近日，海上风电咨询机构Aegir Insights 的分析证实了一些分析师的预测，即在短期内，中国可能成为世界领先的浮式海上风电国家。

这家海上风电分析公司认为，未来几年，中国可能会在装机容量方面主导市场，但欧洲市场将在接下来的几年中超越它。该公司表示，全球浮动风电项目规划已达到 150 吉瓦，但其所谓的“扩建曲线”在欧洲已有所趋平。

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何为浮式风电？

浮式海上风电技术组成如下：浮式基础支撑上部风机，通过系泊系统与海床相连，关键技术包括风机、基础+系泊、动态电缆、升压换流站等。较为重要的浮式基础即可大致分为单立柱式、半潜式、张力腿式、驳船式等，半潜式大概占50%。

浮式风电的优势主要有以下几点：①拓展海上风电的使用范围，向深海、远洋扩展；②克服海床地质条件问题；③深海的风力更稳定、更强劲；④可以建设更大规模的风场；⑤减少对环境（渔业区、旅游区以及海洋生物）的影响。

浮式风电技术发展方向将围绕着以下几种方式：①风机大型化，可降低度电成本，节约基础、系泊、电缆等投资成本，提高电力可靠性；②通过计算机高精度、全耦合仿真与优化，简化安装方式；③基础新形式、新材料、新工艺应用；④与海上石油天然气实现能源一体化。通过推动海上风电与海洋牧场、海上油气、海水淡化、制氢、储能等多种资源的综合利用和融合发展，提升资源利用效率。⑤建设和运维的智能化、数字孪生技术运用。建立高度仿真的深远海浮式风电机组实时动态模型，实时更新虚拟实体与物理实体的对应关系，以达到模拟、监测、预测等目的。

国外浮式海上风电项目是单机或多机示范项目，如挪威Hywind demo、葡萄牙WindFloat、日本GOTO及Fukushima Forward、法国Floatgen和丹麦Tetraspar等。Hywind Scotland及Wind Float Atlantic、法国的EolMed、Groix&Belle-Ile、Provence Grand Large等为小型阵列的试点项目，对于研究浮式风场尾流、布置、共享系泊等技术问题提供了很好的条件。目前唯一在建的预商业项目是95MW的Hywind Tampen。而我国目前建成投产的浮式海上风电项目有三峡引领号，中国海装扶摇号，但造价均超过3亿元，距离商业化大规模开发仍有较大差距。

挪威Hywind 项目

世界首个海上浮式风力发电机Hywind demo项目于2009年9月由挪威国家石油公司在斯塔万格海湾安装，立柱式基础，并通过三根锚索固定在海下。

在完成demo项目后，2020年10月，挪威国家石油公司Equinor正式开始建造全球首个由浮式风机向石油平台供电的项目Hywind Tampen。项目总装机容量已升级95MW，将为挪威北海Snorre和Gullfaks海上油气作业平台提供每年约35％的电力需求，采用混凝土立柱式（SPAR）下部结构和 Seasystems新型系泊系统。

日本GOTO和Fukushima Forward项目

2011年，由日本环境省启动的GOTO项目，是亚洲首例全尺寸浮式机组样机，位于日本的长崎县五岛市桦岛（Kabashima）离岸1km、水深91m的海域，今年9月已开始继续建设16.8兆瓦的Goto海上浮式风电场，成为日本首个商业化运营项目，预计于2024年1月投入使用，设计运营寿命20年。

而日本Fukushima Forward 浮式海上风电场是安装浮式样机型式最多的示范项目，位于距离福岛楢叶町沿岸约20km、水深约120m的海域。目前，陆续安装了1台2MW、1台7MW和1台5MW机组，并安装世界上第一个25MVA的浮式海上升压站。

中国三峡引领号和“扶摇”号

2021年7月 “三峡引领号”在广东阳江海上风电场顺利安装，位于南海海域，12月成功并网发电，场址中心离岸距离30公里，基础平台和风电机组根据50年一遇的极端风浪流工况设计，漂浮平台排水量约1.3万吨，该浮式风电机组单机容量5500千瓦，每小时满发电量可达5500度，每年可为3万户家庭提供绿色清洁能源电能。

同年12月10日，由中国海装牵头自主研发的“扶摇号”浮式风电机组浮体平台，在黄埔文冲成功下线，2022年6月5日，扎根南海琼州海峡海域顺利完工，基础平台总长72米、型宽80米、型深33米，塔筒高度78米，浮体和机组总重量超过4000吨，采用三叶片、上风向、变桨变速、三级齿轮箱增速、永磁发电机+全功率变频器的技术路线，具有高发电量、高可靠性、高安全性、高集成性和高可维性等特点。

其他建设中的项目

除上述进入安装运行阶段的样机项目外，近年来，一些新型浮式基础方案也逐步获得示范核准，并即将进入样机安装阶段。例如，丹麦Stiesdal Offshore Technologies A/S 公司的Tetra spar浮式方案，在2021年12月示范样机已调试完毕，锚定在挪威海岸一处200米水深的地方正式运行，主要采用立柱形态的浮式基础，带有三角形龙骨，适合100-1000+米水深。

2019年4月，西班牙的Saitec宣布其获得200万欧元的欧盟资助用于建造一座1：6的2MW样机SATH（Swinging Around Twin Hull），采用浅吃水双体船浮式方案。SATH属于驳船+单点的形式，由四部分组成：混凝土预制的双船体，桁架支撑结构，单点系泊系统以及系泊系统和外输电缆。

2022年9月，瑞典 SeaTwirl 公司提出一种新的技术方案，浮动垂直轴风力涡轮机，采用的是单柱式基础，但并非简单的单柱式，而是与垂直轴风机一体化设计的旋转单柱式基础。现已与威斯康公司签署协议，在挪威建造和部署一个商业规模的1兆瓦涡轮机S2X 。

早在2017年，德国的GICON公司和美国的Glosten公司就海上平台沉拉腿（海上风力发电机基础）TLP技术的开发达成战略合作关系，于2022年开始建设样机。

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全球浮式风电现状

根据 Aegir Insights 最新的浮动智能简报（Floating Intelligence Q3），到 2022 年底，全球将安装近 150 兆瓦的浮动海上风电。大约 200 兆瓦正在建设中，预计 2023 年投产。其中 90% 是在欧洲，主要采取试点和示范项目的形式。在 2020 年代中期，安装率会增加，但从 2030 年开始会真正起飞。

Aegir Insights在 2022 年初发布的简报（Floating Intelligence Q2）中预测，到 2030 年，大部分浮动风能安装将发生在欧洲的主要市场。但在审查了第三季度简报会的市场后，该公司的分析师认为，欧洲进展缓慢——以及中国的重大公告——已将重心转移到亚洲。

Aegir Insights 现在预计到 2030 年全球浮动风电装机容量为 6.2 吉瓦，其中亚洲市场为 4 吉瓦，欧洲市场为 2 吉瓦，美国的示范项目为 200 兆瓦。总体而言，与 2022 年第二季度相比，Aegir Insight 的 2030 年产能预测产能减少了近 650 兆瓦，原因是对欧洲的预测较低，部分被对中国的较高预测所抵消。

“预计欧洲的扩建速度将比最初预期的要慢，”Aegir Insights 研究和分析主管 Maria Bohsen 说。“欧洲一直在引领海上漂浮式风电项目的竞赛，但由于审批缓慢和进入市场的路线不确定，势头正在放缓。

“与此同时，”她解释说，“随着欧洲的建设放缓，中国一直在加快步伐，并可能成为第一个建成 1 吉瓦浮式风电项目的国家。”

第三季度简报指出，尽管欧洲政策制定者发表了关于加快部署和简化许可的声明，但在实践中实现这一目标的并不多。

Aegir 预测，到 2035 年，全球浮动风电装机容量将达到 46 吉瓦。预计欧洲将在 2030 年后加快速度，并有望在未来十年的前半段主导全球建设。尽管中国浮式风电市场崛起且增长速度很快，但Aegir Insights认为，2030年后，欧洲将重新获得装机容量的领先地位。它还预计一些新市场将安装他们的第一个浮动项目。

预计 2030 年之后的时期，美国浮动风电市场也将起飞。Bohsen 女士告诉OWJ，美国“具有良好的海上风电潜力”，而加利福尼亚等州由于水深而依赖这项技术。

尽管全球浮动风能市场增长速度很快，但 Aegir Insights 预计该行业将解决使用数量相对较少的基础。它指出，正在引入越来越多的浮动基础概念——现在有超过 50 家潜在制造商——但相信只有其中一些能够进入市场。“需要体积来优化浮式基础的成本并使浮动项目在经济上具有吸引力，”博森女士告诉OWJ。“这意味着许多浮动基础概念将被淘汰。”

此外，Westwood 的分析表明，中国正在快速发展浮式风电。

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浮式风电发展不易

与大多数新兴技术一样，浮式风电的全面商业化面临着巨大障碍，该行业仍需要克服关键的供应链限制问题。

对于支持新开发的港口而言，位置、基础设施、水深、可用于制造和储存的场地都是关键因素。以英国为例，目前海上风电港口的选择是有限的，虽然个别港口明确有投资计划，但都不足以包括以上所有因素，因此存在大量制造商可能流向欧洲或亚洲的风险。

港口基础设施的短缺似乎正在推动混凝土而不是钢地基的选择。制造混凝土结构似乎更容易，因为它只需要提供较少的熟练劳动力、模具和原材料，而不需要专门的焊接设备或合格焊工。钢材可以在其他地方预制和组装，但这会增加额外的制造风险，增加大型部件运输需求，从而提高成本和碳足迹。

运营和维护（O&M）是该行业面临的更大挑战。目前，浮式基础需要被拖回港口才能进行维护和修理。然而，随着海上风电开发进一步走向深远海，与运维港口的距离在不断增加，将浮式基础拖回至港口的做法不可取，也不具备经济效益。因此，必须拥有且进一步提高在项目场址进行运维的能力，因为随着时间的推移，与风机的连接、断开和运输相关的风险和成本将进一步增加。

改造风电机组、开发支持运维阶段所需的工具和船舶，对海上浮式风电的发展至关重要。同时，必须在项目的初始阶段拥有全面正确的专业知识，这能确保开发商从一开始就全方位了解所涵盖的流程、设备、船舶和操作。

目前，浮式海上风电处于商业化的早期阶段。Hywind Scotland 项目是2017年第一个商业规模的海上浮式风电场。现在，苏格兰有14个浮式项目正在筹备开发阶段。时间在快速发展，然而我们仍然在谈论多年来已知的相同挑战。面对这些挑战，行业需要提出更优化的解决方案。

浮式海上风电不缺大量的供应链公司，也不缺开发商，现在缺少的是每个开发商将为给定地点选择哪种浮式基础的决定。在这之前，供应链无法形成，也无法对港口基础设施进行投资。虽然有许多浮式基础可供选择，但只有少数适用于项目的限制条件。

通过正确的合作和投资，能够克服苏格兰和全球浮式风电面临的挑战，全球浮式海上风电产业将成为全球能源转型的重要基础。

文章来源： 蓝水LAB，上海海事大学TISC，龙船风电网