招商工业徐立新：海上风电安装和浮式基础的技术挑战

2019年12月6日-8日，由中国海洋工程咨询协会海上风电分会主办的“2019中国海上风电工程技术大会”在北京召开。500位国内外海上风电专家学者相约首都，发表主题报告及专题研讨，并同期举办“2019年海上风电工程技术奖颁奖典礼”，表彰海上风电工程技术领域的优秀单位、个人，揭晓并颁发2019年度最具影响力的开发、设计、施工、运维、监理等工程技术奖项。

招商局海洋装备研究院总经理徐立新出席大会并发表了题为《海上风电安装和浮式基础的技术挑战》的主旨演讲。

以下为发言内容：

徐立新：我们主要做海洋工程服务提供商也是海洋装备的供应商，我是针对海上风电安装平台以及浮式基础向大家汇报一下我们工作。

从三个方面介绍一下，一是风电的发展，二是技术挑战，三是海上风电穿梭船及浮式安装。

风电发展大家讲的都很多，从统计表上我们也可以看得到，确实风电还是在往前发展，还是不断有项目增加，特别在浮式风电的发展是必然的趋势。

成本上可以看到确实浮式风电要比固定式要成本有所增加，今天上午各个专家都讲到技术创新降本非常重要。从发展的区域来说可以看到数字统计上可以看得到，浮式风机的发展主要在亚太地区，尤其在2024会出现比较大的增幅。

至于说谁在做浮式风机？我们国内在这方面做了很多的研究，也确实做了非常好的成果，整体来说主要集中在国外真正做漂浮式的风电基础，一个是专门做这一块的专门参与商，还有大多是从海上油气行业转过来的。现在已经有的漂浮式基础的形式无外乎就是那几种，还有类似船型、组合式基础，一个基础上多个风机体的，这也是一个发展方向，可以在降本提效方面做一些工作。

下面讲一下技术难点，我们怎么考虑浮式基础设计，漂浮式风电基础就那几种，半潜、SPAR等，原来海工上面的东西不能直接完全应用到我们漂浮式基础设计中来，特别是两个体，一个是基础还有风机本身，它们是被不同物理机制控制着性能，这两块是不能完全一致处理的，这个也存在尺度效应和耦合的问题，今天各位专家讲到一体化设计是共识，这个确实非常重要，一体化设计确实是非常难的，不光从设计角度也是从研究的角度，在模型试验、数字分析上都是有非常大的挑战。

讲一下模型试验，不管什么设计，漂浮式也好是从海工过来的，首先有模型试验才能论证可靠性和准确性，漂浮式风机这里面确实有很大的不同，风机风动特性和下面基础平台特性这个很难耦合，很难用一个方法模拟，这个机制是不一样的，在模型试验验证过程中风机气动部分目前基本上还是用简化的方法，但是这也就造成了可能我们的模型试验结果的准确性和可靠性是受到影响的。试验方法这里特别想强调的就是上面和下面的耦合效应，如何解决耦合和尺度效应的问题，有两种方法，一个是等效风洞载荷作用在平台模型上面，还有一种就是结合数字模拟以及实时的风洞来产生一个实时的风载来做模型试验，基本就这两种，一种是等效的风力载荷可以用平均的推力，也可以用几何相似模拟载荷，或者是用一个不等效但是产生等效力的方法，基本上是这样的几种形式。特别想强调的就是真正能够比较准确或者是比较精确和真实的反映模拟，能够验证我们的计算方法、设计方法是实时混合模型更重要，换句话说我们有真实的模型，基础本身是一个真实的物理模型，而基础上面风机的载荷是用真正数字模型模拟过来来耦合进行的方法，这样可以更有效、更精确分析这方面的问题。这个说的容易，但是实际上还是有很大难度的，首先这个试验方法本身就非常复杂，而且到目前为止真正漂浮式基础的应用还只在欧洲做成了一些案例，因此在试验方法也是只有在欧美那边有一些先例，我们国内还没有做这样真正的案例，这一块也是我们要去发展的。

风电气动效应的实施模拟用简化方法的，这中间包括理论的问题，简化方法的时候模拟用的是开发出来的一些软件，但是基本上这些都是基于势流理论，真正在失效的条件下性能是不一样的，对势流理论和试验方法的适用性和可靠性有非常大的挑战。实测的全尺度数据是对于模拟和试验最有效的校正标准，全尺度监测数据还是很有限很难达到的。这是给的一个例子，日本的一个项目，中间这个图上可以看到最传统的问题尺度的效应还是非常有挑战，试验结果和测试结果相差非常大。

风机工作是在不同风速下效率是不一样的，有一些耦合机制的问题，浮式跟固定式还是不一样的，这个是一直动的，动腰产生负阻尼的时候不稳定对我们带来挑战，减少负阻尼我们就是能够让这个平台基础最小化运动，还有就是优化叶片螺距调控方法。耦合方面这一块大的挑战一是不能忽略还有就是全尺度一体化设计，这方面做会更好。

下面介绍一下浮式安装，讲一下新型的浮式安装船，这针对大功率8兆瓦以上到12兆瓦进行设计开发的，有非常好的快速性，一体化设计一体化安装改变传统的安装方式，节省了很多时间和风险，这些东西都可以在岸上完成。也可以减少很多像自沉式安装的风险，可以提高效率。

在自沉式安装船的情况下一般我们都可能会有比较多的天数能够完成一台安装，如果我们现在用这个一体式的安装在2个多小时里面就可以完成，它可用于风机的拆解和更换升级，像油气开发一样，最终将来的趋势风机机组可持续的拆解和再循环是必然的。还有可以用于超深水浮式风机安装，可以在近岸或者岸上弄好，这个不受到水深的限制。这是一个例子，可以看到我们在运动性能上有非常好的优势。

总结一下，浮式风机开发趋势是必然的，我们也必然需要通过技术创新来降低我们的成本。漂浮式的风电基础设计不能完全复制海工平台的设计方法及经验，模型试验中尺度效应的克服与风机/浮式基础的全尺度一体化设计是其中两项最为突破的技术挑战。我们这个安装时间可以达到高效安全，可以达到2小时一台。

以上是我的介绍，谢谢各位。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）