漂浮式基礎平臺演進

本刊|張雪偉

海上風電從近海走向遠海、從淺海走向深海，已經是不可逆轉的發展趨勢，漂浮式海上風電必將在未來海上風電發展中扮演重要角色。海上風電基礎也隨之演進，漂浮式基礎平臺近年來越來越受到業界的關注。

2017年，全球第一座漂浮式海上風電場Hywind在蘇格蘭東海岸正式投產運行，這也是單柱式漂浮基礎的成功應用。與此同時，不同形式的漂浮式基礎平臺創新不斷涌現，包括半潛式、張力腿式、駁船式。其中單柱式、半潛式漂浮式基礎技術最為成熟，應用最為廣泛。

典型的半潛式海上風電基礎技術Wind fl oat采用三浮體浮動穩性原理，已在Wind fl oat Atlantic海上風電項目上應用。該項目位于葡萄牙北部海域，安裝3臺V164-8.0機組。Dounreay Trì海上風電項目位于蘇格蘭北部海域，采用了較為特別的Hexicon的雙機組半潛式基礎，安裝兩臺5MW機組。該平臺會隨著風向調整角度，避免同一平臺上的機組互相受尾流影響、影響發電量。1基礎+2機組的組合有很多優勢，不僅能夠降低單位兆瓦的風機基礎投資、減少場內電纜的量，而且運輸與安裝更方便。

張力腿式海上風電基礎因存在一定技術挑戰，應用還較少。法國地中海海域的Provence Grand Large試驗風電場采用了張力腿技術，安裝3臺西門子—歌美颯SWT-8.0-154風電機組，預計將于2020年投入使用。駁船式平臺為方形，其結構材料是鋼筋混凝土，不僅造價低，維護保養要求低，并且使用壽命長。愛爾蘭的Gaelectric海上風電項目采用的即為駁船式海上風電基礎，裝機容量30MW，預計2021年投產。

丹麥Stiesdal A/S公司開發的Tetraspar基礎，則結合了單柱式、半潛式、張力腿式三種漂浮式基礎的優點。其結構簡單、波浪荷載較小、錨系結構簡單、適用水深范圍大（100米至1000多米），最大的優勢是真正實現了工業化，所有的部件都可以在工廠預制，并且通過陸路運到港口完成組裝，這種方式帶來了成本的大幅下降。

圖1 TetraSpar漂浮式基礎

表1 TetraSpar帶來大幅成本下降

據該公司CEO Henrik Stiesdal介紹，“2020年春天，我們將在環境極其惡劣的北海北部建設第一個TetraSpar示范項目，位置靠近2009年吊裝的世界第一臺漂浮式海上風電機組。示范項目采用一臺3.6MW的西門子—歌美颯機組，由兩大能源企業殼牌和Innogy投資。2020年晚些時候，我們打算安裝兩臺以上8MW級的示范基礎。”

當前，大多數漂浮式海上風電基礎技術仍處于概念設計、實驗室研發、樣機試驗階段，技術可靠性和經濟可行性有待檢驗，但這絲毫不影響業內對漂浮式海上風電的呼聲。Stiesdal認為，“漂浮式海上風電是最具潛力的可再生能源技術。”

除了英國、法國、丹麥、荷蘭等歐洲國家之外，美國和日本也在積極進軍漂浮式海上風電領域。我國前期海上風電規劃主要位于水深小于50m的區域內，未來隨著海上風電發展的進深，也必然需要在漂浮式海上風電基礎平臺創新方面發力。