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我國漂浮式技術起步較晚，海上風電基礎和輸電形式面臨較大挑戰，但這也是實現遠海風電規?；_發和平價上網的必經之路。GWEC預計，到2030年全球漂浮式風電市場將達16.5GW，2030年后漂浮式風電發展速度將加快。
我國多地正在積極布局深遠海海上風電示范項目，沿海各省出臺一系列促進深遠海海上風電發展的政策方案。山東、江蘇和廣東地區的風資源及發電情況較好，政策扶持下海風產業前景光明，漂浮式風電市場有望受益。
沿海各省出臺有關發展深遠海的政策規劃
01
漂浮式基礎
海上風電由近海向深遠海挺進，海上風機支撐的結構由固定式向漂浮式變化。漂浮式和底部固定的風電項目所用風機完全相同，區別在于風電支撐基礎的不同，漂浮式風電基礎是機組賴以維持穩定工作的平臺，主要有以下四種形式：
1）立柱式：平臺呈現圓柱形，吃水較大，運用水深需大于100米。主體結構由浮力和壓載艙、過渡段、系泊系統組成，通過壓載艙促進平臺的浮心高于重心，保持良好的穩定性。立柱式基礎安裝和大部件更換相對困難，對工作水深有較高要求。
2）半潛式：主體結構多為三、四浮筒結構，通過對各浮筒壓艙程度調節保持平衡。適用水深大于40米，設計靈活，運輸安裝難度較小，可采用濕拖法運輸，技術較為成熟，我國目前大部分漂浮式風電基礎均運用半潛式。
3）張力腿式：基礎控制平臺的浮力大于自重，借助錨固在海底的拉索維持穩定，通過向下的系泊張力平衡浮體向上的超額浮力。安裝過程較復雜，張力腿結構造價較高，適用水深大于40米。張力腿式平臺水平方向易受到波浪和水流作用力，形成面內橫蕩、首搖、縱蕩運動。
4）駁船式：呈現四邊形中間鏤空結構，類似于船型，良好的阻尼作用改善整體運動性能。適用水深大于30米，結構形式簡單，便于批量化組裝，穩定性較好，建設成本較低，可采用濕拖法運輸。駁船式平臺重心較高，對波頻相應較為敏感，需對平臺運動頻率進行優化。
海上風電不同結構類型
四種漂浮式風電基礎技術路線對比
目前階段，立柱式和半潛式基礎技術可行度稍好，處于小批量示范風場階段，但立柱式整體成本較高，半潛式的商業化和規?；瘧们熬白顬閺V闊。
駁船式基礎處于小容量樣機試驗階段，張力腿式基礎處于單機樣機試驗階段，隨著我國不斷加大漂浮式技術的研究開發和經驗儲備，以上四種技術路線預計將在2023-2025年技術成熟度不斷提高。
從水深適應性方面來看，半潛式基礎的水深適應能力較強，可以滿足在30米以上水深海域的使用。我國海域大陸架總體較平緩，半潛式基礎在現階段過渡水深范圍（40-60米）的漂浮式風電項目中頗具應用潛力。而張力腿和單立柱平臺適用水深至少在60-80米，我國深遠海風電開發尚未大范圍達到此深度，所以應用有限。
根據美國能源部統計，2021年全球已裝機或已規劃漂浮式風電項目中運用半潛式基礎的占比達到近80%，其次為占比10%左右的駁船式和立柱式基礎。
漂浮式基礎技術成熟度
2021年全球漂浮式基礎形式占比（含規劃）（%）
02
系泊系統
系泊系統是將浮體基礎與海底相連的唯一結構，通常包括絞車、導纜設備、系泊線、錨、重力和浮力套件，其需要通過形變或懸空重量來為漂浮式平臺承受的風、浪、流等外部環境載荷提供回復力，保持風機電力穩定輸出。系泊形式主要有3種：
1）懸鏈線式系泊：鋼鏈結構，立柱式、半潛式和駁船式基礎采用，是目前最常見的系泊線，所占據海床空間較大；
2）傘形張緊式系泊：鋼纜或其他復合材料結構，占據海床空間小，成本較高；
3）垂向張力腿系泊：張力腿式基礎采用，使用尼龍等合成材料，耐磨性好，回復力較大，但容易偏移，需重新調整。
常見漂浮式風電系泊形式
03
錨固裝置
錨固裝置是系泊線與海床之間的機械接口，主要作用是將動態海纜固定在浮體和海床上，傳遞最大拉伸載荷，主要分為4種形式：
1）抓力錨——應用最為廣泛，部分或全部嵌入海底，垂向力承受能力不強，與懸鏈線系泊搭配使用；
2）重力錨——靠與海床表面的摩擦力與壓載重量，使用范圍有限；
3）樁錨——向海床打入樁基，需深水作業，施工費用較高；
4）吸力錨——利用鋼筒內外壓力差原理。
常見錨固裝置分類
04
動態海纜
漂浮式風機相比固定底部風機，其平臺運動有一定范圍，因此需要采用動態海纜技術。動態海纜系統分為靜態海纜端和動態海纜端，靜態海纜即常規海底電纜，動態海纜則是跟隨浮體運動的海纜，過程中會承受較大的彎矩、剪切和扭矩的綜合作用，需解決大截面、高電壓、負荷波動、絕緣老化和力學載荷等問題。
中國動態海纜系統工程開發研究起步較晚，總體發展水平與日本、歐洲等世界先進水平仍存在一定技術差距。
漂浮式風電用動態海纜的開發目前主要集中于歐洲，代表企業有Nexans、Prysmian、JDR等，陣列纜電壓等級也將逐步由35kV向更高壓邁進。
我國開發的動態海纜大多選用“濕式”絕緣設計結構，頭部廠商正積極研發并應用，例如：東方電纜已成功在三峽“引領號”和“海油觀瀾號”項目中應用35kV動態海纜。未來，企業應在抗水樹絕緣材料、絕緣結構設計、海纜及附件制造等技藝方面開展深入研究，為漂浮式風電市場全面開啟做好準備。
漂浮式風機電纜系統結構
典型濕式結構動態海纜截面
漂浮式風電項目中，浮式基礎、系泊系統和拖運安裝占比較高，風機占比更低，原因是漂浮式風機一般在港口組裝完畢后拖航至固定位置，省去了海底施工建設的費用。
固定底部風電項目中，風機基礎及安裝、塔筒和海纜占比較高，原因是風機基礎海上組裝成本昂貴，對安裝船要求較高。
根據BNEF研究數據，全球漂浮式海風項目成本明顯下降，由2008年首個項目建成時接近30萬元/kW降至2019年40511元/kW的造價，目前全球漂浮式風電造價在4萬元/kW左右。
DNV認為，未來30年間，全球范圍內要安裝的浮式海上風電裝機容量將達到300GW左右，占據所有海風裝機容量的15%，需要約2萬臺風機，每臺風機將安裝在重量超過5000噸的浮式機組，并使用大量系泊纜繩予以固定。同時，調查顯示60%擁有風電業務的企業，預計將在2023年增加對漂浮式風電的投資。因此，漂浮式風電產業鏈有望加速步入快速發展周期。
