向深远海进发！浮式风电是海上风电的未来趋势吗？

出品：科普中国

作者：寒木钓萌（科普创作者）

监制：中国科普博览

浮式风电，就是主体漂浮在海上，并用锚链固于海床上的风力发电机。

浮式风电

（图片来源：Wiki）

浮式风电

（图片来源：Wiki）

看到上面这种奇特的海上风电后，很多人在感到好奇之外，可能还会生出这样的疑问：

不是已经有陆上风电、固定式近岸海上风电了吗？为什么现在又出来一个浮式风电？

常规传统海上风电，安装在近岸，固定式。

（图片来源：Wiki）

风电的进阶

浮式风电的出现并非人们一时兴起。实际上，在风力发电得到蓬勃发展的前提下，浮式风电的出现几乎是一种必然。

设想这样一个问题：

很多年前，各国最初在发展风电时，他们会做出何种选择？是优先发展陆上风电，还是近岸海上风电，抑或是浮式风电？

答案只有一个，优先发展陆上风电，因为陆上风电设计简单，便于运输，更便于安装，各方面的难度都是最小的，继而成本也是最低的。

于是，陆上风电最先得到了蓬勃发展，然而，在发展的过程中，陆地上的优质风场就不够用了。

此时，各国若还想继续发展风电，就只有一条路了，那就是海上风电，海上的风大，且稳，海水深度从几米到三四十米不等，在这样的浅海区域发展风电不占用任何土地，简直是绝佳选择。

然而，近海优质风场必然也有使用完的一天，到时，又该怎么办？

海上风电装备由浅入深的发展示意图，前两个是固定式海上风电，后三个是浮式风电。

（图片来源：欧洲风能协会）

上面的示意图中，前两个是传统海上风电，第一个水深在0—30米，成本最低，第二个水深在25—50米，成本较高。

事实是，找到一处近岸极为优质的风场并不是一件容易的事。假设，已经找到了这么一个近海优质风场，之后必然是要大力开发，然而越开发，海水深度就越大，当水深超过50米后，传统海上风电的成本就会急剧升高，以致变得不可行。

怎么解决？浮式风电就是最好的解决之道。

然而，你如果认为，浮式风电是海上风电发展到现在后才出现的创意，那就错了。

因为这种创意并不是那么复杂，早在1972年，就有研究人员提出了浮式风电的设想。只是由于技术难度大，成本造价过高，浮式风电在当时没有得到发展。

是未来趋势吗？

大约71%的地球表面积被海洋覆盖，而全球海上风力资源中的80%又都集中在水深超过60米的海域。

回到标题提到的问题，浮式风电是海上风电的未来趋势吗？

答案是：

如果海上风电要想数十年，甚至上百年持续不断发展下去，那么浮式风电就是海上风电的未来趋势。因为近岸优质风场总有使用完的一天。

还有就是，全球海上风力资源中的80%都集中在水深超过60米的海域。

各种优势

海上风电从固定式走向浮式，恰如笼中鸟飞出鸟笼，让浮式风电一下子摆脱了50米—300米水深的限制，将可开发的风场区域一下子扩大了很多很多倍。

在建设海上风电场的过程中，最大的一个诉求就是尽可能降低发电成本，而降低成本又有多种方式，例如：

需要在风力更加强劲且稳定的海上放置风力发电机，此时，风机无论是白天还是夜里，都能长时间高功率运行，继而实现在相同时间内发出更多的电力。

这一点，浮式风电恰好能满足得很好，因为其摆脱水深的限制后，能在更广阔的海上找到这样的优质风场。

第二个降低成本的方式就是提高风场规模，就是说，在一片狭小、距离海岸就几百米的的海域，如果仅仅只安装了一台风机，那么这样做的成本是很高的。

为了这一台风机，还需要专门铺设一条海底电缆，将其所发的电力传输到陆地。

较大规模的风电

（图片来源：wiki）

然而，若这片海域可供安装的风机数量多，固定式加浮式，一下子安装了上百台风机，那规模就很大了，继而，后期的运营成本，以及其他成本就能降低很多。

而在规模化上，浮式风电天然就具备更大的优势。相比0—50水深的海域，50—300米水深的海域面积实在是要大得多。更有利于大规模发展优质风场。

第三个可以降低成本的地方，就是在安装成本上下功夫。在这一点上，浮式风电反而有一点小优势，而这个优势是其自身属性带来的。

因为浮式风电是可以漂浮在海上的，所以，大可以先在码头安装好，然后使用拖船将其拖运到目标海域即可。

而在码头安装，其好处就是可以利用码头上的各种重型起重装备。

在码头直接吊装浮式风电

（图片来源：中国海油）

将在码头安装好的浮式风电拖运到目标海域

（图片来源：央视新闻）

目前的劣势

上文提到的全是浮式风电的优势。但很显然，浮式风电有其自身的劣势。

上文提到，浮式风电便于获得优质风场，这能降低风电场的发电成本，同时也便于扩大规模，这也能降低风电场的整体成本。

然而，具体到单个浮式风力发电机的制造时，它就没有优势了。别说跟陆上风电相比，就是跟传统固定式海上风电相比，浮式风电的制造成本也很高。

一方面，这是由于相对其他风电，浮式风电起步最晚。另一方面，这是其技术难度高决定的。

研究人员认为，浮式风电的成本并不会随着它的继续发展而低于固定式海上风电，他们认为，随着规模化和技术迭代后，两者的成本都会下降，继而两者的成本差异也将在未来随之缩小。

根据从业研究人员的分析预测，到2050年时，浮式风电的成本将下降近70%。

目前，不少国家都在研制浮式风电，并加大了浮式风电的安装建设。我国也不例外，2022年，中国自主研发的浮式风电，功率为6.2兆瓦的“扶摇号”完成总装，并在水深达65米的广东湛江罗斗沙海域进行了示范应用。

2023年初，中国“海油观澜号”浮式风电下线，在海南120米深水海域完成安装。

目前，我国的浮式风电还处在样机示范阶段。不过，我们有理由相信，随着浮式风电相关产业链的完善，以及规模化和技术进步带来的各项成本下降，浮式风电在未来也许会得到更大规模的发展。