原创 莫小雅 北极星风力发电网
由陆向海、由浅到深、由固定基础变漂浮式平台...全球风电深远海方向已定，漂浮式的经济性凸显。
据克拉克森研究数据统计，目前全球规划中的漂浮式海上风电项目超150个，装机总量超100GW。GWEC最新报告预计，全球漂浮式风电将从2020年的17MW增加到2030年的16.5GW。2022年DNV全新报告《漂浮式海上风电：未来5年》指出，到2050年，全球漂浮式海上风电项目装机量将高达264GW。
虽然我国海上风电起步较晚，但随着潮间带、近海资源开发趋于饱和，走向深远海是发展必然。国家气候中心数据显示，深海风资源总量约10亿千瓦，相当于近海风资源的2倍，发展潜力巨大。
中国海上风电今年正式迈入平价，业内普遍认为，面向深远海，除风机大型化外，漂浮式在海上风电投资降本方面更具优势。
然而，漂浮式风电目前尚处于初步发展阶段，面临的关键技术挑战有很多，包括风机、基础+系泊、动态电缆、升压换流站、运动相应的耦合分析等。
图片来自“DNV”官网
有业内人士表示，漂浮式研究的思路包括两种：一是以风电装备的思路开展设计，将浮式平台视作特殊的基础支撑形式，一是以海工装备的思路开展设计将风电机组视作水面结构物。但无论哪一种思路，漂浮式风电的研究都需要将风电技术和海洋工程技术深入融合。
自13年前，DNV 就一直致力于海上漂浮式风电发展，并领导着该行业相关要求和标准的制定，目前全球有超过一半的海上漂浮式风电试点项目都按照DNV的标准来进行设计的。
DNV还担任了12个漂浮式风电场交易的技术顾问，并参与了诸多浮式风电场合作研发和产业项目，如CONFLOWS、WIN WIN、LIFES50+，以及为浮式风机分析提出了一项全新的联合产业项目（JIP）。
图片来自“DNV”官网
与近海固定式海上风电（单桩到导管架）相比，漂浮式风电设计、分析等全过程环节更加复杂，并且更加依赖于计算能力，因为分析必须考虑浮体水动力学和系泊载荷。更精确的早期设计尤为重要，以避免与最终设计值产生较大偏差，从而给企业带来巨额的成本损失。
作为漂浮式风机集成负载分析高级工具供应商的领先者，早在20世纪50年代，DNV就已致力于研究更高效的船舶与海洋结构物的有限元分析课题，并于1969年正式发布了第一代突破性的强度分析软件Sesam。
Sesam是用于海上风电结构的先进工具，可以提供贯穿海洋结构物整个生命周期的管理，进行高效的初始设计、结构的重新评估、改建和维修、运营阶段的分析计算，应急响应直至最后的拆卸与报废。截止2022年，Sesam已经积累了50+年全球应用的成功经验。
DNV漂浮式风机设计工作流程
国际工程公司COWI是DNV风机软件解决方案Sesam的领先用户，该公司在海上风电基础设计市场处于领先地位。COWI目前在台湾地区和欧洲运行有多个海上风电项目，据介绍，其在每个阶段都使用 Sesam，包括概念设计、风机基础载荷计算、耦合分析和仿真等，能精确捕捉漂浮式风机的复杂动态响应。借助Sesam解决方案，工程师在几小时内可测算数千个载荷工况案例，一天内可运行多次，极大加快设计进程迭代，降低风险、缩短了交付时间。
COWI的高级工程师和项目经理Erlend Gjelstad Jakobsen对DNV给予了高度认可，“Sesam可以为我们设计的应用程序实现量身定制，更精确的初始设计，更好的负载表现和更优化的基础设计，让概念更接近最终设计，降低成本风险的同时，能更好的为客户创造价值。”他说到，“海上风电市场发展迅速，企业需要快速适应，Sesam可以满足市场的预期。”
随着8-10MW海上风机逐渐成熟，为降低风场开发投资成本，业内也更趋向于开发10-20MW的大型风机，大功率浮式风机在降本也越来越具有优势。
针对这一趋势，2020年，COWI向一个创新研究项目捐赠了325万丹麦克朗，以开发更有效的漂浮物设计方法。该项目被称为 EMULF——“超大型浮动风机的有效数值方法”，由COWI与挪威科技大学 (NTNU)、丹麦技术大学 (DTU) 和挪威船级社DNV四方合作开发。
EMULF项目的目的是开发一种特定于浮动风系统的有效数值方法，降低浮体制造和安装的成本，旨在用于设计未来超大型风机的柔性浮体时模拟空气动力学和流体动力学载荷和响应的耦合，目前已经取得了积极的成果。
当前，漂浮式风电面临的挑战在于成本和固定式风机相比，仍然较高。随着技术创新和示范项目的应用，海上浮式风电正在走向成熟，商用开发加速。据欧洲风能协会保守预计，到2050年，漂浮式机组成本将下降38%。DNV拥有行业领先的4000多名专家团队，将不断开发服务和解决方案，以支持安全、可靠和具有成本竞争力的项目，并通过提供全生命周期的工具，努力推动浮式风电项目的商业化。