浮式风电哪些型式最稳定可靠？又有哪些是潜力股呢？
2020-02-03 14:23:23
摘要：经过十余载的历练，浮式风电已经从示范性的小船，登上了商业化的巨轮。
经过十余载的历练，浮式风电已经从示范性的小船，登上了商业化的巨轮。从2017年底30MW的Hywind Scotland投运起，全球范围内已投运的、建设中的、最终投资决策的、在规划阶段的浮式风电项目数不胜数，总规模接近20GW。有专家分析，如果能在2030年前将浮式风电的平准化度电成本降低到50欧元/兆瓦时，那么届时，全球浮式风电的规模（已投运+建设中+最终投资决策+规划）有可能达到100GW。
浮式风电成本高在哪？浮式风机、浮式基础、系泊系统、动态电缆，都是花钱的主。在这些环节中，基础又是最最核心的。由于尚在商业化的初级阶段，基础型式是一个充满机遇、潜力和想象空间的领域。有些基础型式在技术上较为成熟，已有应用案例，走在了全世界的前列；有些已经在样机上有过验证，正在等待开发商的慧眼，期待在项目中一展身手；有些拥有超前的理念、全新的构思，但仍处于试验阶段。那么，在这许许多多的基础型式中，哪些最稳定可靠？又有哪些是潜力股呢？
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WindFloat
WindFloat Atlantic是全球第二个商业化浮式风电场，3台MHI Vestas 8.4MW风机屹立在葡萄牙海域。其所使用的半潜式基础，是由美国公司Principle Power开发的WindFloat。该项目在2019年的最后一天发出了第一度电——一台风机首先并网。目前，3台风机已全部并网，酝酿多年的项目终于大功告成。
WindFloat基础的优势在于，首次告别了配备大吊机的安装船，这有助于降低整个项目的LCOE。Principle Power的首席执行官Jo?o Metelo认为，WindFloat Atlantic的投运，标志着浮式风电进入了一个全新的时代，在未来十年，浮式风电将保持高速增长，成为可再生能源的重要组成部分。
2011~2016年，WindFloat在一台2MW的样机上测试，其优异的表现得到了业界的肯定。除了WindFloat Atlantic外，WindFloat还将应用在50MW的英国金卡丁项目、30MW的法国Golfe de Lion项目、150MW的美国Redwood Coast Offshore Wind Project项目，以及10GW尚在规划中的项目。
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TetraSpar
海洋油气是海上风电的“老师”，无论是风机基础、动态电缆，还是升压站内部的电力、通风系统，其设计都基于海洋油气平台的工程经验，浮式风电亦是如此。在四种常见的基础型式中，单柱式、半潜式、张力腿式都是油气行业的老朋友了。
不过，由西门子风力发电事业部首席技术官Henrik Stiesdal团队研发的TetraSpar基础，是一种全新的设计。
该基础是一个四面体，钢结构由标准化的模块组成，而模块可在工厂内完成制作，在码头拼装即可，一套完整的基础仅需数周就能完成。在码头上及湿拖过程中，浮式龙骨可收起，等拖到安装位置，再利用充气压载舱将其放低，提供足够的稳定性。
Henrik Stiesdal表示：“过去几十年，我们在如何降低风电成本方面积累了相当多的经验。船厂（小编注：浮式基础一般由船厂进行细节设计和制造）都习惯了与高投入的油气企业合作，而我们是追求低成本的风电行业，因此我们要主动出击，而不是等着船厂慢慢学会如何降低成本。”
在壳牌和Innogy的支持下，一个总投资1800万欧元的研发项目正在丹麦海洋能源测试中心展开。目前，一套TetraSpar基础正在组装中，计划在今年春季在上面安装一台西门子歌美飒3.6MW风机，安装的地点就在浮式风电的鼻祖——Hywind Demo项目，2009年由Equinor安装的一台2.3MW风机，单柱式基础——的边上。
行业内已经有多家企业关注到了TetraSpar，静待测试结果。美国风电开发商Magellan Wind计划在加州浮式风电投标中使用这种基础型式，制造商Welcon也计划在美国东海岸新建基础工厂，一些开发商正在考虑将这种基础应用到五大湖区域的湖上风电中。
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SATH
SATH浮式基础是由总部位于西班牙的海上工程技术公司Saitec研发的。SATH全名为Swing Around Twin Hull，原理接近于双体船。基础采用单点系泊，这样就可以实时调整叶轮正对主风向。
该基础在上个月完成了一台1:6比例的原型机安装，风机功率为30kW。而全尺寸的原型机功率为10MW以及对应尺寸的SATH基础。样机测试项目名为BlueSATH，获得了欧盟200万欧元的资金支持，为期一年。经过测试，将验证该基础在开放海域的动态性能、结构性能以及混凝土材料选择是否能满足要求，并推进商业化进程。如果一切顺利，一个名为DemoSATH的2MW样机项目将在今年夏天完成最终投资决策。
在欧洲测试样机的同时，Saitec从2018年起就与西班牙日本合资的可再生能源开发商Univergy International合作，在日本开展浮式风电开发，去年SATH已在日本取得专利。
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W2Power
去年，由W2Power设计、EnerOcean开发的全球首个双风机浮式平台在西班牙大加那利海域投运。该半潜式平台是一个1:6的模型，包含2台100kW风机，安装在65米水深的海域。而全尺寸的W2Power平台适用于35~300米水深，最大可安装2台6MW风机，即单平台容量为12MW。
EnerOcean总裁Pedro Mayorga表示：“这种设计可以在一个轻质平台上安装2台风机，从而有更高的发电量。两个塔筒并非竖直的，而是有一定的倾角，整个叶轮实际上是在平台之外的。另外，在平台转向方面还有一些创新的设计。”
实际上，这不是世界上第一款双风机浮式平台，早在2017年，瑞典公司Hexicon就设计了一款双风机浮式平台，并计划在苏格兰Dounreay Tri风场进行测试，采用2台海装5MW风机。项目原计划于2018年投运，但由于各种原因，目前处于停摆状态。
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SeaTwirl
与其他所有浮式基础不同，SeaTwirl是基于垂直轴风机设计的。
2018年，该公司与挪威公用事业公司Haugaland Kraft签署了协议，后者将购买SeaTwirl第一台名为“S2”的样机（1MW）所发电力。去年，该公司又与西门子达成了合作协议，前三菱维斯塔斯首席执行官Jens Tommerup被任命为公司董事。同样在去年，公司获得了比利时Colruyt Group和挪威Norsea总计750万美元的资金支持，希望今年能在挪威安装一台全尺寸样机。（欧洲海上风电）
