1. Kirish
Kam uglerodli iqtisodiyotni rivojlantirishga global eʼtibor qaratilayotgani va Xitoy tomonidan taklif qilingan “ikki-koʻmirli” maqsadi fonida shamol energiyasi toza va barqaror qayta tiklanadigan energiya manbai sifatida butun dunyo hukumatlari va energetika gigantlari uchun diqqat markaziga aylandi. Quruqlikdagi shamol fermalarining uzluksiz qurilishi, tobora etuk texnologiya va xarajatlarning kamayishi bilan quruqlikdagi shamol energetikasi jadal rivojlandi va global yangi o'rnatilgan quruqlikdagi shamol energetikasi quvvati faqat 2019 yilda 61,8 GVt ga yetdi. Biroq, quruqlikdagi ekspluatatsiya qilinadigan er va shamol energetikasi resurslari bilan cheklangan, dengiz shamol energiyasi asta-sekin rivojlanish tendentsiyasiga aylandi. Xususan, Xitoyning janubi-sharqiy qirg‘oqbo‘yi hududlari iqtisodiy jihatdan rivojlangan,{7}}yaxshi tashkil etilgan elektr tarmog‘iga va mo‘l-ko‘l dengiz shamol energetikasi resurslariga ega bo‘lib, ularni yirik-miqyosda o‘zlashtirish va offshor shamol energiyasini tarmoqqa ulash uchun juda mos keladi.
2. Dengizda shamol energetikasi sanoatining hozirgi holati
2020 yilda global yangi ulangan offshor shamol energetikasi quvvati 6 GVt dan oshdi, bu taxminan 2019 yildagiga teng. Bundan 10 yil oldin, 2010 yilda global yangi o'rnatilgan dengiz shamol energiyasi quvvati 1 GVt dan kam edi. Shu bilan birga, global yangi o'rnatilgan shamol energetikasi quvvatida dengiz shamol energiyasining ulushi ham 2010 yildagi 2,5% dan hozirgi 7% gacha ko'tarildi.
2.1 Xorijda shamol energetikasi sanoatining hozirgi holati va tendentsiyalari
Yangi o'rnatilgan quvvatlar bo'yicha mamlakatlar reytingiga ko'ra, 2020 yilda jahon miqyosida eng yaxshi beshta dengiz shamol energiyasi bozorlari Xitoy, Gollandiya, Belgiya, Buyuk Britaniya va Germaniya edi. Sanoat mutaxassislari global offshor shamol energetikasi bozori 2020 va 2025 yillar oralig'ida o'rtacha yillik o'sish sur'ati 30% dan yuqori bo'lishini bashorat qilmoqda. Ushbu baholash quyidagi sabablarga asoslanadi:
01
Dengizdagi shamol energetikasi xarajatlarining tez pasayishi dengizdagi shamol turbinalari hajmining oshishi bilan bog'liq (2-1-rasmga qarang), bu dastlabki investitsiyalar va keyingi foydalanish va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini sezilarli darajada tejash imkonini beradi.
Shakl 2-1 Offshore shamol turbinalarining global rivojlanish tendentsiyalari
Ma'lumotlar manbai: GWEC Market Data Platform, 2020 yil avgust
02
Dunyo bo'ylab hukumatlar offshor shamol energetikasini rivojlantirish bo'yicha o'z maqsadlarini oshirishlari bilan Xitoy, Vetnam, Yaponiya va Janubiy Koreyaning Osiyo bozorlarida tez o'sish kutilmoqda. Yevropa bozorida dengiz shamol energetikasini jadal rivojlantirishni davom ettirayotgan G‘arbiy Yevropa mamlakatlari bilan bir qatorda Sharqiy Yevropa davlatlari ham dengizda shamol energetikasi inshootlarini qurishni boshlaydi. Qolaversa, 2023-yilda Qoʻshma Shtatlardagi birinchi yirik{2}}offshor shamol stansiyasi tarmoqqa ulanadi.
03
Suzuvchi shamol energetikasini sanoatlashtirish (2-2-rasmga qarang) kengroq qo'llanilishi mumkin bo'ladi, chunki suzuvchi poydevor strukturasi suv chuqurligi 50 dan 200 metrgacha bo'lgan chuqur dengiz hududlari uchun mos keladi. Jahon energiya hisobotiga ko'ra, suzuvchi shamol energiyasining global o'rnatilgan quvvati 2030 yilga borib 8-10 GVtga etadi.
Shakl 2-2 Suzuvchi dengiz shamol stansiyasining sxematik diagrammasi
2.2 Xitoyning offshor shamol energetikasi sanoatining hozirgi holati
Xitoyning offshor shamol energetikasi sanoati nisbatan kech boshlangan, ammo so'nggi yillarda uning rivojlanishi juda tez edi. 2018 yildan beri Xitoyning yangi o'rnatilgan offshor shamol energetikasi quvvati doimiy ravishda boshqa mamlakatlarni boshqarib kelmoqda. Xususan, 2020 yilda Xitoyning yangi ulangan tarmoq quvvati birinchi marta 3 GVt dan oshdi. Oʻrnatilgan quvvatlar boʻyicha Xitoy Germaniyani ortda qoldirib, 2020-yil oxiriga kelib ikkinchi{6}}dengiz shamol energiyasi bozoriga aylandi. Turli mamlakatlarda dengizda shamol energiyasining oʻsish surʼatlariga asoslangan hisob-kitoblarga koʻra, Xitoy 2021-yilda Buyuk Britaniya oʻrnini egalladi.
2.2.1 O'rnatilgan quvvat va tarmoqqa ulanish ko'lami o'sishda davom etmoqda.
2006 yilda boshlangan va 2008 yilda qurilishi boshlangan Xitoyning birinchi yirik -shamol energiyasi loyihasi bo'lgan Shanxay Dongxay ko'prigi offshore shamol energetikasi loyihasida mahalliy ishlab chiqarilgan 3 MVt quvvatga ega, jami o'rnatilgan quvvati 102 MVt bo'lgan 34 ta shamol turbinasi moslamalari muvaffaqiyatli o'rnatildi va shu bilan Xitoyda shamol energiyasini o'zlashtirishga kirishildi.
2016 yilda Milliy energetika boshqarmasi shamol energetikasini rivojlantirishning 13-Besh yillik rejasini e'lon qildi va dengiz shamol energetikasini rivojlantirishni rag'batlantirish uchun bir qator muhim qulay siyosatlarni joriy qildi, bu esa Xitoyda offshor shamol energetikasining rivojlanishi "loyiha namoyishi" dan "tezkor rivojlanish" yo'liga o'tganligini anglatadi.
2020 yilda offshor shamol energetikasi loyihalari shoshilinch o'rnatishning muhim davriga kirdi. Statistik ma’lumotlarga ko‘ra, birinchi yarim yillikda bir vaqtning o‘zida 30 ta loyihaning o‘rnatilgan quvvati 12 million 972 ming 800 kilovatt bo‘lgan, shu jumladan, 11 ta yangidan boshlangan va 3 ta loyiha to‘liq tarmoqqa ulangan.
2.2.2 Shamol turbinalarining yagona birlik quvvati yildan-yilga ortib bormoqda.
2019 yil oxiridagi ma'lumotlarga ko'ra, bitta blok quvvati bo'yicha 4 MVt quvvat bloklari eng katta yig'ilgan o'rnatilgan quvvatga ega, 5 MVt esa dengizda shamol energetikasi loyihalari uchun asosiy modelga aylandi (2-3-rasmga qarang).
2020-yil 12-iyul kuni Xitoyning birinchi 10 MVt quvvatga ega shamol turbinasi tarmoqqa muvaffaqiyatli ulandi va Fujian provinsiyasidagi Xinghua ko‘rfazi offshor shamol stansiyasida elektr energiyasi ishlab chiqarildi va Xitoyda bitta dengiz shamol turbinasi quvvati bo‘yicha yangi rekord o‘rnatdi. Shamol turbinasi ishlab chiqaruvchilarining rivojlanish rejalari nuqtai nazaridan, 8 MVt yangi boshlang'ich nuqtaga aylandi va 10 MVt va undan yuqori quvvatga ega yirik-offshor shamol turbinalari asosiy rivojlanish modellari sifatida ro'yxatga olingan.
Shakl 2-3 Xitoyda 2019 yil oxirida dengizdagi shamol turbinasi quvvatlarining foizi
2.2.3 Dengizdagi shamol energetikasi qurilishi asta-sekin qirg'oq yaqinidagi sayoz suvlardan chuqur{1}}dengiz va chuqur{2}}suv hududlariga o'tmoqda.
2019 yil oxiriga kelib, Xitoyda tasdiqlangan dengiz shamol energiyasining umumiy quvvati 35 million kilovattga yetdi. Ularning orasida Jiangsu va Guangdong 10 million kilovattdan ortiq quvvatlarni tasdiqlagan, Fujian va Zhejiang esa 3 million kilovattdan ortiq quvvatlarni tasdiqlagan. Kelajakda oʻzlashtirish uchun qirgʻoq yaqinidagi resurslar-cheklangan, Xitoy esa, kelajakda dengizda shamol energetikasini rivojlantirish markaziga aylanishi kutilayotgan chuqur{7}}dengiz suvlarining keng maydoniga ega.
3. Offshore shamol fermalarida sanoat chekilgan kalitlari uchun apparat talablari
Dengizdagi shamol turbinalari va dengiz podstansiyalari quruqlikdan o'nlab kilometr uzoqlikda, o'ta og'ir sharoitlarda qurilgan. Bu uskunalarga, ayniqsa, asosiy aloqa uskunalariga, birinchi navbatda, ishonchlilik, tuz purkashga chidamliligi, yuqori va past haroratlar va elektromagnit parazitlarga nisbatan juda yuqori talablarni qo'yadi. Bundan tashqari, offshor uskunalarga texnik xizmat ko'rsatish ob-havo, dengiz qoidalari va kemalarni joylashtirish bilan cheklanadi, bu esa favqulodda va muntazam texnik xizmat ko'rsatishni juda qiyinlashtiradi, vaqtni oldindan aytib bo'lmaydi. Bu Ethernet kalitlarining barqaror va ishonchli ishlashiga juda yuqori talablarni qo'yadi.
3.1 Ishonchlilik talablari
Uskunaning ishonchliligining bir nechta asosiy ko'rsatkichlari:
1) Muvaffaqiyatsizlikning o'rtacha vaqti (MTTF)
2) Muvaffaqiyatsizliklar orasidagi o'rtacha vaqt (MTBF)
3) Ta'mirlashning o'rtacha vaqti (MTTR)
3.1.1 MTBF ko'rsatkichi
Sanoat chekilgan kalitlari uchun eng muhim ishlash ko'rsatkichlaridan biri bu nosozliklar orasidagi o'rtacha vaqt (MTBF). Eng keng tarqalgan va obro'li standartlar MIL-HDBK-217, GJB/Z299B va Bellcore hisoblanadi. Sanoat kalitlarining aksariyat xorijiy brendlari Amerikaning MIL{7}}HDBK 217F standartidan mos yozuvlar standarti sifatida foydalanadi va mahsulotning MTBF dizayn talablariga javob berishini tekshirish uchun ilmiy-tadqiqot va ishlab chiqarish sinovlarida HALT (Yuqori-Tezlashtirilgan hayot testi) va HASS (Yuqori tezlashtirilgan stress skrining) sinovlaridan foydalanadi. Ko'pgina sanoat Ethernet kalitlarining MTBF muddati 20 yildan ortiq, ba'zilari esa 50 yildan oshadi.
HALT (Highly Accelerated Life Testing) asosan mahsulotni tadqiq qilish va ishlab chiqishni loyihalash bosqichida qo'llaniladi. Bu mahsulotlarning mumkin bo'lgan kamchiliklarini aniqlashda samarali va dizayn muhandislari uchun mahsulot ishonchliligini oshirish uchun muhim sinov usuli hisoblanadi.
HASS (Highly Accelerated Stress Screening) – bu mahsulotlar HALT sinovidan o‘tgandan so‘ng, skriningda qatnashish uchun zarur bo‘lgan mahsulotlarning. 100% operatsion yoki zararli chegaralarini aniqlash uchun ishlab chiqarish liniyasida yuqori-tezlashtirilgan stressni tekshirish jarayonidir. Uning maqsadi ishlab chiqarilayotgan mahsulotlarning yashirin nuqsonlardan xoli boʻlishini taʼminlash yoki hech boʻlmaganda mahsulotlar zavoddan chiqib ketishidan oldin bu nuqsonlarni aniqlash va bartaraf etishdan iborat. HASS qisqa vaqt ichida nuqsonli mahsulotlarni topish, tuzatuvchi harakatlar davrini qisqartirish va bir xil muammolarga duch kelgan mahsulotlarni aniqlash uchun tezlashtirilgan stressdan foydalanadi.
3.1.2 MTTR indikatori
Dengizdagi shamol stansiyalari uchun odatiy talablar quyidagilardir: ishlab chiqaruvchi tomonidan taqdim etilgan o'rtacha ta'mirlash vaqti (MTTR), bu odatda boshqaruvni qo'llab-quvvatlash vaqti va etkazib berish muddati hisobga olinmaganda 0,5 dan 1 soatgacha; va nosoz vilkalarni diagnostika qilish (yoki tekshirish) va yangilash vaqti 30 daqiqadan kam bo'lishi kerak.
Agar sanoat kaliti apparatdagi nosozlikni boshdan kechirsa va boshqaruvni qo'llab-quvvatlash vaqti va etkazib berish muddati hisobga olinmasa va faqat oddiy almashtirish kerak bo'lsa, ko'p hollarda sanoat kaliti mahsuloti mijozning MTTR talablariga javob beradigan 1 soat ichida almashtirilishi mumkin.
3.2 Korroziyaga chidamlilik talablari
Dengizdagi ish muhitining asosiy xususiyati tuzning yuqori purkash darajasidir. Sanoat chekilgan kalitlari mahsulotlari G3 himoya darajasiga erishish uchun elektron platani himoya qoplamasi dizayni bilan ta'minlashi va qattiq muhitda uzoq vaqt barqaror va ishonchli ishlashi uchun ISA -S71.04-1985 (G3 tasnifi - Hash guruhi A) va EN60068-2-60 4-usuli standartlari talablariga to'liq javob berishi kerak.
Erta dengiz shamol fermalari ko'plab kalitlarning nosozliklarini boshdan kechirdi. Kommutator korpuslarini ochgandan so'ng, elektron platalarda ko'rinadigan kuyish izlari topildi. Buning sabablaridan biri bu kalitlarda himoya qoplamasi yo'qligi edi.
3.3 Yuqori va past harorat talablari
Turli xil dengiz shamol stansiyalari turli kengliklarda joylashganligi sababli, ularning iqlim sharoitlari juda farq qiladi. Misol uchun, qishda Dalyan shahridagi Zhuanghe offshore shamol stansiyasida eng past harorat -15 darajaga yetishi mumkin, yozda esa Zhanjiangdagi Xuwen offshore shamol stansiyasida eng yuqori harorat 38 darajaga yetishi mumkin. Shamol turbinasi minoralari ichidagi harorat tashqi haroratdan ham yuqori bo'lishi mumkin. Shuning uchun sanoat kalitlarining normal ish haroratiga juda yuqori talablar qo'yiladi.
Bozordagi ko'pgina sanoat kalitlari ishlab chiqaruvchilari o'z kalitlarining ish haroratini -40 darajadan +70 darajagacha yoki hatto -40 darajadan +85 darajagacha ko'rsatsa ham, bu ko'rsatkichlar qisqa muddatli laboratoriya sinovlaridan olingan. Misol uchun, nufuzli mahalliy sinov muassasasining sinov talablari yuqori haroratli muhitda kalit-yoqilgan holda atrof-muhit sinov kamerasining markaziga joylashtirilishi va harorat 70 darajaga ko'tarilishi va 2 soat davomida saqlanishi kerakligini belgilaydi. Qurilma +70 darajada normal ishlashi kerak va saqlash va yoʻnaltirish tezligi 100% ga yetishi kerak. Agar ushbu talab qondirilsa, o'tish moslamasi hàngàn (malakali/maqbul) hisoblanadi.
Xuddi shunday past haroratli muhitga qoʻyiladigan texnik talablar quyidagicha: Kalit yoqilganda, atrof-muhit sinov kamerasining markaziga joylashtiriladi va harorat -40 darajaga tushiriladi va keyin 2 soat davomida shu haroratda saqlanadi. Qurilma -40 daraja normal ishlashi kerak, saqlash va uzatish tezligi 100%; -40 darajada normal ishga tushishi ham kerak. Agar ushbu talablar bajarilsa, u màngàn (malakali/maqbul) hisoblanadi. Shuning uchun, sinov faqat ushbu haddan tashqari haroratda 2 soat davomida barqaror ishlashi mumkinligini tekshiradi.
Dengizdagi shamol fermalaridagi sanoat kalitlari bunday ekstremal haroratlarga bardosh bera olmasa-da, ular qattiq haroratli muhitda uzoq vaqt davomida uzluksiz ishlashi kerak va hatto boshqa tashqi muhitning qo'shimcha salbiy ta'siriga duchor bo'lishi mumkin. Faqat vaqt sinovidan o'tgan sanoat kalitlari offshor shamol fermalarining yuqori va past harorat talablariga javob beradi deb aytish mumkin.
(Davomi bor)