为海上风力发电提供支持的全球首创“漂浮式海中电缆”

# 能源

众所周知,风力发电是一种无需燃料的清洁能源。但是在日本,全年风力稳定、适合风力发电的地方不多,因此风力更大更稳定的海上风力发电引起了人们的关注。现在,日本各地正在大规模推进海上风力发电开发项目。在这些项目中,独树一帜的就是由经济产业省委托,福岛洋上风力协会(注释 1)主催正在福岛县海面上进行的“浮体式海上风电场实证研究事业”。

通常海上风力发电采用的是将发电设备固定在海底的“着床式”,而福岛海面适合风力发电的地区的水深较深,进行“着床式”开发不太现实。因此,采用的是让风车和变电设备漂浮在海上,在海中用电缆进行连接的“浮体式”,这也是全球首创的方式。共有10家企业和1所大学参与了这一史无前例的项目。古河电气工业承担的是将发电站产生的电力输送到陆地的海底电缆及漂浮式海中电缆(以下简称“垂直电缆”)的研发、制造与安装工作。

在海中随波浪与潮水浮动,提高了防水性能与耐疲劳特性

开发垂直电缆时,需要考虑的重点问题就是如何应对波浪与潮水。无论是连接风车与变电设备的垂直电缆、还是连接变电设备与从陆地上牵引过来的海底电缆的垂直电缆,都会随着波浪和潮水而反复移动,可能因金属疲劳而导致电缆破损。因此,电缆的耐久性很重要。鉴于风车的耐久寿命目标是20年,因此要求垂直电缆也应同样具有20年的耐久性。

面对这样的高要求,古河电气工业灵活运用在100多年的海底电力电缆研发工作及40多年的垂直电缆研究工作中培育起来的经验技巧,研发出了结构优良的垂直电缆。这种电缆即使长期使用也不会有海水侵入电缆内部,具有优异的防水性能及耐疲劳特性。

此外,在风车与变电设备以及海底电缆的中间点上安装浮标,在海中呈S形设置垂直电缆。通过这种适当的松弛度,电缆可随着波浪及潮水移动,能将金属疲劳控制在微小的范围内。

提到实际的电缆铺设作业,古河电气工业电力事业部门电力工程部部长兼海上风力项目组组长藤井茂发表了如下看法。
“福岛位于临太平洋的一侧,因此没有什么能阻挡台风的条件,海上环境很不稳定。电缆铺设工程不是以天为单位推进的,如果不能保证连续数天海上条件较好,是不能进行铺设的。台风来临时不得不连续多天退回港内,每天都很辛苦。另一方面,在这次的项目中,我们体会到了由不同领域的企业共同参与,取得巨大成果的乐趣。今后,我们仍将继续为‘浮体式’海上风力发电的普及做贡献。”

尽管天气带来的苦难重重,古河电气工业仍然在稳健地推进项目。“浮体式海上风电场实证研究事业”从2013年开始运转风车。到现在已经过去了2年多,尚未收到与送电通信有关的故障报告。

实证实验现在仍在继续,预计“浮体式”海上风力发电的事业化还需要很长时间。实现事业化后,将产生大量的雇佣需求和巨大的经济效果,有望对福岛的复兴做出贡献。今后,古河电气工业的方针是,在作为项目的共同参与企业继续尽心竭力的同时,致力于实现日本国内市场占有率第一并获得海外订单。

(注释 1)Consortium member; Marubeni Corporation, the University of Tokyo, Mitsubishi Corporation, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd, Japan Marine United Corporation, Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd, Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation, Hitachi, Ltd., Furukawa Electric Co., Ltd., Shimizu Corporation and Mizuho Information & Research Institute, Inc.