隨著水深的增加，固定式機(jī)組的地勘成本還有施工成本增幅都是大大高于浮式機(jī)組的。

　　

　　但與此同時，研究浮式風(fēng)電還存在很多的問題，從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)到分析工具再到積累的經(jīng)驗(yàn)其實(shí)都很欠缺，典型的挑戰(zhàn)來自四個方面：首先是總體設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，就是如何才能提高整個系統(tǒng)性價比和可靠性（PPT）、載荷分析的挑戰(zhàn)、水池試驗(yàn)的挑戰(zhàn)、最后是工程化技術(shù)的挑戰(zhàn)。

　　

　　侯承宇：各位專家，各位同行大家好，今天想跟大家分享的題目就是海上浮式風(fēng)電裝備技術(shù)與應(yīng)用。下面的圖大家很熟悉，可以看出來兩者并不是十分匹配，但是右邊可以看出來，我國海上豐富匹配用電豐富比較大的區(qū)域，而現(xiàn)階段陸上階段已經(jīng)進(jìn)入了成熟期，海上風(fēng)電已經(jīng)迎來了高速發(fā)展期。隨著海上風(fēng)電高速發(fā)展，海上風(fēng)電肯定要走向深沿海，深沿海開發(fā)潛力也是十分巨大的，從下面兩個表格可以看出來，我國水深超過50米的海域，風(fēng)能儲量是超過了1268GW，這個占比在日本和歐洲更高，超過了80%，而這個全球深遠(yuǎn)海超過了8000GW，發(fā)展?jié)摿薮?。同時也是有利于近海環(huán)保，環(huán)保是兩個方面，一個方面因?yàn)殡x岸距離遠(yuǎn)，視覺污染和噪音污染更小，同時一般會采用浮式機(jī)組，不需要進(jìn)行大規(guī)模的陳裝施工，因此施工噪音也是比較小的。

　　

　　現(xiàn)階段探索深遠(yuǎn)海的風(fēng)電，也符合國家的導(dǎo)向，國家也是非常支持深遠(yuǎn)海風(fēng)電的開發(fā)，連續(xù)幾年都有相關(guān)的政策出臺，想研制這個裝備唯一的技術(shù)路徑，為什么這么說，因?yàn)楝F(xiàn)階段近海風(fēng)電所采用的基礎(chǔ)都是固定式的基礎(chǔ)，像單裝、導(dǎo)管架，他們適用水深有所不同，國外的研究機(jī)構(gòu)研究了一下，在水深小雨30米，一般是單裝，30米到60米是導(dǎo)管架，超過60米就不具備經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)然這個數(shù)據(jù)是國外研究得出來的，國內(nèi)沒有做過詳盡的分析，相比固定式機(jī)組而言，隨著水深的增加，它的地勘成本還有施工成本，這個增幅都是大大高于浮式機(jī)組的。

　　

　　海上浮式機(jī)組風(fēng)電裝備系統(tǒng)是風(fēng)電發(fā)電機(jī)組、浮動平臺、系泊錨固系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)。浮動平臺是利用浮力來支撐的，有別于固定式基礎(chǔ)，將載荷直接傳到地基，浮動平臺常見形式三種，半潛式通過調(diào)整壓艙的程度來形成合理的維持平衡，如圖所示，在碼頭就可以完成組裝。張力腿式也不復(fù)雜，它的一個區(qū)別就跟剛才那個就是浮筒全部沒于水下，通過浮力來彰顯，以此維持平衡。張力腿式這個搖擺平行都是比較好的，但是受海流影響相對較大，跟洋流會引起共振。采用這個浮式機(jī)組同樣在碼頭可以完成組裝，但是就是說張力腿式不具備，要想整體運(yùn)輸還要采取一定的工程措施，就比如像下面這個圖所示，增加水艙，持續(xù)壓載，吃水達(dá)到設(shè)計(jì)深度。單立柱式就非常簡單了，就是一個圓柱形浮體，使這個重心始終低于這個浮心，因此維持平衡，垂蕩運(yùn)動小，但是橫搖和縱搖就大一點(diǎn)，另外一個特點(diǎn)吃水非常深，所以說這個機(jī)組需要一個分組運(yùn)輸安裝。一般而言浮托到合適的海域進(jìn)行一個指令，指令完成之后進(jìn)行吊裝，然后跟前面一樣整體到機(jī)位點(diǎn)進(jìn)行系泊錨固。

　　

　　可以說各有利弊，但是沒有最優(yōu)的定論，當(dāng)然除了三種還有很多其他的平臺，就比如說多風(fēng)機(jī)的平臺，它一般是將結(jié)構(gòu)大型化，一個平臺就可以匹配多個風(fēng)機(jī)，以此來降低千瓦的造價，還有多能互補(bǔ)式平臺，還有波浪能和太陽能，有其他的一些。浮式機(jī)組它的這個系泊錨固系統(tǒng)和海洋系統(tǒng)沒有什么本質(zhì)的區(qū)別，主要還是要根據(jù)海裝的條件還有所采用的平臺類型以及施工條件做一個合適的類型，當(dāng)然在設(shè)計(jì)的時候還需要考慮動力學(xué)系統(tǒng)的影響。

　　

　　我們再簡單回顧一下國內(nèi)外發(fā)展歷程和現(xiàn)狀。其實(shí)早在1972年，美國麻省理工大學(xué)已經(jīng)提出了浮式機(jī)組概念，但是接下來20年基本上沒有什么突破性的進(jìn)展，直到1999年還是處于縮尺模型，2009年第一臺就采用的單體立柱式的，2011年日本值得提一下，因?yàn)榘l(fā)生了福島核電站的泄漏，它接連安裝了四臺樣機(jī)，兩兆瓦的樣機(jī)，2013年是一個緊湊型的半嵌入平臺，2015年是7兆瓦的浮式機(jī)組安裝，這也是迄今為止最大的。

　　

　　2016年是5兆瓦機(jī)組，大大減少了吃水深度，設(shè)計(jì)吃水只有30多米。2017年海上浮式風(fēng)電裝備進(jìn)入了小批量應(yīng)用投產(chǎn)，在蘇格蘭投產(chǎn)，是5臺6兆瓦的機(jī)組，預(yù)計(jì)2020年還有數(shù)個小批量項(xiàng)目會投產(chǎn)，當(dāng)然我下面這個表格是不完全的統(tǒng)計(jì)表，但是可以看出來，后面投產(chǎn)的機(jī)組都是一些大型機(jī)組了，都是5兆瓦、6兆瓦、7兆瓦這個級別了。

　　

　　而國內(nèi)研究工作可以說是相對晚一些，前期就像重慶大學(xué)、上海交大一些高校展開過相關(guān)理論研究，企業(yè)牽頭的省部級科研項(xiàng)目很少，一個是關(guān)于863項(xiàng)目，還有一個深遠(yuǎn)海前期研究項(xiàng)目。

　　

　　近幾年海裝風(fēng)電在浮式風(fēng)電也開展了相關(guān)工作，2016年年底到2018年初，（PPT）機(jī)位點(diǎn)在蘇格蘭北部海域，項(xiàng)目水深是75米到85米左右，右邊那個圖可以看到結(jié)構(gòu)形式，其中兩個浮筒是安裝風(fēng)機(jī)。在這個項(xiàng)目里面海裝的角色還是一個運(yùn)維服務(wù)商，項(xiàng)目運(yùn)行過程中，共同搭建了仿真平臺以及對單平臺控制系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)等等。（PPT）。希望能替國家承擔(dān)浮式風(fēng)電的研發(fā)。

　　

　　研究浮式風(fēng)電還存在很多的問題，從設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)到分析工具再到積累的經(jīng)驗(yàn)其實(shí)都很欠缺，就是說面臨的挑戰(zhàn)可以說是非常之多，我后面列舉了4個方面的典型挑戰(zhàn)。首先是總體設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，就是如何才能提高整個系統(tǒng)性價比和可靠性（PPT）。

　　

　　載荷分析的挑戰(zhàn)，載荷分析準(zhǔn)確性和可信度對整個設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，而輻射機(jī)組是在綜合載荷復(fù)雜系統(tǒng)，相比固定式機(jī)組運(yùn)動維度更多，運(yùn)動和載荷相互影響更大，整個載荷環(huán)境就比固定式機(jī)組要復(fù)雜很多，因此在一體化耦合動力學(xué)分析模型的定力，還有轉(zhuǎn)換之類的工作都還非常多。同時為了不斷修正計(jì)算模型還要進(jìn)行一致性的驗(yàn)證，首先就是在設(shè)計(jì)階段要利用水池階段進(jìn)行驗(yàn)證，還有樣機(jī)測試數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行一個設(shè)計(jì)對比。

　　

　　水池試驗(yàn)的挑戰(zhàn)，剛才也提到了，這是必須的，因?yàn)橐盟?yàn)證我們的載荷計(jì)算方法和結(jié)果，如何來確定這個模型的尺度等效性以及同步加載，首先是尺度等效性的問題，按照海洋工程的方法，水動力學(xué)可以滿足這個匹配性，但是由于能動數(shù)不相同，因?yàn)榭諝鈩恿退畡恿τ袇^(qū)別，空氣動力學(xué)往往是不能滿足匹配關(guān)系，因此必須要進(jìn)行一體化模型等效性研究，尺度模擬關(guān)系，最終來建立一個等效。再說耦合加載，風(fēng)況和海況有相關(guān)性，又存在耦合，工況也是非常復(fù)雜。所以說加載方法也是值得進(jìn)一步研究的課題。

　　

　　最后是工程化技術(shù)的挑戰(zhàn)，工程問題可以說是最為具體也是非常之多的，我這兒也是列舉三類，首先環(huán)境適應(yīng)技術(shù)，設(shè)計(jì)的時候除了要考慮基本參數(shù)以外還有一些極端情況，比如說臺風(fēng)、腐蝕都需要考慮，不同平臺結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，運(yùn)輸條件包括碼頭條件、它的設(shè)備條件都有所不同，如何來確保整個安裝過程高效和安全，也是一個很具體的問題需要進(jìn)一步的進(jìn)行研究。而運(yùn)維來說，運(yùn)維首先是維護(hù)對象更多，因?yàn)槌孙L(fēng)電機(jī)組之外它的浮動平臺，系泊錨固系統(tǒng)也需要進(jìn)行維護(hù)，為什么離岸更遠(yuǎn)，因?yàn)槭巧钸h(yuǎn)海，可達(dá)性的問題更為凸顯，運(yùn)維除了要考慮提高設(shè)備的可達(dá)性之外，還有其他的監(jiān)控，遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)還有故障預(yù)測，這些技術(shù)都需要進(jìn)一步的研究。

　　

　　最后再簡單展望一下應(yīng)用前景。比如像（英文）利用浮式風(fēng)電給注水泵進(jìn)行供電，日本也在探索這個應(yīng)用，就是來探索打造海洋漁場和養(yǎng)殖場。我們集團(tuán)也是在做類似的探索，下面這三個圖都是我們集團(tuán)設(shè)計(jì)的大型浮艇，這個已經(jīng)完成了制造，右邊的海洋之星提供餐飲和娛樂的，我們也在考慮是不是能夠共同供電，上述就是我今天的分享內(nèi)容，希望將來能與在座同行專家共同來推進(jìn)浮式風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，謝謝大家。