浮动风能的创新对海上能源的未来至关重要

随着海上浮式风电已成为商业现实，与该行业相关的挑战现在集中在大规模交付上，但整个行业仍有关键的创新问题需要解决。

达到目标

到 2021 年底，全球浮式海上风电行业预计将达到 126 兆瓦，到 2040 年将增长到 70 吉瓦。除了为世界各地的电网供电外，浮式风电还将有助于海上油气生产脱碳，并发挥关键作用在绿色氢气生产中的作用。

开发商、保险公司、金融机构和所有认真考虑在提升海上浮式风力发电能力以满足这些预期方面取得重大进展的利益相关者，将对降低项目风险、缩短安装时间和建立在其资产生命周期中发挥作用的强大供应链感兴趣。

运营效率和技术选择将随着时间的推移而不断发展。开发人员面临的挑战是保持对创新的开放态度，并在不阻碍进展的情况下寻求持续改进。

基金会的优缺点

信用：矿石弹射器

选择最佳基础技术对于为浮动海上风电项目提供最佳平准化能源成本 (LCOE) 至关重要。该决定应基于对可用港口基础设施和供应链以及水深和环境条件的评估。

尽管基于一致性和可重复性的规模经济很有吸引力，但不应在现场分析之前选择基础类型。地基的物理属性将影响它们的制造地点以及拖曳和系泊的难易程度，并且应针对任何特定位置逐个比较详细的运动响应。完全适合地中海的基础在太平洋可能不可行。

目前有四种主要类型可供选择，每种类型都有多种选择，还有几个创新概念正在开发中。首先，晶石浮标是圆柱形的，并且由于它们的深吃水而非常稳定，压载物会产生低重心。如果拖到岸上，它们需要一个深水区域进行制造和维护。它们可以由钢或混凝土制成，通常采用悬链式系泊。

另一种选择是半潜式平台，通常由三个连接的垂直柱组成。考虑到制造现场需要相对较浅的水，在安装和 O&M 期间稳定拖曳，它们被认为适用于大多数位置，它们最大的缺点是容易发生起伏运动，如果不增加制造复杂性，很难防止这种运动。半潜船通常由钢制成，并采用传统的悬链线系泊方式。

张力腿平台通常具有连接到张力肌腱的中心柱和臂。它们可以在陆上或干船坞组装，但与其他概念相比，它们在运输和安装过程中更难保持稳定。它们最大的优势是，与悬链式系泊结构相比，所教授的系泊线显着减少了深水位置的系泊线长度。

阻尼池结构具有方形驳船结构，其中包含一个阻尼池，该阻尼池已被调整以减少基础运动。它们可以由混凝土或钢材制成——这是一个可以提高制造地点灵活性的因素。

了解安装方法并预先定义开发以及运营和维护策略对于确定哪些解决方案是可行的以及挑战所在也至关重要。英国海上可再生能源弹射器 (ORE) 对一组选定情景的初步调查结果表明，将涡轮机拖到岸上更便宜，因为起重机操作更简单，并且可以随时使用陆上服务和人员。

然而，海上风电开发可能远离良好的港口设施，并且存在与断开和重新连接单元并将其拖到岸上相关的风险。正如浮式风力联合工业项目最近在其第三阶段报告中总结的那样，拖到港口方案的主要挑战之一是电缆和系泊连接的安全分离和湿储存。相反，对于现场维护，重型起重船的局限性也存在挑战：许多现有的重型起重船无法提升到所需的轮毂高度和更大的涡轮机所需的范围。

规划和物流显然很重要，应该比仅在项目进度表中更深入地建模。一个动态模型可以比较选项并根据对开发人员重要的内容(成本、风险、碳排放或进度)提供结果，这将是一个有用的工具。相同的模型可能包括意外因素，例如安装天气限制、意外的时间表延迟及其连锁反应。该模型的输出不仅将为特定地点的开发提供最佳选择，而且还将确定可用预算来开发在现场进行维修所需的 O&M 船只，以及需要的定制工具旨在实现这一目标。

动态发展

几种类型的浮动基础现已在全面试验中得到验证，并且已经实现了商业规模的安装，迄今为止世界上最大的浮动海上风电场——苏格兰的 48 兆瓦 Kincardine 海上风电场的完工证明了这一点。

迄今为止的经验表明，一些最发达的技术遇到了问题或具有增加制造复杂性的特征。随着设计的发展，这些可能会被逐步淘汰，开发人员在他们的财务模型中认识到这一点很重要。浮动行业不能简单地指望利用更为成熟的固定风能行业的经验。

随着新的创新解决了早期的技术难题，基础设计不断发展，新技术继续为降低商业和技术风险开辟可能性。今年发布的 ORE Catapult 报告“浮动海上风电：降低成本的无补贴途径”指出，由于生产效率的提高，制造方面的进步，例如机器人焊接和机器学习，将对项目成本产生重大影响。

锚、系泊系统和下部结构之间更集成的设计界面可以加快安装和大修作业。

此外，可以使用自主机器人来降低检查和维护任务的风险。事实上，去年，一个六足机器人成功地在海上示范涡轮机上缩放了垂直叶片。

其他令人兴奋的技术发展，如自立式机舱和不太传统的浮式结构设计，将继续增加可能性，同时最大限度地降低处理设备所需的船只和工具的成本。

项目开发商的“工具箱”不断扩大，但做出正确的决定需要深入分析众多影响因素——就研究而言，这是一项严肃的工作，但有可能带来红利。

全行业的挑战

开发和设计周期自然重叠。正如 ORE Catapult 成本降低报告中所警告的那样，涡轮机技术的开发速度可能会超过安装它所需的支持技术。对新的大型起重机和船舶的需求可能会阻碍项目时间表，最终制造和安装这些大型部件的成本可能会超过大型涡轮机的经济效益。

由于此类复杂项目的风险状况，也许比已经可见和明确的挑战更根本、更广泛的行业问题是未知的。需要许多接口和交互，它们必须协调工作，而不是孤立地工作，一些开发人员选择 EPIC 合约以避免面对和管理与多合约管理相关的风险。这扼杀了中小企业成长和发展的机会，因此扼杀了创新。

EPIC 方法降低了开发人员通过创新流程、新物流链和动态合同关系降低成本的灵活性和潜力。限制这些降低成本和降低风险的机会将阻碍正在进行的决策，并可能严重减缓整个行业的增长潜力。

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