夏尔特拉太阳能科技：漂浮式风电平台设计经验

2017年10月16日-19日，2017北京国际风能大会（CWP2017）在北京隆重召开。在17日下午举行的“海上风电技术论坛”中，来自夏尔特拉（北京）太阳能科技有限公司的范会渠先生分享了漂浮式风电相关内容。

以下为演讲实录：

主持人周志刚：好，今天的第七位演讲嘉宾是范会渠先生，范总是夏尔特拉（北京）太阳能科技有限公司，有近十年的海洋工作，主要海洋浮式平台的设计，请大家掌声欢迎范总。

范会渠：各位来宾，下午好，非常荣幸能够有这个机会参加这个论坛，因为前面翟总讲得非常好，非常大的层面，我就非常细节的技术讲讲漂浮式风电这方面的问题。

简单提一句我们公司是干吗的，我们公司法语是Ciel&Terre，我们专门做漂浮的，我们做漂浮机组风电方面的工作，因为时间有限，不展开讲。

第一方面是漂浮风电的趋势，第二漂浮风电的技术共性，第三个是从技术设计方面一些常用的套路。

这幅图是来自最新的2016年漂浮风电技术四场报告，从这个横坐标来看就是时间，到2017年也算是一个比较重要的时间节点，之前更多的都是一些实验性质的，带测试性质的，然后这个是第一个商业化的漂浮风厂的应用，前景是很好的。

随后是代表项目，前面是英国，6个漂浮风电，四季度建成。然后从概念研究，一直到工程实践，也是一个漫长过程，从历史数据来看，实际上在2007年欧洲已经在做实验的漂浮平台，最初从80千瓦开始，实际上是这个项目的前奏，最后才走到这一步。

另外要提到一点说，实际上海上风电不管是漂浮的还是固定的，有各自使用范围的。漂浮风电有一个比较大的技术判断标准，到50米以上水深，从经济性角度考虑，应用漂浮风电有更多优势，但是目前来说，是这样一个划分。

然后接下来介绍一下漂浮风电基础，我们公司只关注基础，风机对我们来说是上面一个载体，这里面我们从漂浮的基础来做一些分享和探讨。

从漂浮风电系统组成来看，实际上由哪些部分组成？主要起什么作用？实际上整体来讲漂浮技术是比较大的结构体，最首要要求能够提供浮力，能够把整个风机叶轮漂到水面上，因为在海上，性能要好，有风浪有比较好的响应，影响到风机的发电效率，其他安全方面一些。

然后再进一步来，这样一个漂浮系统，因为是漂浮的，这种情况必须要固定中，但是在海上，我们的漂浮系统是在平衡位置附近来移动，再接下来从系统功能上来考虑需要一些辅助设施，对于一个漂浮系统来说，它是要有一个压载的系统，因为这个压载对漂浮系统是非常重要的，调整重心，调整平台，保证平台稳性，保证平台在海上不会翻倒，因为风机很高，有很大的弯矩。

另外在安装过程中怎么拖到目标海域？这个有一个更小的支持的系统，这个讲一下漂浮风电的基础由哪些部分组成，我之前从海洋工程出来的，这里面有相同的，漂浮风电来说，尤其在基础来看，属于海洋工程的另外一个分支，海洋工程发展比较全面，发展比较深的是海洋油气，工业发展比较好，但是实际上风电这些年做得比较好，在海洋油气上做的技术经验，慢慢转到海上风电方面。从海洋漂浮，是陆上风电经验和海上浮式，进行了一个优化，是这样一个技术归属。

然后接下来就是说，就像海洋浮式平台一样的特征和要求，有不同的海洋平台类型，实际上浮式风力也一样，也有一些不同类型，从我们刚才讲，这个浮式平台在水面上首先能漂浮起来，其次不能倒，如果倒了就达不到目的。

从满足平台不倒，从技术角度有几个方面实现，第一个是压载稳定性，我要把浮式平台重心弄得比较低，受风以后可以偏，但是可以收回来，这个图片最右边，平台里面的SPAR类型，这是一种类型，立柱式的，然后半潜式的，因为有几根柱子在水面上，偏了以后，它会自己通过浮力再改正，所以叫浮式稳定的一种类型。还有最左边的叫系泊稳定。

实际上也是这几种，有的是几种方向组合，但是主流的海洋工程上比较用得上，经过工程实验的，除了船型的，基本上就这三类。

接下来稍微把这几种形式做一下介绍，前面张力腿平台，是垂直系泊的，垂直系泊海底的锚固点非常强的，它偏了之后还能改过来，但是它的浮力对水位变化还是非常敏感的。

然后中间是半潜式平台，它的浮力选择形式是非常多样的，它的稳定性要求是比较高的，在设计过程当中，有时候是控制工况，或者你要花很大的技术代表才能搞定。

然后立柱式平台，类似于水面的不倒翁，它的系泊系统选择方式也比较多，看具体情况，然后呢再具体讲一下每个平台的特征，实际上张力筋腱，张力腿要求比较高，还有从设计的角度要避免偏得过狠，有一根会松，松了以后也是灾难式的影响。

半潜式平台有一个比较大的优点，它可以在船坞里做好，直接拉过去连，可以节省一些海上施工安装的费用，但是为了实现稳定性，现在一些比较多的半潜平台，压载不是被动的，是主动的，偏了及时打水，压过来，所以半潜平台实现有一定难度和技术要求。

然后立柱式平台，它如果受风和波浪会偏，偏了以后会对风机和叶轮姿态有影响，对风机发电都会有影响。另外它因为是一根细长的柱子，它的作业水深会更深一些，它的柱子都是平着在水面上拖来拖去，肯定是在水上吊装的。

然后再简单介绍一下，站在海洋工程角度来看，从设计流程这个角度，其实各行各业基本上大同小异，但是漂浮风电有一个不太一样，它有一个海上缩比的样机，甚至在海上观测很多年，这是一个过程，这个过程甚至达到十年，甚至更久。

另一个纬度比较简单了，我们有什么样的设计输入，从设计输入，一般都是业主也好，委托第三方，资料拿出来，配合整机参数，设计单位，这个过程当中一般会选一些第三方，像浮式基础也会有第三方来，一方面做第三方要求来，会有第三方参与设计。

然后从设计的流程上，设计的深度，这个阶段解决的问题，具体某个海域，我选哪一个平台类型，主流的有那么多类型，甚至还有一些变种，要选哪一种浮式机组的形式呢？这个问题走完了就应该有一个结论，这个项目我选张力推平台，然后再细化，基本设计，然后到详细设计，整个这个过程走下来，这是比较笼统的主线。

我比较认同翟总讲的一体化设计，因为浮式设计，上面风机、塔架这是一体的，最好是几个单位一起来做，非常赞同刚才翟总的看法和观点。

对一个比较大的工程项目，在设计的时候的确有很多因素影响的，这里面首先先从技术角度来看，整个风场这块怎么规划的，另外海域水深、潮位信息，以及当地风的条件，因为我们基础在水面上的，我们还要考虑波浪、水流，甚至在北边还要考虑冰，还要考虑地质条件。

另外设计标准，我们单纯从基础上来讲，我们有些是国家的，甚至是地方的强制性法律法规，另外技术方面的，像这种浮式机组，我们选国内的CCS，还是DNV，这个要一致的，具体一些技术细节，一些设计流程、理念上还是有差异的，一开始定好了还是有影响的。

像浮式平台，应该说各家都有自己的专利，你做自己的项目，还要考虑你选什么样的类型，还要考虑知识产权的问题，以及对应的施工安装都有影响。

另外海洋工程施工的成本，运输的成本占了很大的比例，一开始锁定相应的施工资源，来进行设计你的方案，有时候你的方案呈现出的形式是配合海上施工安装的，这个都是很明确的。

然后对浮式风机机组牵涉到很多专业，核心专业是保证结构的强度安全，经济性也是决定性要求。

然后前面讲要实现这些方面，主要也是两个大方面，一方面是性能，一个方面是结构。我们把它作为一个整体来看，就是说有风有浪的话，整体来运动，对你风机作业的效率都有影响。

还有结构，说简单就是一个铁筒子，说复杂了从技术上要保证强度，要保证服役期的疲劳，有些地方的疲劳也是关键的。

另外还有就是说浮体性能专业和浮体专业，安装运输过程当中有很多特殊的工况，这两个工况要相合衔接。

浮体专业是保证性能，结构核心是解决结构的疲劳，两个专业有各自的战术性目的，结构这方面要确保整个浮式基础的结构性安全。

然后前面讲的，公司自己也有自己的动作和安排，我们自己也在做浮式风电，概念开发和原理认可，另一方面我们在漂浮基础这一块，在专利这一方面有我们自己的布局。

再说一下我特别认同翟总讲的，设计是一体化的设计，我们虽然把设计放在漂浮的基础上，我们希望跟国内同行，尤其是整机，把风电这块贡献我们自己的力量，谢谢。

（发言为现场速记整理，未经本人审核）