随着《巴黎协定》加强了全球应对气候变化的力度，世界各国正面临脱碳和向清洁能源转型的压力。陆上和海上风电，尤其是大型漂浮式风电，将成为清洁能源革命的重要力量。
与陆上风电或太阳能相比，海上风电发电系数更高，为电力需求不断增长的新兴市场提供了更大的能源可靠性。不过，要利用全球海上风电的巨大潜力，大规模的漂浮式设施必不可少，它可以帮助各国实现雄心勃勃的脱碳目标。
最新的漂浮式风机和海底系泊装置可以利用水深超过50米的海域进行风力发电，为那些陆上空间有限、无法开展大规模太阳能或陆上风能发电的国家打开另一片可再生能源发电潜力区。譬如日本，一旦漂浮式风电技术通过示范阶段，成为商业上可行的技术，预计到2040年发电量将增加100万千瓦。那么，未来漂浮式风电将会迎来怎样的发展机遇和特征？
增长潜力势不可挡
根据全球风能理事会（GWEC）的数据统计，由于技术不断创新和规模经济效应，全球风电市场在过去十年中几乎翻了两番，风电已成为世界上最具成本竞争力、高灵活性和低排放的电力来源之一。
截至2020年底，全球风力发电装机总量已超过733GW，其中95%为陆上风电，其余5%为海上风电。绝大多数的装机量位于亚洲（322GW），其次是欧洲（208GW）、北美（139GW），其他地区54GW。中国的总装机容量为282GW，紧随其后的是美国（118GW）、德国（62GW）和印度（39GW）。
据统计，2021年又是风电装机创纪录的一年。2021年上半年，全球共有近7GW的风电装机量被拍卖，较2020年一季度增长160%。在2021年第一季度，海上风电获批项目容量为3.9GW，占了获批风电总量的大部分。
国际能源署（IEA）预计，今年和明年全球海上风电装机容量将增加60%，达到10GW以上，其中中国占近60%，因为开发商们都急于在2021年底政策到期前获取固定上网电价。
对于中国来说，大多数海上风电项目仍然集中在浅水地区，毕竟那里更适合固定式基础。虽然2021年7月在广东沿海安装了一台漂浮式风机，但示范性目的更强，这也是世界上首个为台风易发地区设计的漂浮式风机，采用的是中国领先的整机制造商之一——明阳智能开发的5.5MW风机。
此外，中国漂浮式风电市场也迎来一系列的动作。
2021年10月，明阳智能欧洲研发中心与西班牙创新型漂浮式设计公司签订合作协议，共同开发西班牙11MW级漂浮式示范项目，标志着中国漂浮式机组首次进入欧洲市场。
中国其他的主要风机供应商也在为未来的漂浮式风电市场做准备。比如金风科技，在几年前就完成了他们6MW浮式风机的模型实验，并在过去的几年持续投入研发，为漂浮式风电做技术储备。
2020年初，中国龙源电力公司宣布计划开发一个使用4MWSGRE风机的浮式项目。 该项目目前处于详细设计阶段，其半潜式基础也将作为海洋渔场使用，未来将安装在南日岛海域附近。
中国海装2019年立项的浮式风电示范项目同样也在开发中。
此外，中海油融风能源有限公司最近也在准备开发一个漂浮式海上风电示范项目。越来越多的示范项目展示了中国对未来漂浮式风电市场的信心，同时也在不断促进产业链和相关技术的成熟，为大规模商业化做准备。
从示范项目走向商业化
由于大规模海上风电的潜力和日益增长的需求，DNV《能源转型前景展望报告》中预测，海上风电在全球风电总量中的份额将稳步上升，从2019年的6%上升到2050年的40%，其中15%是漂浮式风电。风机的新发展，包括整机、叶片和塔筒尺寸的持续增加，将带来容量系数的提高，到2050年，风机平均容量系数将从现在的34%提高到50%。DNV预计，到本世纪中叶，海上固定式风电的装机容量将达到1484GW，海上漂浮式风电的装机容量将达到264GW。
装机容量每增加一倍，海上风电成本就会下降16%左右，这是技术进步、精益制造、规模经济、以及更广泛的供应链效率和竞争驱动带来的成本学习曲线。
综合来看，大型漂浮式风电发展到可融资规模阶段，需要政府、监管机构、投资者、开发商、船厂和客户的协同努力。
它还要对各种组件所需的复杂技术进行巩固和成熟，包括位于水面上的基础（漂体）。寻找在深水环境中安装塔筒和风机的方法是目前大多数研发的重点。
当然，还有来自工程和建模方面的挑战，包括混凝土与钢基础结构、波浪和风载荷引起的运动以及荷载变量、网络稳定性以及向陆上电网输送电力带来的相关问题。
目前，通过对4种基本技术的探索，全球大约有40种不同的浮体设计进入商业或试商业化阶段，包括单立柱式浮体、半潜式、驳船式和张力腿平台。对主导技术的确定，是推动行业走向商业化阶段至关重要的因素，其中包括一些技术可能适用于台风等特殊环境。
此后，鉴于要建立利益相关者对技术的信心并走向大规模生产，需要对设计概念进行标准化，并根据认可标准进行认证。同时，也需要跨领域的协作和整合，形成有效的供应链，创建一个欣欣向荣的行业，它涉及风机制造商、造船厂、电缆制造商和变电站供应商等环节。
需要说明的是，单立柱式浮体和半潜式浮式在亚洲很受欢迎，许多国际开发人员都在考虑使用这些技术。
考虑到海上作业，油气行业在深水条件下的长期经验是一个主要优势，加之它有巨额资产负债表和向更清洁的商业模式转型动力的因素。
早些年，能源巨头就在考虑将油气空间重新用于海上漂浮式风电领域，并借鉴其在浮体、基础结构、锚泊和海上电力线路上的经验。
未来，漂浮式风电将成为能源模式从化石燃料为主转变为基于可再生能源系统的驱动力，预计2050年海上风电在全球能源结构中将占据重要份额。
同时，随着氢驱动社会的发展步伐加快，大规模的浮式风场可以用来发电，而这些电力可用来制氢后输出。在这方面，澳大利亚巴斯海峡等地区的海上油气平台的再利用可以成为氢输出基础设施系统的一部分。
DNV期待，可以继续与各行业的利益相关者密切合作，加速海上漂浮式风电发展，为那些空间有限的国家和地区实现碳中和提供巨大潜力，并满足负荷中心不断增长的电力需求。
来源：DNV能源
