適用于過渡水深的漂浮式風電機組的研究

上海綠色環(huán)保能源有限公司 ■ 俞曉峰

上海電氣風電集團有限公司 ■ 李輝* 馬文勇

0 引言

隨著世界能源格局的調(diào)整和風電技術(shù)的發(fā)展，近十幾年海上風電得到了快速發(fā)展。鑒于漂浮式風電機組適用水深的范圍更大、安裝費用低、易拆除、對居民生活影響小等優(yōu)點，近年來，越來越多的海上風電示范項目都在開展漂浮式風電機組的研究。由圖1可知，雖然海上風電場的工作水深、單機容量及離岸距離都在逐漸增加，但其工作水深大部分還是集中在50 m以內(nèi)。目前漂浮式風電機組的工作水深大部分在60 m以上，由圖2可知，漂浮式風電機組在深水區(qū)(〉80 m)的經(jīng)濟性更加明顯，而對于水深介于30～60 m之間的過渡水深，若采用漂浮式風電機組，需采用技術(shù)上可行、經(jīng)濟性可與固定式匹敵、安全性與可靠性兼顧的方案才能具有良好的市場前景。

圖1 全球海上風電項目水深與離岸距離關(guān)系圖

圖2 不同風電機組基礎(chǔ)成本與水深關(guān)系圖

本文通過對比分析國內(nèi)外已有的適用于過渡水深的漂浮式風電機組項目，旨在了解此種漂浮式風電機組的設計難點，從而選擇和設計出適用于我國的過渡水深的漂浮式風電機組。

1 漂浮式風電機組的總體設計

1.1 漂浮式風電機組的種類

在漂浮式風電機組20多年的設計和發(fā)展過程中，各國學者和研究人員提出了多種方案，其中最核心的問題主要體現(xiàn)在以下3個方面：

1) 1個漂浮式基礎(chǔ)上安裝單個還是多個風力機？

2)風電機組是采用水平軸還是垂直軸？

3)是采用帶風向標效應的轉(zhuǎn)塔式基礎(chǔ)還是具有偏航功能的常規(guī)錨固基礎(chǔ)？

以上3方面是相互關(guān)聯(lián)的，當確定了1個基礎(chǔ)上安裝多個風力機后，采用帶風向標效應的轉(zhuǎn)塔式基礎(chǔ)將是必要的，因為只有這樣才能更好地使相鄰風力機不處在其他風力機的尾流中，發(fā)電量才會更高。而風電機組是采用水平軸還是垂直軸則主要取決于技術(shù)成熟度、整體安全性與經(jīng)濟性。

1)多風力機的漂浮式風電機組的概念。多個風力機的漂浮式風電機組的設計可以構(gòu)成一個更大的捕獲風能的系統(tǒng)，功率可以是原來單個風力機的3～5倍。如圖3所示，這樣的多風力機的漂浮式風電機組在獲得較高額定功率的同時，將會有更好的經(jīng)濟效益。但是，這樣的設計方案需要一個更大的漂浮式基礎(chǔ)才能保證整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時，1個基礎(chǔ)上多個風力機間的電力傳輸和水密要求將會使基礎(chǔ)造價和電力設備成本增大。

圖3 多風力機的漂浮式風電機組概念圖

2)垂直軸漂浮式風電機組的概念。垂直軸漂浮式風電機組的概念的提出比水平軸的要晚些，因此其技術(shù)成熟度和商業(yè)化程度較低。垂直軸漂浮式風電機組不需要復雜的偏航系統(tǒng)，很小的啟動力矩就可以使其產(chǎn)生電能；而且垂直軸漂浮式風電機組可將發(fā)電機放至基礎(chǔ)內(nèi)部，從而簡化塔架的結(jié)構(gòu)設計。但是，垂直軸漂浮式風電機組的葉片在旋轉(zhuǎn)過程中，攻角變化范圍非常大，所以葉片旋轉(zhuǎn)一周時的受力非常復雜，結(jié)構(gòu)受力很大，機械振動幅度很大，當使用大功率發(fā)電機時，自身結(jié)構(gòu)強度難于設計；同時，垂直軸漂浮式風電機組的控制和剎車問題突出，容易發(fā)生失速。

圖4 垂直軸漂浮式風電機組概念圖

3) 轉(zhuǎn)塔式系泊的漂浮式風電機組。采用轉(zhuǎn)塔式系泊的漂浮式風電機組主要是針對多風力機的漂浮式風電機組而言。相較于傳統(tǒng)的分散式系泊方案，轉(zhuǎn)塔式系泊方案面臨如何使風電機組永遠對風的問題，尤其是在部分機組發(fā)生故障不能正常工作，或風、波浪和海流不在同一個方向時，風電機組不對風的現(xiàn)象在低風速區(qū)域更容易發(fā)生。

綜上所述，對于一個風電場而言，無論是從技術(shù)成熟度還是從安全性與經(jīng)濟性方面考慮，最好的選擇是采用分散式系泊的漂浮式基礎(chǔ)、安裝1臺大功率水平軸風力機。

圖5 轉(zhuǎn)塔式系泊的漂浮式風電機組

1.2 環(huán)境條件

環(huán)境條件對于漂浮式風電機組的選型、基礎(chǔ)設計、施工安裝起著決定性作用。本文以我國東海沿海海域環(huán)境條件為參考，具體環(huán)境參數(shù)如表1所示。

表1 環(huán)境條件

1.3 漂浮式風電機組基礎(chǔ)形式及應用

1.3.1 幾種常見的漂浮式風電機組基礎(chǔ)形式

漂浮式風電機組的基礎(chǔ)大多與移動式海洋石油平臺相似，如圖6所示。風電機組的成本和復雜的荷載效應對其基礎(chǔ)的設計提出了更高的要求，尤其是漂浮式風電機組所在水深介于淺水與深水之間的過渡水深區(qū)域時。

由于立柱(Spar)式基礎(chǔ)要求水深較高，不適用于過渡水深區(qū)域，結(jié)合表1給出的環(huán)境條件，本文介紹了以下6種應用這幾種基礎(chǔ)形式的方案。

圖6 不同漂浮式風電機組基礎(chǔ)設計方案

1.3.2 漂浮式基礎(chǔ)形式的6種應用方案

1)船(Barge)式——浮筒(Buoy)式方案。浮筒式漂浮式風電機組基礎(chǔ)的概念來源于海洋工程中浮標的設計，如圖7所示。該設計方案采用一個大直徑浮筒作為基礎(chǔ)，周圍用懸鏈系泊。出于穩(wěn)定性的考慮，浮筒的直徑約為37 m，吃水約4.5 m，同時需要3000 t左右的壓載來降低重心。

圖7 浮筒式漂浮式風電機組基礎(chǔ)

2) Barge式——阻尼池(Damping Pool)式方案。阻尼池式漂浮式風電機組基礎(chǔ)由法國Ideol公司設計，如圖8所示。該方案適用的最小水深為30 m，基礎(chǔ)采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，利用環(huán)形水池結(jié)合內(nèi)部艙室壓載和阻尼設備構(gòu)成阻尼池技術(shù)，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)材料可采用全混凝土或全鋼結(jié)構(gòu)，吃水在7～8 m，主尺度和排水量根據(jù)風機組功率等級和環(huán)境條件進行改變。2017年，法國Ideol公司采用此方案安裝了一臺2 MW的樣機。

圖8 阻尼池式漂浮式風電機組基礎(chǔ)

3)半潛(Semi-Sub)式——WindFloat方案。WindFloat的設計方案由美國Principle Power公司設計，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用全鋼設計，三立柱與斜撐有效組合，并將風力機安放在1個立柱之上，有效地減少了鋼材用量；同時基礎(chǔ)內(nèi)部安裝縱橫搖調(diào)節(jié)系統(tǒng)，基礎(chǔ)底部安裝垂蕩板增加阻尼，有效減小了整體運動響應，提升了發(fā)電量；該基礎(chǔ)吃水在20 m左右，排水量為7000～8000 t。美國Principle Power公司，于2018年在葡萄牙安裝了一臺2 MW的樣機。

圖9 WindFloat漂浮式風電機組基礎(chǔ)

4) Semi-Sub式——Navy Energies方案。Navy Energies半潛式漂浮式風電機組基礎(chǔ)由美國Navy Energies公司設計，基礎(chǔ)是鋼結(jié)構(gòu)與混凝土相結(jié)合，總重量在7000～8000 t；若采用全鋼結(jié)構(gòu)，重量需為3000 t。基礎(chǔ)吃水約為18 m，運輸吃水為8.5 m，易于在船廠建造和碼頭組裝及運輸。

圖10 Navy Energies半潛式漂浮式風電機組基礎(chǔ)

5)張力腿(TLP)式——Blue H方案。Blue H的張力腿式漂浮式風電機組設計方案是世界上第一個將概念樣機化的方案。但是該設計是針對兩葉片風電機組開展的研究，與目前主流三葉片水平軸風電機組不匹配，所以這個設計擱置了很多年，直到2015年，針對三葉片大功率風電機組的設計方案重新被提出。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用張緊式系泊，張力筋腱采用錨鏈，根數(shù)為3～6根，結(jié)構(gòu)用鋼量不到2000 t，在位系泊系統(tǒng)在完好狀態(tài)時具有絕對穩(wěn)性，但是錨固基礎(chǔ)受地質(zhì)影響較大，運動響應受水深與系泊系統(tǒng)的影響明顯。

圖11 Blue H張力腿式漂浮式風電機組基礎(chǔ)

6) TLP式——TLB方案。TLB方案由美國MIT公司與Alstom公司聯(lián)合設計開發(fā)，結(jié)構(gòu)形式簡潔，是過渡水深采用張力腿式基礎(chǔ)設計的典范。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)吃水根據(jù)排水量、預張力與總體響應調(diào)整，結(jié)構(gòu)用鋼量不到2000 t；系泊系統(tǒng)無冗余設計，張力筋腱采用高強度合金鋼管，外伸的懸臂結(jié)構(gòu)采用桁架結(jié)構(gòu)設計。

圖12 TLB張力腿式漂浮式風電機組基礎(chǔ)

2 6種方案的對比分析

根據(jù)上述6種漂浮式風電機組基礎(chǔ)設計方案，結(jié)合目標海域環(huán)境條件，本文將從總體尺寸與重量、總體性能、系泊系統(tǒng)與錨固系統(tǒng)、荷載與控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設計、 成本等方面進行對比分析。

2.1 總體尺寸與重量

表2為風電機組基礎(chǔ)6種設計方案的總體設計參數(shù)對比。通過表2可知各種設計方案鋼結(jié)構(gòu)重量、吃水與排水量等信息。單從用鋼量來看，張力腿式基礎(chǔ)最少，但與船式和半潛式基礎(chǔ)相差并不多，因為大部分重量是可以用壓載水和混凝土來補償?shù)摹埩ν仁斤L電機組基礎(chǔ)由于自身重量小，相對其他2種基礎(chǔ)形式重心偏高。

2.2 總體性能

本文在參考國外已有項目并進行初步分析的基礎(chǔ)上，對6種方案的總體性能進行了總結(jié)。

表2 總體設計參數(shù)對比表

1)浮筒式的概念來源于海洋工程單點系泊系統(tǒng)，但是由于漂浮式風電機組的重心較高，使系統(tǒng)垂蕩的固有周期在9 s左右，橫搖、縱搖周期在13 s左右，這個周期剛好處于波浪能量集中的范圍內(nèi)(5～15 s)，因此，這個設計方案從運動上來講不是很友好。從穩(wěn)性的角度來看，要保證這個設計安全，浮筒的直徑要做的很大，結(jié)構(gòu)內(nèi)部需要大量的艙室來裝載壓載水或固態(tài)壓艙物才能補償運動中自由液面的損失，系統(tǒng)才會具有足夠的穩(wěn)性。因此從技術(shù)可行性來看，浮筒式并不是很好。

2)阻尼池式的概念來源于航海領(lǐng)域的船舶減搖水艙和圓筒形漂浮式生產(chǎn)儲油卸油裝置(FPSO)的設計，這個基礎(chǔ)的橫搖、縱搖固有周期在14 s左右，但可以通過中間阻尼池增加阻尼，內(nèi)部減搖水艙等手段來減少整體的運動響應，從而使系統(tǒng)的設計滿足風電機組發(fā)電的要求。為了控制垂蕩運動，在環(huán)形浮筒的周圍增加適當?shù)聂褒埞牵捎行Ы档痛瓜蜻\動。這個概念的出發(fā)點是在過渡水深區(qū)域采用漂浮式風電機組，因而主體結(jié)構(gòu)可采用全鋼結(jié)構(gòu)、全混結(jié)構(gòu)或二者相結(jié)合的方式，這樣的設計可適應不同的水深、風電機組和環(huán)境條件。從穩(wěn)性的角度來看，為了保證系統(tǒng)足夠穩(wěn)定，基礎(chǔ)總重量在8000 t。該設計方案在目前比較可行，只是技術(shù)成熟度還需進一步驗證。

3)WindFloat概念來源于Semi-Sub式石油平臺，該設計根據(jù)風電機組的特點進行了優(yōu)化，風力機安放在角立柱上，從而減少了冗余和用鋼量；但從穩(wěn)性上看，基礎(chǔ)內(nèi)部需要配備閉環(huán)的壓載調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以配合優(yōu)化控制系統(tǒng)，時時保持系統(tǒng)的浮態(tài)來應對風機荷載和波浪荷載的變化，從而保證發(fā)電量。WindFloat水平方向和橫搖、縱搖固有周期與半潛式平臺類似，都可以避開波浪周期范圍，但是大的垂蕩運動需要在基礎(chǔ)底部增加阻尼板來克服。該方案已經(jīng)過多年測試，從技術(shù)可行性和安全性來看，滿足設計要求。

4)Navy Energies的設計與WindFloat相似，不同之處在于，Navy Energies是將風力機放在中央立柱上，這樣會增加基礎(chǔ)用鋼量和排水量，對于大功率風電機組而言，其基礎(chǔ)排水量會接近10000 t。但從穩(wěn)性的角度來看，其壓載調(diào)節(jié)系統(tǒng)不用像WindFloat那么復雜就可達到穩(wěn)性的要求。該方案的底部浮筒可采用混凝土材料，這樣整個基礎(chǔ)既可采用全鋼結(jié)構(gòu)，也可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，從而可適應不同的水深和環(huán)境條件。但該方案存在的問題主要是其垂向運動響應較大，需要添加阻尼板或舭龍骨來減少振動，而且其在技術(shù)成熟度方面還需進一步驗證。

5)Blue H的張力腿式設計方案采用張緊式系泊，浮力與重力的差值受張力腿預張力和平臺運動響應的影響。通過增加垂向剛度，降低系統(tǒng)橫搖、縱搖與垂蕩運動固有周期，使得系統(tǒng)只在水平面內(nèi)具有順應性，這樣從風電機組控制角度考慮與海上固定式風電機組變化不大。從穩(wěn)性角度來看，Blue H方案在張力筋完好狀態(tài)具有非常好的穩(wěn)性，但在張力筋破損狀態(tài)的穩(wěn)性還要看系泊系統(tǒng)設計的冗余度，也就是說，其穩(wěn)性存在潛在隱患。這個設計方案的優(yōu)勢在于用鋼量比Barge式和Semi-Sub式少，固定式風電機組技術(shù)容易轉(zhuǎn)移到漂浮式上。但TLP式基礎(chǔ)設計方案受水深和水位影響極大，在過渡水深區(qū)域，平臺縱蕩和橫蕩的固有周期變小，容易處在波浪能量集中周期范圍內(nèi)；而且，當水平位移較大時，系泊系統(tǒng)的材料采用鈦合金鋼管時不一定能滿足轉(zhuǎn)角要求，而采用錨鏈系泊時，系泊系統(tǒng)自身的強度又難以滿足要求。因此，這個方案從技術(shù)可行性和安全性角度考慮，還不適用于過渡水深區(qū)域。

6)MIT&Alstom設計的TLB方案采用了張力腿上移的想法，主要是為了增加水平方向運動固有周期，從而間接提高系泊系統(tǒng)轉(zhuǎn)角要求限值。雖然從運動周期上符合了設計要求，但是系泊系統(tǒng)無冗余設計，使整個系統(tǒng)在張力筋破損時穩(wěn)定性風險較大。這個設計方案整體用鋼量少，但整個系統(tǒng)的重心較高，仿真結(jié)果和可行性還要通過實際試驗進行驗證。因此，這個方案在技術(shù)上可行，但可靠性和技術(shù)成熟度還需要進一步驗證。

2.3 系泊系統(tǒng)與錨固系統(tǒng)

以上漂浮式風電機組基礎(chǔ)的6種設計方案都需要通過系泊系統(tǒng)實現(xiàn)風電機組基礎(chǔ)與海底錨固系統(tǒng)的連接，不同的基礎(chǔ)形式所匹配的系泊系統(tǒng)不同，產(chǎn)生的響應也不同。從表3可以看出，相對于張緊式系泊，懸鏈式系泊適用范圍更廣泛，材料種類豐富，安裝方便，成本相對較低。

表3 系泊系統(tǒng)與錨固系統(tǒng)對比表

2.4 荷載與控制系統(tǒng)

漂浮式風電機組的環(huán)境荷載主要包括上部機組荷載、下部基礎(chǔ)與系泊系統(tǒng)的波浪荷載和流荷載。由于極端環(huán)境條件的差別，最危險工況可能出現(xiàn)在發(fā)電狀態(tài)，也可能出現(xiàn)在空轉(zhuǎn)狀態(tài)。針對不同的漂浮式基礎(chǔ)形式，結(jié)合自身的運動特點進行相應的控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)及系泊系統(tǒng)優(yōu)化才能達到最優(yōu)。相對于固定式風電機組，漂浮式風電機組受到的荷載更加復雜，如何更好的將漂浮式風電機組受到的風浪流荷載與系泊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)進行一體化仿真模擬，是漂浮式風電機組設計的關(guān)鍵。漂浮式風電機組不僅要關(guān)注整體6個自由度的運動響應(位移和加速度)，還要控制上部機組自身的荷載水平滿足結(jié)構(gòu)要求；而控制系統(tǒng)執(zhí)行變槳和偏航操作時，要輸入基礎(chǔ)運動響應信號才能實現(xiàn)最優(yōu)化設計。

根據(jù)國內(nèi)外研究機構(gòu)發(fā)布的大量研究成果，對Barge式、Semi-Sub式和TLP式3種漂浮式風電機組的荷載與控制系統(tǒng)優(yōu)化，得出如下結(jié)論：

1)風電機組的荷載主要還是由風主導，不同基礎(chǔ)形式風電機組極限荷載量級經(jīng)優(yōu)化后處在一個量級上，但無論采用哪種基礎(chǔ)形式，其量級都比固定式大。

2)Barge式和Semi-Sub式基礎(chǔ)由于運動響應大，二者產(chǎn)生的塔筒疲勞荷載要比TLP式大一些。塔筒荷載同時受到風和浪的影響，隨著風速增加，波高增加，波浪對塔筒荷載的影響加大。

3) Barge式和Semi-Sub式基礎(chǔ)荷載主要受波頻和低頻荷載控制，而TLP式基礎(chǔ)荷載主要受波頻和高頻荷載控制。

4)漂浮式風電機組控制系統(tǒng)優(yōu)化主要調(diào)節(jié)變槳速率、比例積分參數(shù)Kp與Ki等參數(shù)，Barge式與Semi-Sub式漂浮式風電機組主要采用恒扭矩控制，而TLP式漂浮式風電機組主要采用恒功率控制。

5)對Semi-Sub式和Barge式漂浮式風電機組，優(yōu)化后控制策略產(chǎn)生的運動響應要比優(yōu)化前大，但優(yōu)化后產(chǎn)生的機組荷載要比優(yōu)化前小；優(yōu)化后控制策略在額定風速區(qū)產(chǎn)生運動較大，但在切出風速區(qū)產(chǎn)生的運動比優(yōu)化前小。

6)對于TLP式漂浮式風電機組，優(yōu)化前后控制器對基礎(chǔ)運動響應的影響不大，但優(yōu)化后機組荷載要比優(yōu)化前小。

2.5 結(jié)構(gòu)設計

對于漂浮式風電機組的基礎(chǔ)選型、總體響應分析、控制系統(tǒng)優(yōu)化等方面的研究很多，但是對于漂浮式風電機組的結(jié)構(gòu)設計卻少有闡述。一方面是由于概念設計階段無確定的荷載分析結(jié)果和結(jié)構(gòu)形式，無法開展詳細的結(jié)構(gòu)強度分析與設計；另一方面是因為結(jié)構(gòu)設計需要投入的人力成本和時間都較長，在無具體項目的前提下不會有研究機構(gòu)去開展研究。而且漂浮式風電機組上部機組與下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式有較大的區(qū)別，上部機組結(jié)構(gòu)部件有很多復合材料，下部基礎(chǔ)則基本是鋼材與混凝土材料；上部機組結(jié)構(gòu)分析采用時序荷載，而下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設計采用的方法多為設計波譜法。在最近幾年的研究中才逐漸開展上部機組與下部基礎(chǔ)的一體化設計，然后傳遞時序荷載完成結(jié)構(gòu)設計。

Barge式漂浮式風電機組的概念方案采用塔筒直接與基礎(chǔ)剛性連接，無斜撐焊接，易于建造，連接處結(jié)構(gòu)強度易滿足設計要求。

Semi-Sub式漂浮式風電機組的概念方案由于運動響應比TLP式漂浮式風電機組的大，因而Semi-Sub式方案中塔筒與基礎(chǔ)連接處結(jié)構(gòu)需加強，而且需要配套的壓載系統(tǒng)和垂蕩板或舭龍骨等附屬設備，因此建造工序相對復雜。

TLP式漂浮式風電機組的高頻荷載明顯，外伸浮筒與張力筋連接處的疲勞荷載比較明顯，因此，系泊系統(tǒng)與基礎(chǔ)連接處結(jié)構(gòu)強度要特殊設計。

Barge式和Semi-Sub式基礎(chǔ)都具有自穩(wěn)性，可以在碼頭與風電機組組裝后直接運輸?shù)侥繕撕Ｓ蜻M行系泊系統(tǒng)安裝；但TLP式基礎(chǔ)在無張力腿連接時不具有自穩(wěn)性，因此在運輸和安裝過程過程中需要定制化的施工船舶才能保證安全。

Barge式漂浮式風電機組的吃水較淺，甲板高度低，容易檢修，運維比較方便；而Semi-Sub式和TLP式由于結(jié)構(gòu)形式的原因，運維人員進入塔筒需要爬升一定的高度，相對比較麻煩。

2.6 成本

漂浮式風電機組的概念雖然提出很早，但由于成本過高，加上技術(shù)成熟度不夠，因而并沒有很多實際項目產(chǎn)生。漂浮式風電機組項目的投入要比近海固定式風電機組高出很多，歐洲建設的漂浮式風電機組CAPEX的成本在5萬元/kW，但隨著商業(yè)化的推進和技術(shù)的提升，有望降至2萬元/kW。對于漂浮式風電機組都有大量的試驗項目研究，關(guān)于經(jīng)濟性的優(yōu)劣并無實際風電場來參考，只能給出估算值，詳細的成本分析要根據(jù)具體風能資源與當?shù)貒艺摺⑵髽I(yè)能力與施工資源等進行綜合評定。

表4 不同基礎(chǔ)形式的漂浮式風電機組(3.6 MW)成本對比分析(萬元/座)

由表4可以看出，不同基礎(chǔ)形式的漂浮式風電機組的成本相差不大，Barge式和Semi-Sub式成本分布類似，TLP式漂浮式風電機組雖然用鋼量少，但是系泊系統(tǒng)的成本相對較高。綜上所述，漂浮式風電機組的總體投入成本還是較高，只有從整個產(chǎn)業(yè)鏈上降低成本，才能使漂浮式風電機組商業(yè)化成本與固定式風電機組接近。

3 結(jié)論與建議

通過對上述適用于過渡水深的6種漂浮式風電機組的設計方案對比分析，初步得到以下結(jié)論：

1)從技術(shù)成熟度來看，WindFloat樣機已運行多年，安全性和可行性最高；Damping Pool樣機也已運行半年，技術(shù)上可行但仍需驗證；其他設計方案都處在概念設計和模式試驗階段，技術(shù)可行性仍需進一步論證。

2) Buoy式方案橫搖和垂蕩固有周期處于波浪能量集中范圍內(nèi)，運動響應偏大；Damping Pool方案、WindFloat方案與Navy Energies方案橫搖、縱搖和垂蕩響應雖然較大，但通過匹配的減搖和加阻方案，整個系統(tǒng)的運動響應可以達到設計要求，只是基礎(chǔ)設計成本需要增加。

3) Blue H方案由于水深的原因，若采用錨鏈作為張力筋可滿足轉(zhuǎn)角要求，但水平方向固有周期會與波浪能量集中周期范圍相交，因而可以借鑒TLB方案，將張力筋連接部位上移，但技術(shù)可行性仍需進一步論證。

4) Barge式和Semi-Sub式基礎(chǔ)產(chǎn)生的塔筒疲勞荷載要比TLP式大，TLP式高頻荷載對系泊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計影響明顯。對于Barge式和Semi-Sub式基礎(chǔ)來說，控制系統(tǒng)優(yōu)化后上部機組荷載可以減小，但基礎(chǔ)運動響應在發(fā)電時會增加；對于TLP式基礎(chǔ)來說，其控制系統(tǒng)優(yōu)化對運動響應不明顯，但可以降低機組的荷載。

5) Semi-Sub式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相對復雜，建造工序多，用鋼量最大，但可以采用鋼結(jié)構(gòu)與混凝土組合的方式減少用鋼量。TLP式基礎(chǔ)雖然用鋼量少，但運輸與安裝過程不具有自穩(wěn)性，需要特定的船舶才能完成施工，因而施工難度要比Barge式和Semi-Sub式基礎(chǔ)大。

6)不同基礎(chǔ)形式的漂浮式風電機組成本相差不大，都有各自成本投入高的部分，只有從整個產(chǎn)業(yè)鏈的角度降低成本，采用更先進的技術(shù)和更合理的結(jié)構(gòu)設計方案，才能使漂浮式風電機組的成本降低。

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