1978年，第一臺(tái)真正意義的現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)矗立在丹麥大地上；12年后，1991年第一座海上風(fēng)電場(chǎng)在同一個(gè)國(guó)家誕生；又18年過(guò)去了，也就是2009年，世界上第一臺(tái)漂浮式風(fēng)機(jī)才在挪威海域出現(xiàn)，容量為2.3MW；8年以后，時(shí)間來(lái)到2017年，全球第一座商業(yè)化漂浮式風(fēng)場(chǎng)在蘇格蘭投產(chǎn)，取名Hywind，規(guī)模30MW……
世界第一臺(tái)漂浮式風(fēng)機(jī) 風(fēng)電三十年斗轉(zhuǎn)星移，滄海桑田……
為了讓取之不盡、用之不竭的風(fēng)能更好地為人類(lèi)服務(wù)，風(fēng)機(jī)從陸地延伸到海洋；為了能夠利用更深更遠(yuǎn)、風(fēng)速更高的海域，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)從固定式發(fā)展為浮動(dòng)式。30年過(guò)去了，一切都顯得那么順理成章，背后卻是人類(lèi)對(duì)清潔能源的渴望以及對(duì)科學(xué)技術(shù)孜孜不倦的探索……
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止目前，全球目前已運(yùn)行的漂浮式示范風(fēng)機(jī)或商業(yè)化項(xiàng)目，一共有9個(gè)，6個(gè)分布在歐洲，其中英國(guó)1個(gè)，挪威1個(gè)，法國(guó)1個(gè)，瑞典1個(gè)，葡萄牙1個(gè)（已拆除），西班牙1個(gè)，另外3個(gè)項(xiàng)目都在日本。
可以看出，全球最早研究漂浮式技術(shù)的公司和機(jī)構(gòu)主要位于歐洲和日本，目前正在開(kāi)發(fā)的示范項(xiàng)目也多集中于歐洲、日本、韓國(guó)和美國(guó)等地。但筆者注意到，漂浮式技術(shù)研究的早晚和固定式基礎(chǔ)的成熟度并無(wú)必然聯(lián)系，比如歐洲海上風(fēng)電裝機(jī)前三名的國(guó)家是英國(guó)、德國(guó)、丹麥，而漂浮式技術(shù)研究比較超前的國(guó)家卻是法國(guó)（Ideol）、葡萄牙（Principle Power）、挪威（Equinor）以及亞洲國(guó)家日本（三菱）。即使世界上第一個(gè)商業(yè)化的漂浮式風(fēng)場(chǎng)建在了蘇格蘭，可開(kāi)發(fā)商和技術(shù)擁有者卻是挪威石油公司。一方面他們想通過(guò)研究漂浮式技術(shù)實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電技術(shù)和規(guī)模上的彎道超車(chē)，另一方面也由于這些國(guó)家特殊的海洋地質(zhì)條件（比如水深更深、海床松軟等）倒逼開(kāi)發(fā)商不得不選擇新的技術(shù)路線。
法國(guó)Ideol公司設(shè)計(jì)的Floatgen漂浮式風(fēng)機(jī)
Principle Power公司的Windfloat漂浮式風(fēng)機(jī)
“一切不以大規(guī)模商業(yè)化為目的的浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)都是耍流氓”，雖然這不是現(xiàn)代風(fēng)電之父Henrik Stiesdal的原話，但其創(chuàng)建Stiesdal公司并設(shè)計(jì)浮式風(fēng)機(jī)的理念和目標(biāo)正是如此。
現(xiàn)代風(fēng)電之父Henrik Stiesdal
福特汽車(chē)很好地向工業(yè)界詮釋了一項(xiàng)工業(yè)產(chǎn)品從誕生之初到規(guī)?；a(chǎn)后成本急劇下降的道理。產(chǎn)業(yè)化和成本下降相輔相成，互相促進(jìn)，形成良性循環(huán)。根據(jù)風(fēng)電行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到300萬(wàn)到400萬(wàn)千瓦時(shí)，成本就會(huì)發(fā)生本質(zhì)性的變化，漂浮式風(fēng)電也不會(huì)例外！
世界上第一個(gè)浮式風(fēng)場(chǎng)Hywind從示范到商業(yè)化足足走了8年……
不要彎道超車(chē)，只能奮起直追……
從2016年開(kāi)始，中國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展進(jìn)入快車(chē)道，特別是2018年，中國(guó)海上風(fēng)電新增裝機(jī)165.5萬(wàn)千瓦，首次超過(guò)英國(guó)排名第一，累計(jì)裝機(jī)全球第三。這得益于中國(guó)政府對(duì)產(chǎn)業(yè)的支持、對(duì)新型可再生能源的需求以及擁有豐富的海上風(fēng)資源。以目前海上風(fēng)電的發(fā)展速度，未來(lái)五到十年必將超越英國(guó)成為全球海上風(fēng)電第一大國(guó)。
然而，我們真就可以高枕無(wú)憂地開(kāi)發(fā)現(xiàn)有的近海淺水區(qū)域了嗎？
據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)廣東省已核準(zhǔn)的近海風(fēng)場(chǎng)水深超過(guò)40米，深海項(xiàng)目離我們并不遙遠(yuǎn)，況且福建、廣東、遼寧等省海域巖層埋深較淺，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)大部分需要嵌巖施工，大大增加了固定式基礎(chǔ)的施工難度和施工成本。
中國(guó)要想掌握海上風(fēng)電前沿核心技術(shù)，漂浮式研發(fā)攻關(guān)勢(shì)在必行！
其實(shí)，國(guó)內(nèi)幾年前就從國(guó)家層面開(kāi)始推動(dòng)漂浮式技術(shù)研究：
國(guó)家863計(jì)劃在2013年啟動(dòng)了漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目研發(fā)，分別支持了兩個(gè)項(xiàng)目：
一是由湘電風(fēng)能牽頭開(kāi)展的“基于鋼筯混凝土結(jié)構(gòu)的海上風(fēng)電機(jī)組局部浮力基礎(chǔ)研制”。該項(xiàng)目提出了一個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)半潛平臺(tái)方案，完成了3MW及 5MW風(fēng)機(jī)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在風(fēng)、浪聯(lián)合作用下載荷分析，進(jìn)行了機(jī)組適應(yīng)性設(shè)計(jì)。
另一個(gè)是由金風(fēng)科技牽頭開(kāi)展的“浮筒或半潛平臺(tái)式海上風(fēng)電機(jī)組浮動(dòng)基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用示范”，該項(xiàng)目針對(duì)金風(fēng)3MW機(jī)組提出了優(yōu)化的半潛平臺(tái)方案，并完成了載荷分析、水池試驗(yàn)研究工作。
在此之后，國(guó)家部委在2016年密集發(fā)文，推動(dòng)深海浮動(dòng)技術(shù)研究：
2016 年4 月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》（2016-2030），將深海風(fēng)能利用提上日程。
2016 年6 月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局、工信部聯(lián)合印發(fā)《中國(guó)制造2025-能源裝備實(shí)施方案》，明確要求開(kāi)展“海上浮式風(fēng)電機(jī)組以及各種基礎(chǔ)形式”的技術(shù)攻關(guān)。
2016 年12 月30 日，國(guó)家海洋局發(fā)布《海洋可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，要求實(shí)施海洋能科技創(chuàng)新發(fā)展，明確提出研發(fā)深海浮式風(fēng)電機(jī)組，掌握遠(yuǎn)距離水深大型海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)維等關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)深海風(fēng)電發(fā)展。
作為國(guó)內(nèi)第一個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目，上海東海大橋海上風(fēng)場(chǎng)的設(shè)計(jì)方——上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院反應(yīng)迅速，同年起承擔(dān)了上海市啟動(dòng)的中國(guó)深海浮式風(fēng)電場(chǎng)重大示范項(xiàng)目勘測(cè)設(shè)計(jì)工作，該項(xiàng)目擬在水深40m區(qū)域分別安裝一臺(tái)半潛式和一臺(tái)TLP式基礎(chǔ)風(fēng)電機(jī)組。目前該項(xiàng)目正在開(kāi)展一體化設(shè)計(jì)、物理模型試驗(yàn)工作，計(jì)劃于2021年完成全部設(shè)計(jì)工作。上海電氣也參與了該方案的設(shè)計(jì)。
此外，年初國(guó)家工信部公示的“2018年高技術(shù)船舶擬立項(xiàng)科研項(xiàng)目”中，由中國(guó)海裝申報(bào)的“海上浮式風(fēng)電裝備研制”項(xiàng)目成功立項(xiàng)。本次立項(xiàng)的課題擬通過(guò)開(kāi)展海上浮式風(fēng)電裝備總體設(shè)計(jì)、系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造與調(diào)試等關(guān)鍵共性技術(shù)研究，完成大功率海上浮式風(fēng)電裝備研制，并實(shí)現(xiàn)海上浮式風(fēng)電裝備的工程示范應(yīng)用。
至此，各大整機(jī)制造商以及以三峽為代表的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商，以上海院為代表的設(shè)計(jì)方都悉數(shù)登場(chǎng)，共同參與到國(guó)內(nèi)漂浮式海上風(fēng)電的研究和推進(jìn)工作中。
誰(shuí)能成為漂浮式海上風(fēng)電的領(lǐng)跑者……
如果說(shuō)2009年并網(wǎng)的東海大橋項(xiàng)目算是中國(guó)第一個(gè)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)海上風(fēng)場(chǎng)的話，那么中國(guó)有望用不到歐洲一半的時(shí)間就能豎立起自己的漂浮式海上風(fēng)電樣機(jī)，那么哪個(gè)項(xiàng)目又會(huì)率先搶到這個(gè)具有特殊意義的“頭銜”呢？
2018年3月，海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)商三峽集團(tuán)獲得了廣東省海洋漁業(yè)廳海洋專(zhuān)項(xiàng)資金支持的《浮式海上風(fēng)電平臺(tái)全耦合動(dòng)態(tài)分析及其裝置研發(fā)》項(xiàng)目，該項(xiàng)目依托三峽廣東陽(yáng)江海上風(fēng)電項(xiàng)目，上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，明陽(yáng)智能提供MySE半直驅(qū)漂浮式風(fēng)電機(jī)組并參與一體化設(shè)計(jì)。
項(xiàng)目預(yù)計(jì)于2021年完成樣機(jī)的研制與安裝，這也將成為國(guó)內(nèi)第一臺(tái)真正意義上的漂浮式海上風(fēng)電原型機(jī)，被官方定義為首個(gè)國(guó)家級(jí)漂浮式示范項(xiàng)目！
如此光鮮亮麗的頭銜背后是設(shè)計(jì)和實(shí)施團(tuán)隊(duì)沒(méi)日沒(méi)夜的攻克一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題……
和歐洲北海不同，中國(guó)沿海地區(qū)有著獨(dú)特的氣象條件和海洋地質(zhì)環(huán)境，比如夏季臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，東南沿海海床多為中礫砂和黏土，但存在基巖地質(zhì)；海床地形總體較為平緩，水深在10到40米之間。針對(duì)這一特殊海洋環(huán)境條件，研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)風(fēng)機(jī)本身和基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)都做了深入研究和設(shè)計(jì)。
在漂浮式風(fēng)機(jī)方面，研發(fā)團(tuán)隊(duì)致力于推進(jìn)五大關(guān)鍵技術(shù)，包括：
·環(huán)境適用性分析；
·總體設(shè)計(jì)技術(shù)；
·平臺(tái)及系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)
·風(fēng)機(jī)一體化設(shè)計(jì)
·風(fēng)機(jī)水池模型試驗(yàn)
此外，該試驗(yàn)風(fēng)機(jī)采用的半直驅(qū)技術(shù)源自德國(guó)Aerodyn公司，采用兩葉片下風(fēng)向形式。日本2018年8月運(yùn)行的Hibiki漂浮式風(fēng)電項(xiàng)目也采用了同樣的風(fēng)機(jī)技術(shù)形式，具有重量輕、體積小、建設(shè)重量成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，更適合于海上風(fēng)電。
兩葉片半直驅(qū)海上風(fēng)機(jī)
海上風(fēng)電必將走向遠(yuǎn)海和深海，漂浮式海上風(fēng)機(jī)是未來(lái)發(fā)展的必然選擇。采用浮式基礎(chǔ)可有效降低風(fēng)場(chǎng)LCOE，更有利于大容量機(jī)組的利用，提高海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)性，為投資商創(chuàng)造更多價(jià)值。
中國(guó)漂浮式海上風(fēng)電發(fā)展不需要彎道超車(chē)，只能奮起直追……
