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随着潮间带、近海机位逐渐饱和，风电场建设走向深远海已成为必然趋势，由陆向海、由浅到深、由固定基础到漂浮式平台将成为海上风电的发展趋势。业内人士认为，漂浮式风电将成为继风机大型化之后，海上风电的主要降本方式。
“浮式海上风电成本明显降低”“浮式海上风电技术已成功商试”“全球首台抗台风型漂浮式海上风机‘三峡引领号’已通过考验”“浮式海上风电时代来临”……近日的采访中，业内人士对海上浮式风电发展前景一致看好。
在一些业内人士看来，随着潮间带、近海机位逐渐饱和，风电场建设走向深远海已成为必然趋势，呈现出加速发展的态势，海上风电漂浮式技术将因此迎来快速发展。
有望实现商业化
根据全球风能理事会的统计，2020年全球海上风电新增装机容量超600万千瓦，我国海上风电新增装机容量创纪录超过300万千瓦，占全球新增容量的50.4%，连续三年成为全球最大的海上风电市场。
“在降碳目标下，海上风电必将迎来广阔的发展空间。预计到2025年，全球海上风电新增装机容量将增长至2390万千瓦，全年装机容量的占比将从2020年的7%增长至21%。由陆向海、由浅到深、由固定基础变漂浮式平台将成为海上风电的发展趋势。”据中车永济电机有限公司副总工程师段志强介绍，漂浮式风电发展趋势具体表现为大容量、轻量化、低成本、智能化、高效率、免维护。同时，以风力发电机为载体，利用“人工智能+物联网”的方法，可实现电机数据采集、处理、传输、存储、分析、决策支持全环节应用，将是浮式风电发展的方向。
虽然我国浮式风电起步较晚，但随着三峡阳江、海装工信部、龙源南日岛等示范项目的推进，技术研究不断深入，如今正在不断扩大“朋友圈”。近日，明阳智能欧洲研发中心与西班牙创新型漂浮式设计公司合作的1.1万千瓦级漂浮式示范项目，标志着中国漂浮式机组首次进入欧洲市场。
受访人士告诉记者，相比固定式海上风电，漂浮式风电目前尚处于小规模开发阶段，伴随着技术快速成熟和示范项目的不断涌现，下一个十年，有望实现大规模商业化开发。据记者不完全统计，仅今年，法国就核准了四个漂浮式海上风电项目。龙源电力、上海电气、远景能源、金风科技、明阳智能等国内海上风电龙头企业，也均在进行布局。目前，龙源电力“漂浮式海上风电关键技术研发与示范工程”已完成初步设计，正在进行水池试验。
经济性逐渐显现
业内人士普遍认为，随着8-10兆瓦机组逐步成熟、10-18兆瓦样机陆续诞生，大功率浮式机组在降低风场总投资上越来越具有优势，同一海域的几十台漂浮式风机基础可规模化做成标准型式，从而降低开发成本。可以预见，漂浮式风电将成为继风机大型化之后，海上风电的主要降本方式。
“随着水深增加，漂浮式技术的经济性逐渐凸显。”中车株洲电机有限公司授级高级工程师李进泽介绍道，据欧洲风能协会预测，到2030年底，全球漂浮式风电装机容量将达到1500万千瓦，保守估计到2050年，漂浮式机组成本将下降38%。
“随着海上漂浮式风电机组容量的持续增大，关键部件的重量将成为影响机组成本的重要因素，发电机作为机组重要部件之一，实现轻量化至关重要。”段志强认为，随着海上风电产业进入平价时代，将有效降低发电机的设计冗余，同时通过对新材料、新工艺、新技术的研究，可推出低成本、高可靠性的漂浮式电机。如通过蒸发冷却、超导电机、集成型电机、碳纤维材料等技术创新，在保证安全性和可靠性的前提下，将发电机重量降至最轻，从而降低机组载荷。此外，通过电磁优化设计技术结合高效冷却技术可提升发电机性能，有望将发电机发电效率提升至98.5%，达到降本目的。
在中国船舶集团海装风电股份有限公司研究院机械所副所长谭术平看来，除了浮式机组容量大型化、浮式基础轻量化、“浮式风电+”外，浮式机组定制化也是海上风电发展的重要方向。
建议明确规则标准
记者采访发现，漂浮式风电的关键技术很多，包括风机、基础+系泊、动态电缆、升压换流站等。目前，浮式风机设计理念在不断验证中。漂浮式基础即可大致分为单立柱式、半潜式、张力腿式、驳船式等，前三者目前研究最为广泛，半潜式大概占50%。
DNV数字化服务部浮式结构产品经理张帆说，目前，浮式风机配套单机装机量越来越大，浮式风电在研项目或者在研概念大类有40多个，基本按照半潜式、立柱式、驳船式等不同的理念来执行。“据我们观察，暂时没有哪种类型的浮式风机概念能比其他类型具有明显优势。目前，浮式风机尚处于初步发展阶段，其设计和发展相比传统固定式风机更加复杂。
业内人士普遍认为，目前漂浮式海上风电设计规范相对保守，风电基础结构的安全系统基本沿用海上油气平台设计，但实际操作中仍存在差异，建议相关部门明确浮式基础等规则标准，以便浮式基础的安全设计及商业化。
来源：中国能源报（文 苏南）
