先睹为快！世界首座商用浮式风电场要来了
发布日期：2017/3/2
新闻背景
2017年1月，挪威石油位于Scotland的Pilot Park浮式风电场装机容量30MW，位于苏格兰东北海岸，预计于2017年底投入使用。
该示范项目能够充分利用苏格兰丰富的海上风能资源，在水深超过100米的海域运作，为商业化、规模化的浮式风电场运作展示成本效益和低风险的解决方案。
该风电场5台6MW的风机安装在Spar式基础上并通过锚链固定在海床。风电场占地面积约4平方公里，所处海域平均风速约每秒10米。浮动基础的重量约为3,200吨，包括超过1,000吨的高密度混凝土。
Hywind基础建造组装
项目背景
一直以来想写一点关于Hywind的内容，但是一直没有时间，也欠缺资料。最近闲下来找了找资料，在这里跟大家分享一下。
Polot Park浮式风电场基本资料：
• 位于苏格兰阿伯丁东北方向的英国北海沿岸，距离岸边25公里，水深95~120米，风电场位于两条油气管线之间；
• 挪油拥有75%权益，Masdar拥有剩余的25%；
Pilot Park夹在已有油气管线中间，寸土寸金有木有
• 风电场由5台挪油Hywind Spar基础浮式6MW风机组成，2015年作出投资决定，总装机容量30MW；
• 风机SWY-6.0-154由西门子提供，轮毂高度101米，桨叶直径154米；
• 年平均风速10.1米/秒，输电电压33~36千伏；
• 每台浮式风机间距1千米左右，采用3X1系泊系统，拖曳锚，系泊缆不清楚是使用钢缆-链还是复合缆-链，有可能会配备配重块增加系泊系统刚度；
• 风机基础为Spar，按照新闻说法基础总重3,200吨，包括1,000吨的固定压载；
• 风机基础海上扶正压载，整体拖航至安装地点；
• 项目总投资20亿挪威克朗，相当于9.5亿美元，建成后能够为2万户居民提供稳定供电；
• 预计于2017年底投产，设计寿命25年。
作为国家石油公司的挪威石油，很早就开始布局新能源产业。2001年推出了Hywind浮式风机概念。Hywind是Spar基础浮式风机，采用Spar基础的好处是平台小水线面，运动性能好，极限海况适应能力好，无条件稳性。
挪油2009年推出了2.5MW的Hywind样机，服役于挪威沿岸10km的挪威北海，水深200米，于2009年9月开始运行。自运行以来已经累计发电37.6Gwh，整体表现还是非常好的。服役期间经受住了44米/秒风速和19米最大波高的考验，证明了Hywind的可靠性。
Hywind样机托航
体型大了一圈，成本却降低了60~70%
Hywind若干年稳定的表现也给了挪油信心，最终促成了Pilot Park项目的实现。从挪油的布局来看，Pilot Park项目一定程度上还具备试验性质，技术挑战和概念可行性已经被样机所证明，这个项目背负着项目降低成本的验证意义。
未来浮式风电的市场还是比较广阔，技术挑战退居其次，成本还是主要阻力。
聊聊浮式风机基础
源自于海洋石油行业的验证，当前浮式风机基础无非就是四种：TLP、Spar、Semi，Barge。
这个套路似曾相识
从分析角度讲，浮式风机主要的载荷有：风载、流载、一阶波浪载荷、二阶波浪载荷、叶片覆冰、冰激载荷、重力，分析过程中要考虑空气动力学和水动力学的耦合，比海工浮体分析稍微复杂一点点。
浮式风机主要载荷
浮式风机主要分析流程
最近20年浮式风机成为了研究热点，也有样机建成进行海上实测。主要的有：
• Blue H第一个浮式风机80Kw(2008年)，看上去像是半潜形式的。
• University of Maine(2013年)造了一个1:8的大尺度样机模型在海上进行了实验。基础是三立柱、三浮箱，横撑斜撑支撑，没记错的话好像基础是混凝土的。有兴趣的可以去OMAE搜一搜，有相关的论文发表。
还是很简洁的
• 挪油2009年提出了第一个全尺度的2.5Mw Spar基础浮式风机Hywind，实践证明这个概念相当成功(至少是在北海)。
• 2011年Priciple Power在葡萄牙沿岸45m水深位置建成了世界第二个全尺度浮式风机样机：2MW的Wind Float。风机不对称的放在了三个立柱的其中一个上。整体组装，湿拖安装，也体现了半潜基础形式一贯的优点。但是由于结构不对称，当基础产生较大倾斜的时候需要平台安装的压载设备进行调载调平。样机造价2,600万美元。据报道，2016年25MW Wind Float项目获得欧盟批准，预计2019年能够投入运营。
• 2013年日本也造了两个样机，一个是半潜形式、风机中置2Mw浮式风机，另一个是Spar形式的2Mw浮式风机。
从当前的势头来看，Spar和半潜形式是浮式风机的主流，TLP也有机构在研究，还未见样机投入试验的报道。
Hywind的成功之处
Hywind2009年安装吃水100m，由Technip设计建造，当时预计进行2年的运行测试。Spar基础在海湾中扶正，压载，随后上部风机进行安装，随后整体托航至安装水域，项目花费6,200万美元。2010年遭遇了11m波高的袭击，样机安然无恙。
Hywind From NREL FAST
Spar基础的长运动周期、无条件稳性是Hywind成功的重要保证，但同时也面临着建造、安装的局限。挪威有条件良好的深水港湾，Spar基础的扶正、压载可以在环境条件较好的港湾内进行，换到世界其他海域，有可能安装过程会变得复杂一些。
潜在的VIM影响有可能在一定程度上影响Spar基础浮式风机的安全。挪威海域包括英国北海流速并不像墨西哥湾、中国南海那样能够使Spar平台产生明显的VIM运动，这一点从Aasta Hansteen Spar FPSO不装螺旋侧板可以看出端倪(我记得是不装的，如果说错了也请指正)。VIM对于Hywind浮式风机的影响可能还需要分析与实践的验证。
来源：海洋智慧
