格。由于在远离岸边的地方，涡轮机转动更为频繁，海风更强烈，这样在增加了一部分开支的同时，也促进了每台涡轮机所产生的电量。

莱克指出，相比今天的太阳能价格，深海风能在早期阶段还是相当高的，这就需要政府部门的激励机制帮助其起飞。但是她相信，深海风能最终会与常规风能竞争。

假如该项目获得成功，海上风力发电将被证实是更佳的环保竞争者，届时陆地项目将会受到压力。假如示范试验一切顺利，挪威石油海德鲁随后将建设中等规模的风电园，继而将建设更大规模的离岸风电场，所产的电可以供给海滨城市，以减少人类对化石燃料的依赖并帮助减少温室气体的释放。而且，有了这种漂浮的涡轮机技术，海滨居民也不会再抱怨，到时候也就只有那些在大海上往来的油轮甲板上的船员才不得不忍受这些风车的视觉或声音污染了。