中國漂浮式海上風電突破不斷，近日，中海油融風能源有限公司深遠海浮式風機國產化研制及示范應用風力發電機組及附屬設備（含塔筒）中標公示，明陽智慧能源集團股份公司中標，中標價格為4415.25萬元。該項目位于中國南海海域，水深約120米，平均風速在8.5-9.0米/秒之間，風力發電機組交貨地點在廣東、福建沿海海域或者碼頭。

 

實際上，隨著近海機位的日漸飽和，我國海上風電由近海淺海向深海發展的趨勢已經形成，漂浮式海上風電的發展為未來海上風電提供了更加廣闊的發展空間。金風科技、明陽智能、三峽新能源、中國海裝等企業，都對這一技術進行了深入的探索。但漂浮式海上風電要實現商業化，還需要攻克漂浮基礎的結構性安全性問題等許多技術難題。

 

漂浮式海上風電在摸索中前進

 

近年來，我國海上風電發展迅猛，今年是海上風電中央補貼的最后一年，企業裝機積極性較高。國家能源局提供的數據顯示，2021年1—9月，全國風電新增并網裝機1643萬千瓦，其中海上風電新增裝機382萬千瓦。到2021年9月底，全國風電累計裝機2.97億千瓦，其中海上風電累計裝機1319萬千瓦。

 

目前來看，海上風電裝機主要位于近海區域，以水深低于60米的近海項目為主，主要采用固定式基礎。但由于近海空間資源有限，海上風電的發展將跟隨油氣工業的發展軌跡，從淺近海走向深遠海。由于深遠海的水深增加，固定式的支撐結構難度更大，海上風機支撐結構形式需要從固定式支撐結構轉變為漂浮式支撐結構。

 

今年7月，三峽集團投資建設的全球首臺抗臺風型漂浮式海上風電機組完成安裝，為深遠海風電規模化開發奠定了良好的基礎，我國深遠海域風電運維實行了零的突破。今年10月，明陽智能發布了全球最大自主研發的漂浮式機組——MySE11-16MW系列機型，漂浮式風機整體重心降低，運動響應性能提升，降低基礎造價，也解決了漂浮式風機俯仰運動中潤滑可靠性問題。但總體來看，我國漂浮式海上風電當前還處于摸索的階段，目前尚無進入大批量商業化運營階段的漂浮式海上風電項目。

 

北京特億陽光新能源總裁祁海珅在接受《華夏時報》記者采訪時表示，漂浮式風力發電目前確實是處于產業化發展的初級階段，主要是借鑒了海上油氣平臺的漂浮系泊設計原理，但大型風機的運轉面對海上惡略天氣的復雜性要更高些，設計、建造以及工作條件比固定式的風機要復雜的多。

 

漂浮式成海上風電未來趨勢

 

同傳統海上風電相比，深海的風力更為強勁，漂浮式海上風電的適用范圍更廣。前瞻產業研究院發布的報告顯示，與固定式基礎相比，海上風機浮式基礎可以移動，并且便于拆除，可安裝在風能更豐富的較深海域，不一定局限在面積有限的淺水大陸架，適用海域范圍遠大于淺海地區。

 

同時，海上風機浮式基礎遠離海岸線的水域安裝，便于消除視覺的影響，并可大大降低噪聲、電磁波對環境的不利影響。此外，在經濟性方面，海上風機浮式基礎未來也有一定的提升潛力。例如可采用集成結構，便于海上安裝程序簡化、降低費用。

 

如何充分利用深海豐富的風能資源，大力開發海上風電漂浮式技術，盡快實現漂浮式風機商業化，已經成為中國海上風電發展的主要任務。根據《世界能源報告》，到2030年前，全球漂浮式風力裝機容量將達到8至10GW；2040年前預計將有超過60GW的浮式風電場投入使用。

 

祁海珅分析，漂浮式海上風電會成為未來風電行業發展的主流趨勢，尤其是隨著風機大型化、智能化方向發展，為了降低度電生產成本、每千瓦的安裝造價和運維費用，大型風機尤其是“十兆瓦+”的大型海上風機迎來快速增長，這也是全世界風電行業的發展趨勢，由陸地風電向海上風電邁進，由近海淺海向深海發展的趨勢已經形成，不占用陸地資源、近海資源有限，都是支撐海上漂浮式風電向深海進軍的客觀要素。

 

技術難題亟待攻克

 

由于浮式基礎無時無刻不受到風和波浪載荷的作用，很多結構容易產生疲勞破壞，而疲勞破壞對結構危險性極大，需要著重考慮。在進行設計時，浮式基礎的運動性能是一個十分關鍵的問題，要保障運動的穩定性。同時，也要對浮式基礎的強度進行校核，以保證其結構安全性。我國海況復雜，設計時也需要考慮臺風等極端天氣情況。就當前的技術水平來看，我國漂浮式海上風電要想實現商業化，還需要解決一系列技術難題。

 

千堯科技發布的報告分析了當前漂浮式海上風電的多個技術難點。我國缺少海上風電浮式基礎設計的規范與標準，設計可以參照海上油氣平臺與海上風電規范與標準，但它們與浮式基礎還是有所差別，標準化也有利于其商業化的運用。

 

另外，海上風電浮式基礎設計還要考慮海底地質構造和錨固基礎與土壤的相互作用，以及海床沖刷、掏空、土壤液化等效應，研究錨固基礎的動力特性及承載力；對于TLP式（張力腿型）和Spar式（單立柱型）浮式基礎，研究二階波浪載荷引起的振動十分重要；需要研究風機與基礎的共振問題；需要通過動力學特性的研究，研究浮式基礎的結構參數優化和動力響應的控制措施，延長使用壽命和提高發電效率。

 

在祁海珅看來，漂浮式海上風電最需要克服的主要是漂浮基礎的結構性安全性問題，還有如何大范圍的連片發展及模塊化、輸電系統的軟連接問題等，但這些都不是障礙，不存在卡脖子的問題。未來，漂浮式海上風電只要加大安全設計、模擬仿真以及試驗性拓展，就可以實現穩步推進，有望實現爆發式增長。

 

責任編輯：李未來 主編：張豫寧