導讀

由于近海空間資源有限，海上風電的發展不斷地從淺近海走向深遠海；相應的，海上風機支撐結構形式隨著水深發生變化，從固定式支撐結構到漂浮式支撐結構演變；漂浮式海上風電市場經歷了從單臺樣機(2009—2015年) 到小型風電場示范(2016—2022年) 的演變過程。目前，漂浮式風機樣機測試項目主要集中在歐洲地區，以蘇格蘭、葡萄牙和地中海區域為主，技術研發和設計則主要集中于挪威、法國、葡萄牙、英國、美國和日本等發達國家。因此本文將通過分析國內外實際風機漂浮案例以期為關工程項目帶來一定參考。

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國外海上漂浮式風電案例

1挪威Hywind demo項目

2009年，挪威國家石油(2018年更名為Equinor)在挪威海域開發了世界上第一個全尺寸漂浮式機組的樣機項目，離岸距離10km，機位水深200m，作業水深達到200m，基礎重量約為3200噸，單機發電功率為2.3MW。該樣機原計劃部署兩年，但至今仍在服役發電，期間經受住了44m/s風速和19m最大浪高的考驗。同時，一般基礎的扶正、壓載需在開闊的海域進行，但由于挪威有條件良好的深水港灣，基礎的扶正、壓載可以在港灣內進行。

2葡萄牙Wind Float項目

基于美國西雅圖的PPI(Principle Power， Inc)公司提出的Wind Float三立柱半潛式海上風電機組技術，2011年，EDP (Energias de Portugal)等企業在葡萄牙近海安裝了全球首個半潛式海上風電祥機項目。在5年的驗證階段，經受住了超過17m的巨浪以及30m/s大風的惡劣天氣考驗。相比傳統固定式海.上風機較為繁瑣的海上部署與安裝流程，Wind Float海上浮式風機借助其半潛式平臺良好的穩性特點，成為世界上首臺可以在陸地上完成所有組裝和調試，且在海上不使用重型吊船或樁基設備的商業化海上風機。2017年， 該項目以少于50萬歐元的成本拆除，充分體現出漂浮式機組在拆除方面的優勢。

3法國FLOATGEN項目

FLOATGEN項目是法國第一個浮式風機試驗項目，該項目是基于Ideol公司開發的阻尼池半潛式海上風電機組，于2013年啟動，2017年底安裝完畢，2018年開始進行樣機運行測試，場址水深為33m，采用Vestas的V80 2.0MW機組；基礎吃水淺，垂向特征尺寸小，對港口、航道和風電場環境水深的適應性強，登船便捷，基礎平臺上作業空間較大，設施維護容易。運營以來，樣機表現優異，2019年共發電6GW·h，下半年的可利用率達94.6%，期間經受住11.7m波高海況的考驗。

4日本GOTO項目

除歐美外，日本在漂浮式海上風電方面走在世界前列，GOTO項目是亞洲首例全尺寸漂浮式機組樣機項目，位于日本的長崎縣五島市樺島離岸1km、水深91m的海域，采用富士重工的2MW下風向式機組，基礎為單樁式結構，長76m、直徑7.8m。該樣機的五十年一遇設計浪高為8.4m，但試運行不久即遭遇2012年的第16號臺風Sanba，成功抵抗9.5 m高的波浪。2015年，完成樣機試驗，結果認定這一漂浮式基礎的安全性好，且對環境影響小，可繼續運行。此后，樣機遷移至福江島東岸崎山沖近海約100m水深海域繼續運行。

5Hywind Scotland

Hywind Scotland項目是目前僅有的已建成小批量漂浮式海上風電的商業化項目。它于2015年由挪威Equinor公司與阿聯酋Masdar公司聯合發起；2017年，基于第二代Hywind漂浮式技術在英國蘇格蘭的北海區域建立。該項目裝機容量為30MW，采用5臺西門子的6MW機組，相對于Hywind demo的單立柱式結構進行了主尺度優化，水下浮體直徑增加至14.4m，吃水深度減小至78 m，每套系統排水量為11200噸。

6 Wind Float Atlantic項目

PPI公司的Wind Float半潛式技術起步晚于Hywind Scotland項目所用的單立柱式技術，但其適用于更寬的水深范圍，更符合市場的需求，目前已啟動兩個小批量示范項目。位于葡萄牙的Wind Float Atlantic項目由Wind Plus公司開發，項目裝機容量為25.2MW，采用3臺MHI Vestas的V164-8.4MW機組；風場于2020年完成安裝及并網。

7Kineardine項目

Kineardine項目是繼Hywind Scotland之后蘇格蘭海域的第二個漂浮式海上風電項目，由Cobra公司開發，裝機容量為49.5 MW，采用1臺2MW和5臺MHI Vestas的V164 9.5 MW機組。第一臺漂浮式機組來自于Wind Float項目的退役機組和基礎，現已并網發電，2020年完成1臺9.5MW機組安裝。

國內海上漂浮式風電項目案例

1海裝工信部示范項目

2018年底，由中國海裝牽頭的工信部工程漂浮式項目得到批復，該項目涉及海上漂浮式風電裝備總體設計、系泊系統設計、制造與調試等，需按照要求完成大功率海.上浮式風電裝備研制，并實現海上浮式風電裝備的工程示范研究；參研單位包括中船重工下屬研究所和船舶裝備單位、CCS和哈工程；示范場址選在湛江某海域，水深在60m左右，同樣是采用半潛式風機基礎。

2龍源南日島項目

龍源南日島固定式項目在2017年開工建設，由于福建地區巖石地質，采用嵌巖樁基礎成本也較高。尤其是隨著水深的增加，嵌巖施工難度也逐漸加大，因此南日島預留機位擬采用漂浮式風機。根據當地政府和業主要求，設計方案需兼顧風漁結合。該項目目前參與單位主要包括龍源電力、華東院、煙臺來福士、上海電氣等，采用“風電+漁業”的模式，考慮養魚噪音的問題，采用桁架式網箱設計，整體構件尺寸較小。

3三峽陽江示范項目

2018年，由三峽集團珠江公司牽頭，華南理工、明陽智能參與，啟動一臺單機容量5.5MW的漂浮式試驗樣機研究，于2021年完成，項目選址位于陽江某海域，基礎形式為半潛式，是根據50年一遇的極端風浪流工況設計，最高可抗17級臺風。

結語

這些年來，海上漂浮式風電技術伴隨著全球海上風電商業化開發熱潮而逐漸趨于成熟，并處于商業化的起始階段。對于中國的海上風電行業而言，開展漂浮式風電技術研究和工程化實踐，將有助于拓展海上風電的空間范圍，是海上風電行業可持續發展的重要方向之一，也是我國未來保持海上風電產業競爭優勢的重要抓手。