漂浮式基础平台演进

本刊|张雪伟

海上风电从近海走向远海、从浅海走向深海，已经是不可逆转的发展趋势，漂浮式海上风电必将在未来海上风电发展中扮演重要角色。海上风电基础也随之演进，漂浮式基础平台近年来越来越受到业界的关注。

2017年，全球第一座漂浮式海上风电场Hywind在苏格兰东海岸正式投产运行，这也是单柱式漂浮基础的成功应用。与此同时，不同形式的漂浮式基础平台创新不断涌现，包括半潜式、张力腿式、驳船式。其中单柱式、半潜式漂浮式基础技术最为成熟，应用最为广泛。

典型的半潜式海上风电基础技术Wind fl oat采用三浮体浮动稳性原理，已在Wind fl oat Atlantic海上风电项目上应用。该项目位于葡萄牙北部海域，安装3台V164-8.0机组。Dounreay Trì海上风电项目位于苏格兰北部海域，采用了较为特别的Hexicon的双机组半潜式基础，安装两台5MW机组。该平台会随着风向调整角度，避免同一平台上的机组互相受尾流影响、影响发电量。1基础+2机组的组合有很多优势，不仅能够降低单位兆瓦的风机基础投资、减少场内电缆的量，而且运输与安装更方便。

张力腿式海上风电基础因存在一定技术挑战，应用还较少。法国地中海海域的Provence Grand Large试验风电场采用了张力腿技术，安装3台西门子—歌美飒SWT-8.0-154风电机组，预计将于2020年投入使用。驳船式平台为方形，其结构材料是钢筋混凝土，不仅造价低，维护保养要求低，并且使用寿命长。爱尔兰的Gaelectric海上风电项目采用的即为驳船式海上风电基础，装机容量30MW，预计2021年投产。

丹麦Stiesdal A/S公司开发的Tetraspar基础，则结合了单柱式、半潜式、张力腿式三种漂浮式基础的优点。其结构简单、波浪荷载较小、锚系结构简单、适用水深范围大（100米至1000多米），最大的优势是真正实现了工业化，所有的部件都可以在工厂预制，并且通过陆路运到港口完成组装，这种方式带来了成本的大幅下降。

图1 TetraSpar漂浮式基础

表1 TetraSpar带来大幅成本下降

据该公司CEO Henrik Stiesdal介绍，“2020年春天，我们将在环境极其恶劣的北海北部建设第一个TetraSpar示范项目，位置靠近2009年吊装的世界第一台漂浮式海上风电机组。示范项目采用一台3.6MW的西门子—歌美飒机组，由两大能源企业壳牌和Innogy投资。2020年晚些时候，我们打算安装两台以上8MW级的示范基础。”

当前，大多数漂浮式海上风电基础技术仍处于概念设计、实验室研发、样机试验阶段，技术可靠性和经济可行性有待检验，但这丝毫不影响业内对漂浮式海上风电的呼声。Stiesdal认为，“漂浮式海上风电是最具潜力的可再生能源技术。”

除了英国、法国、丹麦、荷兰等欧洲国家之外，美国和日本也在积极进军漂浮式海上风电领域。我国前期海上风电规划主要位于水深小于50m的区域内，未来随着海上风电发展的进深，也必然需要在漂浮式海上风电基础平台创新方面发力。