“以竹代塑”產(chǎn)品在海洋領(lǐng)域新應(yīng)用:竹基海上光伏平臺(tái)
來源:
廣東國(guó)能中林投資有限公司 日期:2024-02-21 566 屬于:行業(yè)動(dòng)態(tài)
在推進(jìn)國(guó)家“雙碳目標(biāo)”戰(zhàn)略、落實(shí)“以竹代塑”倡議的背景下,竹基海上光伏平臺(tái)是利用竹基海工材料生產(chǎn)制造的綠色低碳海工裝備,具有浮力性能好、環(huán)境友好性高、耐海水腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)勢(shì),可替代目前由高密度聚乙烯浮體和鋼制焊接結(jié)構(gòu)體組成的漂浮式水上光伏平臺(tái),創(chuàng)新性拓展了“以竹代塑”產(chǎn)品在海洋工程裝備領(lǐng)域的應(yīng)用。
隨著我國(guó)海洋工程裝備和光伏新能源行業(yè)的不斷發(fā)展,漂浮式水上光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為水上光伏領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢(shì)。而作為漂浮式水上光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)前沿分支,當(dāng)前全球漂浮式海上光伏尚未進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化開發(fā),僅處于產(chǎn)業(yè)萌芽階段。目前漂浮式水上光伏發(fā)電系統(tǒng)的漂浮結(jié)構(gòu)體主要采用改性高密度聚乙烯(改性HDPE)作為浮體材料、鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)作為浮體框架。在推進(jìn)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)戰(zhàn)略、落實(shí)“以竹代塑”倡議的背景下,開發(fā)研制竹基海上光伏平臺(tái)是漂浮式海上光伏系統(tǒng)運(yùn)用具有綠色低碳、環(huán)境友好型、輕質(zhì)、低成本、使用壽命長(zhǎng)的新材料的新發(fā)展方向之一,也可為“以竹代塑”產(chǎn)品進(jìn)入海洋工程裝備領(lǐng)域和光伏新能源領(lǐng)域、開拓新的應(yīng)用場(chǎng)景打下良好基礎(chǔ)。
本文簡(jiǎn)述了竹基海上光伏平臺(tái)研制的背景和產(chǎn)品,以期為今后竹基海工材料在海洋工程裝備領(lǐng)域的新產(chǎn)品開發(fā)提供參考。
背 景
1、漂浮式海上光伏平臺(tái)
在全球新一輪能源革命的背景下,作為未來新能源應(yīng)用的重要形式,光伏電站發(fā)展迅速,2018年全球新增光伏裝機(jī)規(guī)模約106 GW。我國(guó)有3.2萬km長(zhǎng)的海岸線,擁有近300萬km2的海域。海上環(huán)境優(yōu)越,海面開闊、無遮擋物、日照時(shí)間長(zhǎng)、輻射量高等優(yōu)勢(shì)使得海上光伏項(xiàng)目的光照利用效率更高,海上光伏電站發(fā)電量提升潛力大。大力發(fā)展海洋新能源將成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。
2022年5月科技部發(fā)布國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,近海浮式光伏建設(shè)研究被列入“可再生能源技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng),海上浮式光伏進(jìn)入大眾視野。發(fā)展海上光伏電站,可以有效解除土地因素的約束,拓展光伏發(fā)電的應(yīng)用,同時(shí)可為沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)提供電力支持。與傳統(tǒng)光伏電站相比,漂浮式光伏電站將光伏發(fā)電組件安裝在水面漂浮體上,具有不占用土地資源、減少水量蒸發(fā)、漂浮體遮擋陽(yáng)光抑制藻類生長(zhǎng)等的作用,同時(shí)水體對(duì)光伏組件及電纜的降溫冷卻作用可明顯提高發(fā)電效率。近年來,相較于傳統(tǒng)支架式水上光伏發(fā)電系統(tǒng),漂浮式水上光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為水上光伏領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢(shì),而海上光伏作為一個(gè)前沿分支,當(dāng)前全球漂浮式海上光伏尚未進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化開發(fā),僅處于產(chǎn)業(yè)萌芽階段。
漂浮式水上光伏電站主要由浮體結(jié)構(gòu)和系泊錨固系統(tǒng)組成,根據(jù)工作區(qū)域分為湖面或者峽灣區(qū)域水面光伏和開闊性海域海上漂浮式光伏。其中浮體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮浮體強(qiáng)度及適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)維便捷性、安全性、環(huán)境友好型、發(fā)電效率等因素。目前,已應(yīng)用于水上的漂浮結(jié)構(gòu)形式主要有浮體+桿件漂浮系統(tǒng)、純浮體漂浮系統(tǒng)、浮管漂浮系統(tǒng)、金屬+EPS發(fā)泡漂浮系統(tǒng)。比如,浮管式結(jié)構(gòu)形式包括高密度聚乙烯(HDPE)浮管+支架、薄壁鋼管+管內(nèi)填充物+外防腐涂料+外防腐橡膠+支架、不銹鋼管+管內(nèi)填充物+支架等形式;浮箱式結(jié)構(gòu)形式包括HDPE標(biāo)準(zhǔn)浮箱、HDPE浮箱+支架、不銹鋼浮箱+支架、高強(qiáng)復(fù)合混凝土浮箱+支架等形式。在之前的探索階段,業(yè)界曾分別使用過竹子、混凝土、不銹鋼、玻璃鋼、鋁鎂合金以及HDPE等作為浮體材料,但效果參差不齊。經(jīng)過幾年發(fā)展,目前行業(yè)主流工藝是采用改性HDPE作為浮體材料。雖然HDPE原材料易獲取,且加工簡(jiǎn)單,但也存在一些突出問題,表現(xiàn)為:聚乙烯的抗紫外線性能及韌性有待改進(jìn),使用壽命有待驗(yàn)證;隨著使用年限增長(zhǎng),HDPE易老化分解成微塑料,有造成海水水質(zhì)污染和海水生物食品安全性的風(fēng)險(xiǎn);以及HDPE浮管漂浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)浮力與負(fù)重出現(xiàn)不均衡,很容易造成方陣凹凸不平,浮管橫向貫通,一處破損會(huì)導(dǎo)致整行浮體下沉。因此,尋求替代塑料的輕質(zhì)高強(qiáng)、環(huán)境友好型、使用壽命長(zhǎng)的新材料成為漂浮式水上光伏電站浮體研發(fā)的重要方向。另一方面,漂浮式海上光伏電站的框架主體為鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu),存在著易被海水腐蝕、綜合成本高等缺點(diǎn),難以滿足漂浮式海上光伏商業(yè)化推廣的需求,開發(fā)研制兼具環(huán)境友好型、耐海水腐蝕、輕質(zhì)高強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)和低成本的浮體,以及與浮體框架主體一體化的浮體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是漂浮式海上光伏電站的一個(gè)重要發(fā)展方向。
2、“以竹代塑”產(chǎn)品
中國(guó)是世界上最主要的產(chǎn)竹國(guó),竹類資源豐富,竹產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速且產(chǎn)品種類眾多,竹材加工利用水平領(lǐng)先世界,近10多年來竹產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值基本保持了年均10%的增長(zhǎng)速度,預(yù)計(jì)到2025年將突破7 000億元,到2035年將超過1萬億元?;谥袊?guó)竹資源和竹產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),2022年11月中國(guó)政府與國(guó)際竹藤組織共同發(fā)起了“以竹代塑”倡議,以加快落實(shí)聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展議程。積極推動(dòng)落實(shí)“以竹代塑”倡議,有助于促進(jìn)竹產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展,減少塑料污染,應(yīng)對(duì)全球氣候變化,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
竹材作為一種綠色、可再生、可降解的生物質(zhì)材料,是基于自然的可持續(xù)替代塑料的優(yōu)質(zhì)選擇。竹材性能優(yōu)異、紋理自然、單元形態(tài)多樣,可為竹質(zhì)代塑產(chǎn)品的開發(fā)提供多種可能與選擇,應(yīng)用于小到紐扣、餐具、包裝等產(chǎn)品,大到房屋建筑、管道管廊、汽車、高鐵等領(lǐng)域,涵蓋一次性用、日用、建筑、交通、工程設(shè)施等諸多品類,廣泛應(yīng)用于電子電器、交通工具、日用品、體育健身、醫(yī)用保健、軍工、農(nóng)林業(yè)、建筑裝飾以及兒童用品等多個(gè)領(lǐng)域。隨著竹材加工技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展,新材料、新設(shè)備、新產(chǎn)品的不斷研發(fā),以竹代塑技術(shù)與產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅鸩酵貙挕?/span>
目前,采用竹基海工材料制成的竹管狀浮體和漂浮式框架,經(jīng)組合裝配制作而成的功能結(jié)構(gòu)一體化的竹基浮管浮體結(jié)構(gòu),具有浮力特性好、環(huán)境友好、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)勢(shì),在替代目前漂浮式水上光伏系統(tǒng)中的高密度聚乙烯浮體和鋼制焊接結(jié)構(gòu)體上具有較大潛力。因此,研制竹基海工光伏平臺(tái)將為“以竹代塑”產(chǎn)品應(yīng)用于海洋工程裝備領(lǐng)域提供新路徑。
竹基海上光伏平臺(tái)
竹基海上光伏平臺(tái)是由鋼節(jié)點(diǎn)和竹基海工材料組成。竹基海工材料和鋼節(jié)點(diǎn)采用承插連接,承插口空隙部分采用性能優(yōu)良的膠粘劑連接和填補(bǔ)空隙,相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼制焊接連接方式,這種連接方式質(zhì)量更輕,耐海水腐蝕性能更佳;其次竹基海工材料以生物質(zhì)材料作為原材料,大部分國(guó)家都有相應(yīng)的補(bǔ)貼政策,因此竹基海上光伏平臺(tái)更具有成本優(yōu)勢(shì)。
2023年8月28日,由中國(guó)林業(yè)集團(tuán)與煙臺(tái)中集來福士海洋科技集團(tuán)合作研發(fā)的國(guó)內(nèi)首個(gè)竹基海上光伏平臺(tái)“集林一號(hào)”在煙臺(tái)正式發(fā)布。此次發(fā)布標(biāo)志著雙方在綠色低碳海工裝備研發(fā)制造領(lǐng)域取得重大突破,合作發(fā)展進(jìn)入新階段。這次合作只是起點(diǎn),雙方將優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),不斷創(chuàng)新,研發(fā)更具有競(jìng)爭(zhēng)力、綠色低碳的海洋設(shè)施,不斷推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí),為實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)一份力量。
“集林一號(hào)”竹基海上光伏平臺(tái)長(zhǎng)7 m,寬7 m,高2.4 m,總重約4 t,由中林集團(tuán)和中集來福士集團(tuán)共同研發(fā)建造,歷經(jīng)材料創(chuàng)新、試制檢驗(yàn)和安裝調(diào)試3個(gè)階段,試制檢驗(yàn)主要是根據(jù)海上浮體光伏平臺(tái)功能,結(jié)合海上浮式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和受力特性,開展竹基海工材料浮式光伏平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)的對(duì)比研究,包括對(duì)浮體材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)形式及強(qiáng)度進(jìn)行研究,對(duì)新型浮式光伏平臺(tái)總體穩(wěn)性及水動(dòng)力性能進(jìn)行評(píng)估?;趦?yōu)化后的光伏平臺(tái)設(shè)計(jì)方案,通過將仿真模擬竹基海工材料結(jié)構(gòu)體的關(guān)鍵指標(biāo)和相關(guān)理化性能進(jìn)行參數(shù)化,明確具體要求,建立一套針對(duì)竹基海工材料基本理化性能的測(cè)試方法和體系,完成并通過材料相關(guān)的理化性能要求。這是國(guó)內(nèi)首次采用質(zhì)輕高強(qiáng)的竹基海工材料為主材,“以竹代鋼”“以竹代塑”搭建的海上光伏平臺(tái)。現(xiàn)“集林一號(hào)”光伏平臺(tái)已成功下水測(cè)試,使海上光伏技術(shù)領(lǐng)域向前邁了一大步,對(duì)于實(shí)現(xiàn)海洋資源開發(fā)綠色低碳化具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
竹基海工材料用于平臺(tái)的搭建,除了可提供浮力外,還具有環(huán)境友好性高、強(qiáng)度高、耐海水腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)勢(shì),可替代目前漂浮式水上光伏系統(tǒng)中的高密度聚乙烯浮體和鋼制焊接結(jié)構(gòu)體,在減少傳統(tǒng)水上光伏系統(tǒng)對(duì)塑料的需求量和有效節(jié)約成本的同時(shí),保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境,真正實(shí)現(xiàn)“綠電綠造”,引領(lǐng)全球綠色可持續(xù)發(fā)展。
總結(jié)
在推進(jìn)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)戰(zhàn)略、落實(shí)“以竹代塑”倡議的背景下,竹基海上光伏平臺(tái)是利用竹基海工材料生產(chǎn)制造的綠色低碳海工裝備,具有浮力性能好、環(huán)境友好性高、耐海水腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)勢(shì),可替代目前由高密度聚乙烯浮體和鋼制焊接結(jié)構(gòu)體組成的漂浮式水上光伏平臺(tái),創(chuàng)新性拓展了“以竹代塑”產(chǎn)品在海洋工程裝備領(lǐng)域的應(yīng)用,為“以竹代塑”產(chǎn)品進(jìn)入海洋工程裝備領(lǐng)域和光伏新能源領(lǐng)域開拓新的應(yīng)用場(chǎng)景打下良好基礎(chǔ)。
轉(zhuǎn)載自:https://mp.weixin.qq.com/s/uXFm7kERwd4rX2DC-6Au_g
隨著我國(guó)海洋工程裝備和光伏新能源行業(yè)的不斷發(fā)展,漂浮式水上光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為水上光伏領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢(shì)。而作為漂浮式水上光伏發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)前沿分支,當(dāng)前全球漂浮式海上光伏尚未進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化開發(fā),僅處于產(chǎn)業(yè)萌芽階段。目前漂浮式水上光伏發(fā)電系統(tǒng)的漂浮結(jié)構(gòu)體主要采用改性高密度聚乙烯(改性HDPE)作為浮體材料、鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)作為浮體框架。在推進(jìn)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)戰(zhàn)略、落實(shí)“以竹代塑”倡議的背景下,開發(fā)研制竹基海上光伏平臺(tái)是漂浮式海上光伏系統(tǒng)運(yùn)用具有綠色低碳、環(huán)境友好型、輕質(zhì)、低成本、使用壽命長(zhǎng)的新材料的新發(fā)展方向之一,也可為“以竹代塑”產(chǎn)品進(jìn)入海洋工程裝備領(lǐng)域和光伏新能源領(lǐng)域、開拓新的應(yīng)用場(chǎng)景打下良好基礎(chǔ)。
本文簡(jiǎn)述了竹基海上光伏平臺(tái)研制的背景和產(chǎn)品,以期為今后竹基海工材料在海洋工程裝備領(lǐng)域的新產(chǎn)品開發(fā)提供參考。
背 景
1、漂浮式海上光伏平臺(tái)
在全球新一輪能源革命的背景下,作為未來新能源應(yīng)用的重要形式,光伏電站發(fā)展迅速,2018年全球新增光伏裝機(jī)規(guī)模約106 GW。我國(guó)有3.2萬km長(zhǎng)的海岸線,擁有近300萬km2的海域。海上環(huán)境優(yōu)越,海面開闊、無遮擋物、日照時(shí)間長(zhǎng)、輻射量高等優(yōu)勢(shì)使得海上光伏項(xiàng)目的光照利用效率更高,海上光伏電站發(fā)電量提升潛力大。大力發(fā)展海洋新能源將成為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。
2022年5月科技部發(fā)布國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,近海浮式光伏建設(shè)研究被列入“可再生能源技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng),海上浮式光伏進(jìn)入大眾視野。發(fā)展海上光伏電站,可以有效解除土地因素的約束,拓展光伏發(fā)電的應(yīng)用,同時(shí)可為沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)提供電力支持。與傳統(tǒng)光伏電站相比,漂浮式光伏電站將光伏發(fā)電組件安裝在水面漂浮體上,具有不占用土地資源、減少水量蒸發(fā)、漂浮體遮擋陽(yáng)光抑制藻類生長(zhǎng)等的作用,同時(shí)水體對(duì)光伏組件及電纜的降溫冷卻作用可明顯提高發(fā)電效率。近年來,相較于傳統(tǒng)支架式水上光伏發(fā)電系統(tǒng),漂浮式水上光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為水上光伏領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢(shì),而海上光伏作為一個(gè)前沿分支,當(dāng)前全球漂浮式海上光伏尚未進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化開發(fā),僅處于產(chǎn)業(yè)萌芽階段。
漂浮式水上光伏電站主要由浮體結(jié)構(gòu)和系泊錨固系統(tǒng)組成,根據(jù)工作區(qū)域分為湖面或者峽灣區(qū)域水面光伏和開闊性海域海上漂浮式光伏。其中浮體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮浮體強(qiáng)度及適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)維便捷性、安全性、環(huán)境友好型、發(fā)電效率等因素。目前,已應(yīng)用于水上的漂浮結(jié)構(gòu)形式主要有浮體+桿件漂浮系統(tǒng)、純浮體漂浮系統(tǒng)、浮管漂浮系統(tǒng)、金屬+EPS發(fā)泡漂浮系統(tǒng)。比如,浮管式結(jié)構(gòu)形式包括高密度聚乙烯(HDPE)浮管+支架、薄壁鋼管+管內(nèi)填充物+外防腐涂料+外防腐橡膠+支架、不銹鋼管+管內(nèi)填充物+支架等形式;浮箱式結(jié)構(gòu)形式包括HDPE標(biāo)準(zhǔn)浮箱、HDPE浮箱+支架、不銹鋼浮箱+支架、高強(qiáng)復(fù)合混凝土浮箱+支架等形式。在之前的探索階段,業(yè)界曾分別使用過竹子、混凝土、不銹鋼、玻璃鋼、鋁鎂合金以及HDPE等作為浮體材料,但效果參差不齊。經(jīng)過幾年發(fā)展,目前行業(yè)主流工藝是采用改性HDPE作為浮體材料。雖然HDPE原材料易獲取,且加工簡(jiǎn)單,但也存在一些突出問題,表現(xiàn)為:聚乙烯的抗紫外線性能及韌性有待改進(jìn),使用壽命有待驗(yàn)證;隨著使用年限增長(zhǎng),HDPE易老化分解成微塑料,有造成海水水質(zhì)污染和海水生物食品安全性的風(fēng)險(xiǎn);以及HDPE浮管漂浮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)浮力與負(fù)重出現(xiàn)不均衡,很容易造成方陣凹凸不平,浮管橫向貫通,一處破損會(huì)導(dǎo)致整行浮體下沉。因此,尋求替代塑料的輕質(zhì)高強(qiáng)、環(huán)境友好型、使用壽命長(zhǎng)的新材料成為漂浮式水上光伏電站浮體研發(fā)的重要方向。另一方面,漂浮式海上光伏電站的框架主體為鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu),存在著易被海水腐蝕、綜合成本高等缺點(diǎn),難以滿足漂浮式海上光伏商業(yè)化推廣的需求,開發(fā)研制兼具環(huán)境友好型、耐海水腐蝕、輕質(zhì)高強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)和低成本的浮體,以及與浮體框架主體一體化的浮體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是漂浮式海上光伏電站的一個(gè)重要發(fā)展方向。
2、“以竹代塑”產(chǎn)品
中國(guó)是世界上最主要的產(chǎn)竹國(guó),竹類資源豐富,竹產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速且產(chǎn)品種類眾多,竹材加工利用水平領(lǐng)先世界,近10多年來竹產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值基本保持了年均10%的增長(zhǎng)速度,預(yù)計(jì)到2025年將突破7 000億元,到2035年將超過1萬億元?;谥袊?guó)竹資源和竹產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),2022年11月中國(guó)政府與國(guó)際竹藤組織共同發(fā)起了“以竹代塑”倡議,以加快落實(shí)聯(lián)合國(guó)2030年可持續(xù)發(fā)展議程。積極推動(dòng)落實(shí)“以竹代塑”倡議,有助于促進(jìn)竹產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展,減少塑料污染,應(yīng)對(duì)全球氣候變化,保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
竹材作為一種綠色、可再生、可降解的生物質(zhì)材料,是基于自然的可持續(xù)替代塑料的優(yōu)質(zhì)選擇。竹材性能優(yōu)異、紋理自然、單元形態(tài)多樣,可為竹質(zhì)代塑產(chǎn)品的開發(fā)提供多種可能與選擇,應(yīng)用于小到紐扣、餐具、包裝等產(chǎn)品,大到房屋建筑、管道管廊、汽車、高鐵等領(lǐng)域,涵蓋一次性用、日用、建筑、交通、工程設(shè)施等諸多品類,廣泛應(yīng)用于電子電器、交通工具、日用品、體育健身、醫(yī)用保健、軍工、農(nóng)林業(yè)、建筑裝飾以及兒童用品等多個(gè)領(lǐng)域。隨著竹材加工技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展,新材料、新設(shè)備、新產(chǎn)品的不斷研發(fā),以竹代塑技術(shù)與產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅鸩酵貙挕?/span>
目前,采用竹基海工材料制成的竹管狀浮體和漂浮式框架,經(jīng)組合裝配制作而成的功能結(jié)構(gòu)一體化的竹基浮管浮體結(jié)構(gòu),具有浮力特性好、環(huán)境友好、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)勢(shì),在替代目前漂浮式水上光伏系統(tǒng)中的高密度聚乙烯浮體和鋼制焊接結(jié)構(gòu)體上具有較大潛力。因此,研制竹基海工光伏平臺(tái)將為“以竹代塑”產(chǎn)品應(yīng)用于海洋工程裝備領(lǐng)域提供新路徑。
竹基海上光伏平臺(tái)
竹基海上光伏平臺(tái)是由鋼節(jié)點(diǎn)和竹基海工材料組成。竹基海工材料和鋼節(jié)點(diǎn)采用承插連接,承插口空隙部分采用性能優(yōu)良的膠粘劑連接和填補(bǔ)空隙,相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼制焊接連接方式,這種連接方式質(zhì)量更輕,耐海水腐蝕性能更佳;其次竹基海工材料以生物質(zhì)材料作為原材料,大部分國(guó)家都有相應(yīng)的補(bǔ)貼政策,因此竹基海上光伏平臺(tái)更具有成本優(yōu)勢(shì)。
2023年8月28日,由中國(guó)林業(yè)集團(tuán)與煙臺(tái)中集來福士海洋科技集團(tuán)合作研發(fā)的國(guó)內(nèi)首個(gè)竹基海上光伏平臺(tái)“集林一號(hào)”在煙臺(tái)正式發(fā)布。此次發(fā)布標(biāo)志著雙方在綠色低碳海工裝備研發(fā)制造領(lǐng)域取得重大突破,合作發(fā)展進(jìn)入新階段。這次合作只是起點(diǎn),雙方將優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),不斷創(chuàng)新,研發(fā)更具有競(jìng)爭(zhēng)力、綠色低碳的海洋設(shè)施,不斷推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí),為實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)一份力量。
“集林一號(hào)”竹基海上光伏平臺(tái)長(zhǎng)7 m,寬7 m,高2.4 m,總重約4 t,由中林集團(tuán)和中集來福士集團(tuán)共同研發(fā)建造,歷經(jīng)材料創(chuàng)新、試制檢驗(yàn)和安裝調(diào)試3個(gè)階段,試制檢驗(yàn)主要是根據(jù)海上浮體光伏平臺(tái)功能,結(jié)合海上浮式結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和受力特性,開展竹基海工材料浮式光伏平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)的對(duì)比研究,包括對(duì)浮體材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)形式及強(qiáng)度進(jìn)行研究,對(duì)新型浮式光伏平臺(tái)總體穩(wěn)性及水動(dòng)力性能進(jìn)行評(píng)估?;趦?yōu)化后的光伏平臺(tái)設(shè)計(jì)方案,通過將仿真模擬竹基海工材料結(jié)構(gòu)體的關(guān)鍵指標(biāo)和相關(guān)理化性能進(jìn)行參數(shù)化,明確具體要求,建立一套針對(duì)竹基海工材料基本理化性能的測(cè)試方法和體系,完成并通過材料相關(guān)的理化性能要求。這是國(guó)內(nèi)首次采用質(zhì)輕高強(qiáng)的竹基海工材料為主材,“以竹代鋼”“以竹代塑”搭建的海上光伏平臺(tái)。現(xiàn)“集林一號(hào)”光伏平臺(tái)已成功下水測(cè)試,使海上光伏技術(shù)領(lǐng)域向前邁了一大步,對(duì)于實(shí)現(xiàn)海洋資源開發(fā)綠色低碳化具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
竹基海工材料用于平臺(tái)的搭建,除了可提供浮力外,還具有環(huán)境友好性高、強(qiáng)度高、耐海水腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)勢(shì),可替代目前漂浮式水上光伏系統(tǒng)中的高密度聚乙烯浮體和鋼制焊接結(jié)構(gòu)體,在減少傳統(tǒng)水上光伏系統(tǒng)對(duì)塑料的需求量和有效節(jié)約成本的同時(shí),保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境,真正實(shí)現(xiàn)“綠電綠造”,引領(lǐng)全球綠色可持續(xù)發(fā)展。
總結(jié)
在推進(jìn)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)戰(zhàn)略、落實(shí)“以竹代塑”倡議的背景下,竹基海上光伏平臺(tái)是利用竹基海工材料生產(chǎn)制造的綠色低碳海工裝備,具有浮力性能好、環(huán)境友好性高、耐海水腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)勢(shì),可替代目前由高密度聚乙烯浮體和鋼制焊接結(jié)構(gòu)體組成的漂浮式水上光伏平臺(tái),創(chuàng)新性拓展了“以竹代塑”產(chǎn)品在海洋工程裝備領(lǐng)域的應(yīng)用,為“以竹代塑”產(chǎn)品進(jìn)入海洋工程裝備領(lǐng)域和光伏新能源領(lǐng)域開拓新的應(yīng)用場(chǎng)景打下良好基礎(chǔ)。
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