隨著潮間帶、近海機位逐漸飽和，風電場建設走向深遠海已成為必然趨勢，由陸向海、由淺到深、由固定基礎到漂浮式平臺將成為海上風電的發展趨勢。業內人士認為，漂浮式風電將成為繼風機大型化之后，海上風電的主要降本方式。
“浮式海上風電成本明顯降低”“浮式海上風電技術已成功商試”“全球首臺抗臺風型漂浮式海上風機‘三峽引領號’已通過考驗”“浮式海上風電時代來臨”……近日的采訪中，業內人士對海上浮式風電發展前景一致看好。
在一些業內人士看來，隨著潮間帶、近海機位逐漸飽和，風電場建設走向深遠海已成為必然趨勢，呈現出加速發展的態勢，海上風電漂浮式技術將因此迎來快速發展。
（文丨本報記者 蘇南）
有望實現商業化
根據全球風能理事會的統計，2020年全球海上風電新增裝機容量超600萬千瓦，我國海上風電新增裝機容量創紀錄超過300萬千瓦，占全球新增容量的50.4%，連續三年成為全球最大的海上風電市場。
“在降碳目標下，海上風電必將迎來廣闊的發展空間。預計到2025年，全球海上風電新增裝機容量將增長至2390萬千瓦，全年裝機容量的占比將從2020年的7%增長至21%。由陸向海、由淺到深、由固定基礎變漂浮式平臺將成為海上風電的發展趨勢。”據中車永濟電機有限公司副總工程師段志強介紹，漂浮式風電發展趨勢具體表現為大容量、輕量化、低成本、智能化、高效率、免維護。同時，以風力發電機為載體，利用“人工智能+物聯網”的方法，可實現電機數據采集、處理、傳輸、存儲、分析、決策支持全環節應用，將是浮式風電發展的方向。
雖然我國浮式風電起步較晚，但隨著三峽陽江、海裝工信部、龍源南日島等示范項目的推進，技術研究不斷深入，如今正在不斷擴大“朋友圈”。近日，明陽智能歐洲研發中心與西班牙創新型漂浮式設計公司合作的1.1萬千瓦級漂浮式示范項目，標志著中國漂浮式機組首次進入歐洲市場。
受訪人士告訴記者，相比固定式海上風電，漂浮式風電目前尚處于小規模開發階段，伴隨著技術快速成熟和示范項目的不斷涌現，下一個十年，有望實現大規模商業化開發。據記者不完全統計，僅今年，法國就核準了四個漂浮式海上風電項目。龍源電力、上海電氣、遠景能源、金風科技、明陽智能等國內海上風電龍頭企業，也均在進行布局。目前，龍源電力“漂浮式海上風電關鍵技術研發與示范工程”已完成初步設計，正在進行水池試驗。
經濟性逐漸顯現
業內人士普遍認為，隨著8-10兆瓦機組逐步成熟、10-18兆瓦樣機陸續誕生，大功率浮式機組在降低風場總投資上越來越具有優勢，同一海域的幾十臺漂浮式風機基礎可規模化做成標準型式，從而降低開發成本。可以預見，漂浮式風電將成為繼風機大型化之后，海上風電的主要降本方式。
“隨著水深增加，漂浮式技術的經濟性逐漸凸顯。”中車株洲電機有限公司授級高級工程師李進澤介紹道，據歐洲風能協會預測，到2030年底，全球漂浮式風電裝機容量將達到1500萬千瓦，保守估計到2050年，漂浮式機組成本將下降38%。
“隨著海上漂浮式風電機組容量的持續增大，關鍵部件的重量將成為影響機組成本的重要因素，發電機作為機組重要部件之一，實現輕量化至關重要。”段志強認為，隨著海上風電產業進入平價時代，將有效降低發電機的設計冗余，同時通過對新材料、新工藝、新技術的研究，可推出低成本、高可靠性的漂浮式電機。如通過蒸發冷卻、超導電機、集成型電機、碳纖維材料等技術創新，在保證安全性和可靠性的前提下，將發電機重量降至最輕，從而降低機組載荷。此外，通過電磁優化設計技術結合高效冷卻技術可提升發電機性能，有望將發電機發電效率提升至98.5%，達到降本目的。
在中國船舶集團海裝風電股份有限公司研究院機械所副所長譚術平看來，除了浮式機組容量大型化、浮式基礎輕量化、“浮式風電+”外，浮式機組定制化也是海上風電發展的重要方向。
建議明確規則標準
記者采訪發現，漂浮式風電的關鍵技術很多，包括風機、基礎+系泊、動態電纜、升壓換流站等。目前，浮式風機設計理念在不斷驗證中。漂浮式基礎即可大致分為單立柱式、半潛式、張力腿式、駁船式等，前三者目前研究最為廣泛，半潛式大概占50%。
DNV數字化服務部浮式結構產品經理張帆說，目前，浮式風機配套單機裝機量越來越大，浮式風電在研項目或者在研概念大類有40多個，基本按照半潛式、立柱式、駁船式等不同的理念來執行。“據我們觀察，暫時沒有哪種類型的浮式風機概念能比其他類型具有明顯優勢。目前，浮式風機尚處于初步發展階段，其設計和發展相比傳統固定式風機更加復雜。”
業內人士普遍認為，目前漂浮式海上風電設計規范相對保守，風電基礎結構的安全系統基本沿用海上油氣平臺設計，但實際操作中仍存在差異，建議相關部門明確浮式基礎等規則標準，以便浮式基礎的安全設計及商業化。
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