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新型海洋装备,谁是“明日之星”?

2021-05-11 21:21:01
来源:中国船检 编辑: 国际船舶网 我有话要说

新型近年来,我国在对传统海洋油气装备持续深耕细作的同时,我们也一直奋力耕耘新兴海洋装备,并取得了丰硕成果,如海上风电的相关装备,包括浮式风机、风电安装船/平台、风电运维船等,以及深远海养殖的相关装备——大型养殖平台和养殖工船都取得了不俗的成绩。放眼全球范围内,在这两个领域的装备研发、建造水平也均处于多数并跑、少数领跑的态势。那么,这些新型海洋装备,谁又会成为明日之星?

1、数据中心向海而来

数据中心是公认的高能耗行业,而一个数据中心每年的电力成本中,有41%都用于制冷,因此寒冷环境可大幅降低运营支出中的电费。虽然数据中心可以在高原或者寒带地区建设,但是一方面数据中心建设在陆地上需要占用大量土地资源,并花费高额成本建设储存;另一方面,由于沿海发达城市数据中心增长迅猛,导致类似资源矛盾尤为突出。因此,对于处在热带及部分温带地区的数据中心,沉入海底降温以及将数据中心布置在海面上,用海水循环冷却降温,或将成为行之有效的解决方案。

(1) 海底数据中心

2018年6月,微软在苏格兰海岸线附近的水域中实验性地部署了全球第一个海底数据中心。该数据中心为集装箱样式,由法国军用舰艇和潜艇制造商Naval Group设计并建造,采用与潜艇相同的冷却技术。放置在水下35.7米处的岩质海床,通过海底电缆与陆上操作中心相连。该数据中心拥有12个机架,包含864台服务器。在海底运行了2年后,微软在2020年6月将其打捞上岸进行分析。经研究人员评估,其各方面的性能要优于传统的数据中心,并且在水中的故障率是在陆地的八分之一。

微软海底数据中心

2021年1月,我国首个海底数据中心完成样机测试,并公布了相应实验数据:PUE值可达1.076,达到世界先进数据中心能效水平。该数据中心样机由海兰信联合广船国际打造,广船国际负责冷却系统的管路设计以及管路和圆筒形罐体的建造。样机为长5.76米、直(外)径3.05米的圆柱体结构,舱内装有4个机柜,单机柜功率35KW,在海底运行了约40天。

海兰信海底数据中心部署场景

(2) 海上数据中心

谷歌在2009年就申请了“基于水面的数据中心”专利。根据描述,该数据中心将配置基于海洋能利用的发电机,以及1到2个海水降温系统。据美国科技媒体报道,谷歌可能正在加州沿海的一艘驳船上建设该海上数据中心,但截至目前尚未实际建成。

疑似谷歌海上数据中心

2021年1月,吉宝集团宣布,吉宝岸外与海事将彻底退出海上钻井平台建造业务,并将重心转向基础设施项目和海洋可再生能源。吉宝集团已于2019年年中发布了海上数据中心的概念,并与2020年4月开始展开联合调研及测试,利用澳大利亚物流企业拓领控股的物流基地实施海上数据中心的测试。吉宝计划未来将海上数据中心设置在类似于钻井平台的基台上,充分利用海上大型结构物设计建造方面的丰富技术经验。

2、海洋空间资源利用装备

(1) LNG发电船/系统

2009年,土耳其能源集团Karadeniz就投资建造了全球第一艘发电船,并成立了发电船运营公司Karpowership。自2010年以来,Karpowership已拥有25艘发电船,总装机容量超过4100兆瓦。另外有4400兆瓦的发电船正在建造中。这些船大部分都采用双燃料发动机,可用驳船储存及岸基输送的重油和天然气发电,主要用于非洲国家以及古巴、中东和亚洲等电力供应缺乏的区域。随着环保要求日益严苛,Karpowership也开始考虑采用更为环保的LNG作为燃料来替换高污染排放燃料。2019年8月,联手日本商船三井共同研发LNG发电船,主要方式为通过一座LNG-FSRU为发电船提供再气化的LNG。2021年1月,惠生海工投资开发的240MW浮式燃机联合循环电站项目在其南通基地顺利开工建造,该浮式发电项目也是由一艘LNG-FSRU+天然气发电驳船组成。

除此之外,还有一种将LNG气化装置+天然气发电装置融合在一座装备上的LNG发电船,称为浮式再气化发电船(Floating Storageand Re-gasification Power Plant,FSRP),也得到了广泛研究和应用。2014年10月,全球首艘FSRP“Hummel”号在德国汉堡港投入使用,为靠港船舶提供电力供应。2017年,三星重工推出了500MW级FSRP,采用SEP-T500GC设计,集成了联合循环发电设施、基于GTT Mark III薄膜型技术的LNG货物围护系统和再气化装置。2018年,惠生海洋工程有限公司宣布其最新研发的300兆瓦FSRP获得英国劳氏船级社颁发的原则性认可证书。

(2) 浮式火箭发射平台

20世纪90年代,由美国、乌克兰、俄罗斯和挪威等国组建的海上发射公司,采用奥德赛移动式海上发射平台,可在赤道水域的任何地点进行发射,能最大限度地发挥运载火箭的能力,具有较强的发射适应性和商业价值。2019年6月中国首次以民用船舶为发射平台,在海上实施运载火箭发射技术试验——长征十一号海射运载火箭将技术试验卫星捕风一号A、B星及五颗商业卫星顺利送入预定轨道。2020年9月,“德渤3”号打捞工程船作为海上发射平台执行了长征十一号海射遥二火箭发射,该船总长159.6米,最大载重量20500吨,采用全电力推进,配备DP 1动力定位。

2021年1月,据外媒报道,SpaceX从Valaris公司以350万美元的单价购买了2座超深水半潜式钻井平台,并将其改造成浮式火箭发射平台。SpaceX自2020年开始就已经公开招聘海上作业岗位,当时该公司发布消息表示:正在建立“一支由工程师和技术人员组成的团队,旨在设计和建造一个海上火箭发射设施”。

3、海上风电制氢

海上风电逐渐走向深远海,新建输电设施成本较高,而用电能来制氢,就可以利用已有的天然气管道运输氢气。由于当前主要采用天然气和煤炭来制氢,推动海上风电制氢不仅可以有效利用深远海风能或废电、弃电,提海上风能利用率,还可以降低制氢成本、减少二氧化碳排放。

全球范围内已有多个国家开展了海上风电制氢项目的研究。2019年7月初,荷兰能源公司海王星的Q13a-A海上平台被选为全球首个海上风电制氢试验点,项目名为PosHYdon,由荷兰的多家机构及企业共同发起。项目将于2021年底之前正式生产。2019年10月,法国能源公司Engie旗下的Tractebel Engineering和Tractebel Overdick宣布将在德国建设一座400MW的海上风电制氢平台,平台装置了可转化海上风机电力的电解装置和变压器,以及一套海水淡化装置以产生电解所需的超纯水。2020年11月,新加坡能源公司Enterprize Energy与Tractebel Overdick签署谅解备忘录,正式加入该项目。2021年1月,西门子能源与西门子歌美飒发布了海上风电制氢的一个创新解决方案:将电解槽完全集成到海上风机中,以单机协同系统直接产生绿氢,计划于2025或2026年全面示范。

国内目前的项目也仍处于招标或试验性验证阶段。2020年9月,中海油海上制氢工艺技术研究招标公告发布海上制氢项目招标,项目旨在研究设计和优化海上风电制氢的工艺流程,提出技术和经济可行性的边界条件。研究完工期为2020年9月至2021年6月。此外,国内海上制氢项目还有青岛蓝谷的“青岛深远海200万千瓦海上风电融合示范风场项目”,以及河北建投新能源有限公司投资的“沽源风电制氢综合利用示范项目”。

据克拉克森,2020年以全球海上风电为主的海上可再生能源资本支出为510亿美元,历史首次超过了海上油气开发资本支出(410亿美元)约24%的份额。“因海而生,向海而兴”,千百年来,海洋一直为人类带来源源不断的资源和活力。在继海洋油气开发产业之后,以海上风电开发为主的海洋可再生能源开发产业又冉冉升起。那么数据中心、LNG发电装备、海上风电制氢……“明日之星”又会是哪一个呢?一切都未完待续。

 

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